概述

旷场实验起源于20世纪初，经过多次改进和发展，已广泛应用于心理学、生理学和药理学等领域。从最初的情绪研究到现在的多种应用，旷场实验已成为科学家们研究动物行为的重要工具。

旷场测试是一种简单的设备，用于评估活动、探索和焦虑行为。这种任务研究了受试者对开放空间的固有反应，并将其与探索驱动力分离出来。啮齿动物，如大鼠和小鼠，经常表现出一种称为“嗜壁性”的行为，特征是避免明亮的开放空间。这被认为是一种在许多种类中可以观察到的进化适应行为。旷场测试利用这种对恐惧的反应，来评估与焦虑相关的行为各个方面。行为上，焦虑较低的动物更可能探索开放区域的中央，而焦虑较高的动物则会减少运动和探索，更倾向于靠近开放场墙壁。不过，即使存在恐惧，动物也会驱使自己去探索可能存在威胁的刺激。

一、历史发展

旷场实验起源于Hall和Ballechey于1932年的论文《大鼠在场地中的行为研究：比较心理学方法的贡献》。他们使用一个7x7英尺的围墙区域，将其划分为49个方格。实验中，他们观察到食物奖励的存在导致动物在网状障碍周围徘徊的次数增加。1934年，Hall再次利用类似的实验环境，强调了需求或驱动力和情绪在调整或失调中的重要性。同年，Hall发表了一篇论文，旨在验证大鼠在旷场任务中排泄与情绪的相关性。

自1938年Hall首次将旷场任务用作情绪测试以来，该任务经历了不同的修改和适应，应用范围也更广泛。1945年，Anderson利用旷场任务评估了正常和去势大鼠的胆怯程度和性别在胆怯中的作用。Stern（1957）研究了额叶损伤对雄性白化大鼠在旷场任务中行为表现的影响。Werboff和Havelena在1962年的论文中评估了老化对旷场行为的影响。

Levine等人（1967）评估了旷场行为与雄性Purdue-Wistar大鼠肾上腺皮质激素变化之间的关系。Itoh等人（1994）研究了神经介质B（NMB）和神经介质C（NMC）在旷场任务中的行为效应。Brotto等人（2000）的实验评估了慢性褪黑素治疗和性别差异在强迫游泳试验和旷场任务中的影响。Popović等人（2014）研究了抗恶心药物低剂量和高剂量对旷场习惯化任务的影响。

二、仪器和设备

开放场装置结构简单。通常使用一个由高墙围住的正方形区域，以防止逃脱，但也可以使用圆形区域。这些墙壁可以是透明的，以便受试者观察到放置在周围的视觉刺激，也可以是不透明的，限制对于明亮开放空间行为的观察。可以通过软件在地板标志方形网格交叉点，中央区域则标有一个正方形。

三、训练方案

旷场实验用于评估探索、运动和焦虑情绪。该测试可以通过观察动物在旷场中的行为并追踪其移动来比较对照组中的动物与治疗组或疾病模型组中的动物。焦虑情绪较小的动物往往会在区域内活动，并执行其他行为，如梳理和直立，而焦虑情绪增加的动物可能会冻结或采取伸展-注意姿势。

在开始实验之前，应彻底清洁装置，以防止任何残留刺激的影响。建议使用顶部照明设置来防止阴影。旷场应该有足够但昏暗的光线，让实验对象能够看到和探索周围环境，同时避免因强光而产生压力。可以使用安装在装置上方的跟踪软件和摄像机（如Noldus EthoVision® XT或VisuTrack视频跟踪系统）进行旷场任务的观察。也可以进行实时评分。

由于旷场任务是基于环境的新颖性，所以测试不需要任何预先训练。将实验对象放置在旷场的中心，观察其行为至少5分钟，不进行任何干预。

四、数据分析

使用旷场装置进行的主要观察是实验对象对开放空间的行为反应。在开放旷场中焦虑程度较低的实验对象通常会探索整个空间。然而，接受焦虑原因或疾病模型（如压力）处理的实验对象会避开中心旷场，靠近墙壁停留。可以使用旷场任务来测量以下参数：

