一种虚拟社交大鼠模型的构建方法
本发明涉及实验动物模型构建、神经生物学及环境应激医学，特别涉及一种虚拟社交大鼠模型的构建方法。
背景技术：
1、社交环境是调控哺乳动物神经发育、生理稳态及心理行为的核心外界因素，异常社交环境是诱发抑郁症、焦虑症、慢性应激损伤等多种疾病的重要诱因。在现有基础研究及药物研发领域，通常通过构建动物社交模型，模拟不同人类社交场景，探究社交环境对机体行为、生理及分子机制的影响，同时为精神类疾病药物筛选提供实验载体。目前主流的动物社交模型主要分为社交孤立模型、社交丰富模型及虚拟现实交互模型三大类，具体技术特征如下：
2、社交孤立模型是目前应用最广泛的基础社交模型，核心操作为实验动物全程单笼独居饲养，完全切断同类个体的肢体接触、视觉交互、气味交流等所有社交途径，实现社交行为的完全剥夺。该模型操作流程简单、实验成本低廉、干预条件单一。但该模型仅能模拟“完全无社交”的极端场景，无法适配当下人类主流的社交模式，实验场景贴合度极低。
3、社交丰富模型主要通过多只实验动物同笼群居饲养，并搭配跑轮、玩具、迷宫等环境丰容设施，为动物提供主动、多元的实体社交交互环境，可有效模拟人类积极、丰富的现实社交场景。该模型能够改善动物的神经发育状态，缓解基础应激水平，适用于积极社交干预的保护性机制研究。但该模型存在核心缺陷，群居动物的社交互动强度、交互时长、行为模式完全不可控，导致社交刺激不标准化，实验数据离散度大、重复性差。
4、虚拟现实交互模型，依托vr视觉成像技术,能够模拟野外生存、空间探索等多元化场景刺激。但该类设备应用于社交研究时存在明显局限性，一方面设备需要对动物进行固定、佩戴辅助器具，极易引发动物强烈的躯体应激和心理焦虑，掩盖社交刺激本身的实验效应；另一方面现有vr系统无法精准复刻同类个体的自然社交行为，无法实现“观看同类社交”的特异性社交刺激，不适用于虚拟社交相关机制研究。
5、随着信息化技术发展，人类社交模式发生颠覆性变革，传统面对面实体社交占比大幅降低，依托网络视频实现的“物理空间完全隔离、视觉信息实时交互”已成为主流虚拟社交模式。这种新型社交模式区别于完全社交剥夺、高密度实体群居两种极端场景，是一种全新的中度社交刺激模式，而现有动物模型体系中尚无能够精准复刻该场景的技术方案。
6、基于此，本发明提出一种标准化、可量化、低应激、可长期干预的虚拟社交大鼠模型构建方法，精准复刻人类“物理隔离+视觉交互”的新型虚拟社交场景，填补现有动物模型的场景空白；同时基于该模型构建一套完整的肠-肝-脑轴功能评价体系，实现虚拟社交环境对机体生理应激、神经-内分泌-免疫网络调控机制的精准研究，为社交异常相关精神疾病的机制探究和药物筛选提供稳定可靠的实验平台。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提供一种虚拟社交大鼠模型的构建方法，采用单笼独立饲养模式完全隔绝大鼠间的实体肢体接触、气味交互及声音互动，在每一笼具正前方固定设置高清显示屏幕，通过大鼠视频通话交互范式，双向播放配对同类大鼠的实时画面与发声行为，使隔离状态下的大鼠可实时看到对方动作、听到对方声音、并可自主做出行为应答反馈，形成无实体接触、双向可视、双向可听、双向互动的闭环虚拟社交体系，精准模拟人类视频通话式虚拟社交的核心特征。
2、一种虚拟社交大鼠模型的构建方法，包括以下步骤：
3、（1）实验动物预处理：选取6-7周龄、体重180-220g的健康雄性wistar大鼠或sd大鼠，置于spf级标准饲养环境中适应性饲养1周，饲养环境参数设置为：温度22±2℃、相对湿度50%±10%、12h/12h昼夜明暗交替，大鼠全程自由摄食饮水；
4、（2）实验动物分组与饲养环境布设：将适应性饲养后的健康大鼠随机分为虚拟社交组、社交孤立组、社交丰富组；所述虚拟社交组、社交孤立组均采用单笼独立饲养，完全隔绝大鼠间实体肢体接触、气味交互及声音交互；单笼采用独立负压通风笼盒，笼间物理隔断，杜绝气味、声波跨笼传递；所述社交丰富组采用3-4只同龄同体重大鼠同笼饲养且搭配环境丰容设施虚拟社交组大鼠两两配对，每组配对大鼠分置独立单笼，两套音视频终端一一对应互联
