你有沒有想過，當你逗弄一只鼠，它發出高頻的“咯咯”聲，是不是在笑？事實上，科學家們也一直在探索這個問題。早在20多年前，研究人員就發現，實驗室大鼠在被“撓癢癢”時會發出人耳聽不見的50千赫茲（kHz）超聲波叫聲（USVs），這種行為被認為是大鼠表達積極情緒的一種方式，類似于人類的笑聲。
問題來了：大多數研究都集中在雄性大鼠身上，那雌性大鼠呢？它們會不會也“笑”？它們的“笑聲”和雄性一樣嗎？為了解答這些疑問，來自英國愛丁堡大學等機構的研究團隊開展了一項系統性的研究，結果發現：雌雄大鼠在嬉戲時發出的50 kHz叫聲不僅數量不同，連“語氣”也不一樣。
本文將帶你走進這項有趣的實驗，看看科學家是如何用“撓癢癢”逗樂大鼠，并從中發現性別差異的，這一發現或將為動物情緒研究與福利改善打開新窗口。
一、背景
大鼠是一種高度社會化的動物，它們會通過超聲波叫聲進行交流。尤其是50 kHz左右的叫聲，通常與積極情緒相關，比如玩耍、期待獎勵、社交互動等。而在這些叫聲中，科學家進一步將其分為兩大類：
- FM：頻率波動明顯，常伴隨玩耍、追逐、打鬧等行為，被認為是“積極情緒”的信號。
- flat：頻率變化不大，更多與社交溝通、協調行為有關，甚至在雌性大鼠的交配行為中更為常見。
然而，過去的研究大多只關注雄性大鼠，導致我們對雌性大鼠的情緒表達了解甚少。更有研究表明，性別差異不僅存在于生理結構上，也可能影響情緒行為。因此，本研究系統比較了雌雄大鼠在被撓癢癢時，FM和flat兩種叫聲與具體行為之間的關聯。
二、材料與方法
2.1 實驗動物
研究使用了64只幼年Wistar大鼠（32只雌性，32只雄性），年齡在23–24天之間，體重約39–75克。它們來自4個不同的窩，每窩提供4只雌性和4只雄性。大鼠被隨機分為兩組：
- 撓癢組（tickled）：接受15秒的“撓癢癢”刺激，交替進行15秒的“無接觸”休息，共持續2分鐘。
- 對照組（control）：僅有一只手靜止在實驗箱內，不與大鼠接觸。
2.2 實驗環境與光照周期
大鼠被置于反12小時光照周期中（燈光亮起時間：00:00，熄滅：12:00），所有實驗均在黑暗階段進行，以減少光照對行為的影響。
2.3 撓癢癢實驗流程
實驗分為兩個階段：
適應期（5天）：每只大鼠每天被單獨放入實驗箱（60×60×25 cm透明亞克力箱）中5分鐘，適應環境，并有一只靜止的戴手套的手出現在箱內。
正式測試（10天）：每天進行2分鐘的測試，錄像并錄音。撓癢組的大鼠在第15秒開始接受“撓癢”刺激：實驗者用戴白色棉手套的手指快速撓動大鼠頸部背面，若大鼠翻身露腹，則也撓其腹部。對照組大鼠則只有靜止的手。
2.4 動物行為學記錄與分析
實驗者使用Noldus的行為觀察記錄分析系統(The Observer XT)對視頻和行為數據進行系統分析。The Observer XT是一款專業的行為觀察與記錄軟件，廣泛用于動物行為學研究，尤其適合與超聲波叫聲同步分析。
行為定義：
在每天兩分鐘的測試階段中，使用攝像頭進行記錄。在測試的最后一天，實驗者使用The Observer XT分析了兩分鐘的動物行為。行為類別如下：跳躍（Hop），快速沖刺（Dart），手部靠近（Approach），探索（Exploration），奔跑（Run）。
超聲波叫聲分析：
超聲叫聲由麥克風采集，采樣后導入聲音行為分析系統(UltraVox XT)進行聲譜圖分析。分類FM和flat叫聲：
Flat USV：在30–90 kHz 頻率范圍內頻率近乎恒定，且平均斜率介于 −0.2 至 0.2 kHz/ms 之間；
FM USV：頻率30–90 kHz，且包含短時（<15 ms）正弦振蕩模體的鳴叫聲，根據過往文獻中的分類，這些鳴叫聲涵蓋了顫音型、復雜型、多階梯型以及帶跳躍的顫音型。
行為與叫聲的同步：
