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你知道吗？当小鼠经历疼痛时，它们也会像人类一样 "皱眉"—— 只不过这个细微的表情藏在耳朵的姿态和胡须的颤动里。作为科研路上的重要伙伴，小鼠的 "情绪密码" 不仅关系到动物福利，更直接影响实验数据可靠性。今天，我们就来解锁这套 表情语言，聊聊如何用科学方法读懂小鼠的喜怒哀乐。

从“猜不透“到“看得懂”：疼痛评估的重要性

在神经科学、药理学等领域的实验室里，小鼠作为模式生物为人类健康研究做出了巨大贡献。但你是否曾忽略这些小家伙的无声抗议？国际动物保护组织定义的急性疼痛（短期有害刺激反应）和慢性疼痛（持续数天至数周），不仅会降低小鼠的生活质量，更会成为实验数据的隐形干扰源。

想象一下：当小鼠处于持续疼痛状态时，其应激水平、进食量、活动模式都会发生改变。如果你的实验恰好检测这些指标，未被识别的疼痛就可能成为重要的混杂变量。研究表明，未控制的疼痛会使实验数据变异率增加40%以上，直接影响结果的可重复性。更重要的是，精准评估动物状态已成为伦理审查的硬性要求，也是体现科研者人文关怀与科学严谨性的重要标志。

2010年，麦吉尔大学Jeffrey Mogil教授团队在《Nature Methods》发表的开创性研究，首次证实小鼠会通过面部表情表达疼痛，这一发现为疼痛评估带来了革命性突破 ^[1]。而 2025年复旦大学肖晓团队的最新研究，则通过AI技术将表情解码精度提升到了新高度，让我们对小鼠情绪的理解进入了 "高清时代"^[2]。

Grimace Scale：小鼠的 "疼痛表情密码本"

图片来源：NC3Rs Mouse Grimace Scale Poster ^[3]

1. 五维评分体系

Mogil教授团队开发的Mouse Grimace Scale（小鼠面部表情编码系统），就像一本 "情绪字典"，将抽象的疼痛感受转化为可量化的面部特征。该系统聚焦五个核心指标：

• 眼眶收紧（orbital tightening）：眼睛闭合程度是最直观的疼痛信号，从自然睁开到几乎闭合，代表疼痛程度的递增。可以想象成小鼠版的 "痛苦皱眉"。

• 鼻部与脸颊凸起（nose and cheek bulges）：疼痛状态下，小鼠鼻部周围肌肉会收缩，形成明显的凸起特征。

• 耳朵位置（ear position）：这是最灵动的指标 —— 正常状态耳朵自然舒展，疼痛时则会向后贴服头部。

• 胡须位置（whisker position）：从自然伸展到紧张前伸或贴向面部，胡须的 "姿态语言" 很关键。

• 嘴部形态（mouth shape）：疼痛时可能出现嘴唇紧闭或轻微张开的特殊形态。

每个指标按严重程度分为0-2分（0=无异常，1=中度异常，2=显著异常），总分越高表明疼痛程度越严重。研究显示，这个评分系统能有效区分炎症、术后等不同类型的疼痛状态 ^[1]。

2. 从人工到智能：评分技术的进化

传统的Grimace Scale依赖研究者的主观观察，虽然经过培训后可靠性较高，但仍存在效率低、个体差异等问题。而复旦大学团队2025年的研究带来了 "黑科技" 解决方案 —— 基于深度残差网络的AI识别系统，对四种情绪刺激（蔗糖、氯化钠、苦味剂、尾部电击）的分类准确率达到惊人的 93.02%^[4]！

通过Grad-CAM技术的可视化分析，研究者发现AI特别关注这些关键区域：耳部姿态变化（贡献度 38%）、口鼻部形态调整（27%）和胡须运动模式（21%）。这与人工评分体系高度吻合，证明了表情评估的科学性 ^[4]。更神奇的是，AI还能捕捉到人类肉眼难以察觉的微表情变化，为疼痛评估提供了 "超能力"。