5、（3）双向音视频实时互通交互布设：虚拟社交组大鼠两两配对，每组配对大鼠分置独立单笼，两套音视频交互终端一一对应互联；采用实时动态音视频同步交互机制，在虚拟社交组每个大鼠笼具正前方15-20cm处固定安装音视频交互终端，终端画面中心与大鼠站立眼部高度平齐，配对大鼠间通过音视频交互终端实现双向实时画面与声音的同步传输，构建无固定重复画面、无视觉与听觉耐受效应的闭环视频通话式社交交互通路；每日累计干预8h，持续进行长期可视化社交刺激；所述社交孤立组笼前显示屏全程黑屏，无任何视觉社交刺激;
6、（4）模型验证：通过行为学、神经形态学、肠道微生态、肝脏生理功能及肠-肝-脑轴关键分子多维度指标体系，验证虚拟社交大鼠模型构建有效性，获得可模拟人类“物理隔离+视觉交互”虚拟社交特征的标准化大鼠模型。
7、进一步地，步骤（3）中的实时动态音视频同步交互机制，实时捕捉配对大鼠嗅探、张望、理毛、踱步、肢体姿态变化、发声的自然社交行为，双侧同步成像、同步扩声，实时无循环录制素材，实时捕捉并同步传输大鼠原生自发行为画面与发声，无固定重复播放内容，每轮社交交互均为大鼠自主发起、双向即时应答的动态社交行为。
8、进一步地，步骤（3）中所述视频通话干预时段为每日上午8:00-12:00、下午14:00-18:00，其余时段显示屏关闭黑屏，干预周期为8-12周。
9、进一步地，步骤（2）中所述社交丰富组的环境丰容设施包括跑轮、磨牙棒、彩色互动玩具，用于构建自然实体丰富社交环境。
10、进一步地，步骤（4）中所述行为学指标包括糖水偏好率、强迫游泳不动时间、旷场活动度、高架十字迷宫焦虑指数，用于评价大鼠抑郁、焦虑样行为表型。
11、进一步地，步骤（4）中所述神经形态学指标包括大鼠海马区神经元树突棘密度、皮层神经细胞形态、突触可塑性相关蛋白表达水平；所述肠道微生态及肠道指标包括肠道菌群多样性、菌群结构丰度、肠道屏障完整性、肠道炎症因子水平。
12、进一步地，步骤（4）中所述肝脏生理功能指标包括肝脏组织氧化应激水平、肝功能生化指标、肝脏炎症及凋亡相关指标；所述肠-肝-脑轴关键分子指标包括肠-肝-脑轴核心调控分子、神经内分泌激素、免疫细胞因子表达水平。
13、一种虚拟社交大鼠模型在神经精神疾病机制研究中的应用，所述模型构建的双向实时音视频同步交互、无固定重复画面、无视觉与听觉耐受效应的闭环视频通话式社交交互通路，用于探究长期虚拟社交环境诱导的大鼠肠-肝-脑轴结构重塑、功能紊乱及慢性应激损伤的分子机制，模拟人类长期虚拟社交引发的焦虑、抑郁病理演变过程。
14、一种虚拟社交大鼠模型在神经精神药物筛选中的应用，将造模成功的虚拟社交大鼠随机分为模型组、不同剂量药物组、阳性药物对照组，通过给药干预后多维度指标检测，评价候选抗抑郁、抗焦虑化合物的药效及最佳给药剂量，实现精神类药物的筛选与药效机制验证。
15、本发明的有益效果为：
16、1.高度贴合人类真实情境：首次在啮齿类动物中实现“物理隔离+视觉交互”的社交暴露范式，精准匹配人类主流的视频虚拟社交行为特征，填补了该领域的空白；
17、2.社交刺激标准化、可量化：将虚拟社交刺激的内容、时长、频率、强度全部量化标准化，消除实体社交中的干扰，实现单一实验变量的精准干预，实验数据离散度小、重复性强；
18、3.符合动物实验3r原则：无需多只动物群居互动，避免了群居动物常见的打斗损伤、应激伤害、个体淘汰等问题；同时可对同一批实验动物进行长期纵向追踪检测，幅减少实验动物使用数量，降低实验成本；
19、4.应用场景广泛：本发明模型可稳定诱导大鼠出现虚拟社交介导的神经功能异常、肠-肝-脑轴紊乱、慢性应激损伤及焦虑、抑郁样行为，既适用于解析虚拟社交环境影响机体生理稳态的分子机制，也可用于抑郁症、焦虑症、慢性应激综合征等疾病的病理研究，同时能够高效完成神经精神类候选药物的筛选、药效验证及机制探究，应用场景覆盖基础研究与新药研发多个领域。