通過The Observer XT將視頻與聲譜圖時間軸對齊，統計每只大鼠在某一行為發生前的1秒內和行為進行中所發出的FM和flat叫聲數量。為什么要看“前1秒”？因為研究表明，叫聲往往在行為發生前600 ms內就已發出，具有“預測”作用。
三、研究結果
- 與嬉戲相關行為（Hopping, Darting, Hand Approach）的USV產生
Flat USVs與嬉戲行為（圖1）：
性別差異顯著：雌性大鼠在跳躍和沖刺行為發生前和發生期間，發出更多的flat USVs，顯著高于雄性大鼠。
撓癢組效應：撓癢組大鼠（不分性別）在跳躍和沖刺行為發生前和發生期間發出更多flat USVs。
手部靠近： 雌性大鼠在手部靠近行為發生前和發生期間，發出更多的flat USVs，顯著高于雄性大鼠。撓癢組大鼠在手部靠近期間也發出更多flat USVs。
核心洞察： 雌性大鼠在與嬉戲相關的行為中，傾向于產生更多的flat USVs，這表明flat USVs在雌性大鼠的嬉戲中可能扮演了與雄性大鼠不同的角色。
FM USVs與嬉戲行為（圖2）：
撓癢誘導效應：撓癢組大鼠（不分性別）在跳躍和沖刺行為發生前和發生期間，發出更多的FM USVs，顯著高于對照組。
手部靠近：撓癢組大鼠（不分性別）在手部接近行為發生前發出更多FM USVs。
性別差異不明顯：在跳躍和沖刺行為中，FM USVs的產生沒有顯著的性別差異。
核心洞察：FM USVs與撓癢誘導的嬉戲行為（跳躍、沖刺、手部靠近）緊密相關，且這種關聯在雌雄大鼠中一致，表明FM USVs是積極情感狀態的普遍指標。
- 與非嬉戲相關行為（Exploration, Running）的USV產生
Flat USVs與非嬉戲行為（圖3）：
探索行為：撓癢組大鼠在探索行為發生前和發生期間發出更多flat USVs。對照組雄性大鼠在探索時發出的flat USVs較少。
奔跑行為：flat USVs與奔跑行為之間沒有顯著的處理或性別交互作用，也沒有主要的處理或性別效應。
FM USVs與非嬉戲行為（圖4）：
探索行為：對照組雌性大鼠在探索前發出更多FM USVs，而撓癢組雄性大鼠在探索前發出更多FM USVs。在探索期間，對照組雌性大鼠發出更多FM USVs，撓癢組雄性大鼠發出更多FM USVs。撓癢本身并未影響FM USVs與探索的關聯。
奔跑行為：撓癢組雌性大鼠在奔跑前和奔跑期間的FM USV率最低。對照組大鼠（不分性別）在奔跑前和奔跑期間發出更多FM USVs，表明撓癢組的FM USV在奔跑時較少。
四、總結與啟示
核心發現： 研究證明在撓癢誘導的行為中，flat 50 kHz USVs的產生存在性別差異。雌性大鼠在跳躍、沖刺和手部接近等嬉戲行為中發出更多的flat USVs，而雄性大鼠則較少。
FM USVs作為積極情感指標：FM 50 kHz USVs與嬉戲行為的關聯在雌雄大鼠中一致，進一步支持了其作為積極情感信號的作用。
Flat USVs的性別特異性角色： 雌性大鼠在嬉戲中更多地使用flat USVs，這暗示flat USVs在不同性別中可能具有不同的社會交流功能，例如在雌性中可能不是用于建立支配地位，而是用于其他未明確的社會目的。
研究影響： 這些發現對我們理解幼年雌雄大鼠不同USVs的功能具有重要意義，并強調在將撓癢作為一種福利干預措施時，需要考慮性別差異。
參考文獻
Tivey, Emma KL, et al. “Sex differences in 50 kHz call subtypes emitted during tickling-induced playful behaviour in rats.” Scientific Reports 12.1 (2022): 15323.
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