穿越网格线的频率：实验对象用四只脚穿过网格底部插入件上的网格线的次数。

进入中心正方形的频率：实验对象进入由网格底部插入件上的正方形标记的旷场中心的次数。

在旷场中心停留的时间：在旷场中心停留的时间长度。

靠近旷场墙壁的时间：靠近旷场墙壁停留的时间长度。

直立行为的频率：实验对象站立在后腿上的次数。一般来说，不依靠支撑（实验对象不将前脚放在墙壁上）更好地衡量焦虑情绪。

其他可观察到的行为还包括小便/大便、梳理和攀爬行为，可以使用Noldus EthoVision® XT或VisuTrack等视频跟踪软件进行记录。

五、研究应用

旷场实验也直接应用于人类研究中。Walz等人（2016）利用一个足球场评估了患有广场恐惧症或高焦虑敏感性的人参与者的环境依赖行为。参与者的行为数据通过GPS和热图进行记录，除了视觉分析外。观察到，患有广场恐惧症和高焦虑敏感性的参与者在靠近墙壁停留的时间较长，并且不愿探索中心区域。这种行为还在城市步行实验中观察到；参与者在市场区域行走，以观察现实生活中的行为。对旷场任务和真实情境的观察强烈暗示靠近墙壁行为与广场恐惧症和焦虑敏感性有关。

Perry等人（2010）的一项研究评估了双相障碍（BD）和精神分裂症（SCZ）高度激活状态之间过度活跃和夸张目标导向行为的差异。该研究选择了年龄在18至55岁之间的双相障碍患者（当前发作为躁狂型）、精神分裂症-偏执型亚型和精神分裂症非偏执型亚型（包括紊乱或未分类）的患者作为研究对象。非患者被用作对照组。在他们的实验中，Perry等人使用了一个分布着新奇和可交互物体的旷场环境来监测参与者的行为模式。15分钟的实验显示，双相障碍患者与精神分裂症患者和非患者相比，在旷场中与物体的物理互动更多，并且表现出更多的顽固和社交抑制行为。此外，该研究还能够观察到不同亚型精神分裂症之间的明显行为差异。Henry等人（2011）使用类似的旷场设置，研究了甲基苯丙胺依赖对抑制缺陷的影响，他们选取了16名戒除甲基苯丙胺的个体和18名匹配的无药物对照个体。实验结果显示，戒除物质依赖个体在旷场任务中与新奇物体的互动增加，表明存在抑制缺陷。

最新技术的可用性也使得使用虚拟现实进行旷场任务成为可能。使用虚拟现实，可以轻松设置不同复杂程度的旷场环境。环境可以包括公寓房间、封闭房间、城市景观或户外自然设置。虚拟环境的好处是易于修改、成本效益高，并为参与者提供安全的环境。

六、优点和局限性

旷场任务是一个简单的装置，既容易构建又容易使用。由于该装置不需要任何预先训练，与其他焦虑测试相比，评估时间可以大大缩短。该装置的简单性使其适用于不同的研究，如衰老、药物作用和损伤对动物行为的评估。旷场装置还可以用于评估社交击败和新奇物体识别任务。

使用旷场任务可以将治疗或疾病模型动物组的行为与对照组和正常动物组进行比较，以帮助理解前者的行为并开发和改进治疗方法。除了将动物暴露于开放旷场的新颖性之外，还可以通过重新引入旷场来使动物经历习惯化任务。这有助于更好地理解动物的习惯化行为。虚拟旷场任务的可用性还允许直接将该测试应用于人类受试者，并能够轻松修改虚拟环境。

尽管旷场任务是一个简单直接的测试方法，但有争议认为它不能区分焦虑和恐惧诱发的行为。这可以通过使用3D旷场装置来解决，该装置不提供任何安全区域，与旷场旷场的墙壁不同。此外，由于旷场任务无法提供具体的焦虑度量，建议将其与其他行为测试方法结合使用。还需要记住，在任务期间观察到的行为涉及许多不同的过程。

除了这些局限性之外，动物的处理、性别和所使用的光照强度也可能影响旷场实验的结果。此外，每次使用前都必须清洁装置，以防止任何残留刺激的影响。