不止于表情：疼痛评估的多兵种作战

虽然面部表情编码是疼痛评估的 "王牌军"，但科学的评估体系需要多兵种协同作战。让我们看看其他重要的评估维度：

1. 行为观察法

这是最基础也最常用的评估手段，主要关注这些变化：

• 活动水平：疼痛小鼠会显著减少跑动、攀爬等自发活动，偏爱静卧。

• 姿势异常：蜷缩身体、弓背等保护性姿势是典型特征。

• 回避行为：对常规操作（如换笼）表现出明显的逃避反应。

• 摄食饮水：疼痛状态会导致食欲下降，体重增长减缓。

2. 生理指标监测

疼痛会引发一系列生理应激反应，这些客观数据能为表情评估提供有力佐证：

• 自主神经指标：心率加快、呼吸频率增加、血压升高等。

• 生化指标：血液中皮质醇（应激激素）水平升高，炎症因子（如IL-6、TNF-α）浓度变化。

• 神经电生理：特定脑区（如前扣带回皮层）的神经元活动增强。

不过要注意，生理指标检测往往需要侵入性操作，可能会加重小鼠应激反应，因此更适合作为辅助验证手段。

3. 前沿技术：AI+神经环路

复旦大学的研究将表情评估推向了 "神经机制层面"。他们发现腹侧被盖区（VTA）的多巴胺能神经元和GABA能神经元，就像表情的指挥中心^[2]：

• 多巴胺能神经元在正性刺激下激活，与耳部前倾等积极表情同步；

• GABA能神经元则在负性刺激下增强，调控耳部后移等疼痛表情。

这项发现不仅揭示了表情背后的神经机制，更为开发精准镇痛方案提供了新的思路与方向。未来，结合头戴式微型相机和AI分析的实时监测系统，有望实现疼痛的自动化预警。

实操指南：让你的评估更精准

1. 标准化评估流程

建立一套规范的操作流程能显著提高评估可靠性：

• 定时观察：建议每天固定时间点评估（如上午10 点、下午4 点），每次观察持续5-10分钟。

• 环境控制：在小鼠熟悉的饲养环境中观察，避免陌生人或强光干扰。

• 盲法评分：至少两名研究者独立评分，取平均值减少主观偏差。

• 动态记录：采用视频记录而非实时评分，便于回溯和复核。

2. 常见误区与解决方案

• "熟视无睹" 效应：长期接触可能导致敏感度下降，建议定期参加评分一致性培训。

• 品系差异：不同品系小鼠的表情特征可能存在差异，建议预实验建立本实验室的基线。

• 昼夜节律影响：小鼠昼伏夜出，疼痛表现可能存在昼夜差异，需根据实验周期调整观察时间。

• 复合指标判断：单一指标异常可能不具特异性，需结合多个指标综合判断。

3. 从评估到干预：形成闭环管理

识别疼痛只是第一步，及时干预才是关键。当评分达到预设阈值时，应采取相应措施：

• 轻微或瞬间的疼痛：加强饲养管理，如增加环境丰容，保证饮食饮水，持续观测；

• 中度疼痛：咨询兽医使用镇痛药物（如非甾体抗炎药）；

• 重度疼痛：评估是否需要暂停实验或安乐死动物，保障动物福利。

研究表明，合理的镇痛处理能使实验数据重复性提升30%，这正是 "善待动物 = 科学数据更可靠" 的最佳证明。

伦理与科学：相辅相成的双标准

为什么伦理审查如此看重疼痛评估？这背后蕴含着深刻的科学逻辑：疼痛作为强烈的应激源，会通过神经-内分泌-免疫网络影响全身各系统功能。在未控制疼痛的模型中，你测得的可能是 "疼痛状态下的反应" 而非真实的生物学效应。

国际实验动物评估和认可委员会（AAALAC）明确要求："疼痛评估应作为涉及疼痛性操作实验的常规流程"。越来越多的期刊也将动物福利声明作为论文发表的必要条件。掌握表情评估技术，不仅能让你的研究顺利通过伦理审查，更能提升数据质量和研究价值。

复旦大学肖晓教授团队的研究之所以重要，不仅在于技术创新，更在于它建立了 "行为 - 计算 - 神经机制" 的完整研究框架 [2]。这种多学科交叉的方法，正是现代实验动物科学发展的方向 —— 既要有观察表情的细致眼光，也要有解读神经机制的深入思考。

做懂小鼠的“表情翻译官”

从2010年Grimace Scale的建立到2025年AI表情解码的突破，我们对小鼠疼痛的理解越来越精准。作为科研人，我们手中握着两把钥匙：一把打开科学发现的大门，一把开启动物福利的保障。当你下次在实验室观察小鼠时，不妨多花几分钟留意它们的耳朵姿态、胡须动静 —— 那些细微的表情变化，或许正是提升你实验质量的关键线索。

能读懂小鼠喜怒哀乐的研究者，才能做出更严谨、更有温度的科学研究。让我们一起成为懂小鼠的“表情翻译官”，在追求真理的路上，始终保持对生命的敬畏与关怀。

参考文献

[1] Langford DJ, et al. Coding of facial expressions of pain in the laboratory mouse. Nature Methods, 2010, 7(6):447-449.

[2] 复旦大学肖晓教授团队。从面部表情破解小鼠情绪效价密码 [EB/OL]. 2025-09-02.

[3] NC3Rs. Mouse Grimace Scale Poster [EB/OL]. https://nc3rs.org.uk/sites/default/files/2022-01/NC3Rs%20Mouse%20Grimace%20Scale%20Poster%20%28EN%29.pdf.

[4] Chen YJ, et al. Cracking the Valence Code: Patterned Facial Kinematics and Neural Signatures of Emotional Expressions in Mice. Advanced Science, 2025.

[5] 广东省实验动物信息网。实验动物疼痛识别方法 [EB/OL]. 2024-9-18.