Das Open Field: was eine leere Box verrät

Einstieg

Die Box ist fast beleidigend schlicht. Vier Wände, ein flacher Boden, helles Licht von oben, sonst nichts. Keine Plattform, kein Futter, kein verborgenes Ziel. Eine Kamera blickt von der Decke senkrecht nach unten.

Eine Maus wird in eine Ecke gesetzt. Einen Moment lang erstarrt sie. Dann beginnt sie sich zu bewegen, aber nur an den Rändern, die Schnurrhaare an der Wand, den Umriss der Box nachzeichnend. Sie hält an, richtet sich auf den Hinterbeinen auf, schnuppert und lässt sich wieder fallen. Minute um Minute werden ihre Runden etwas mutiger. Schließlich sprintet sie quer durch die helle, leere Mitte und huscht zur Wand auf der anderen Seite.

Nichts wird von ihr verlangt. Und doch erzählt sie uns in diesen wenigen Minuten sehr viel.

Eine leere Box

Das ist der Open-Field-Test, einer der ältesten und meistgenutzten Tests der Verhaltensneurowissenschaft. Er ist auch einer der umstrittensten. Wie wurde eine leere Box zu einem Standardmaß für Angst? Und misst sie das wirklich?

Die Apparatur

Die Apparatur ist einfach. Eine Arena, meist quadratisch oder rund, mit Wänden, die hoch genug sind, dass das Tier nicht hinausklettert. Traditionell war der Boden mit einem Quadratraster markiert, damit eine beobachtende Person zählen konnte, wie viele Linien das Tier überquerte. Die Mitte des Feldes gilt als eigene Zone, ebenso der Streifen entlang der Wände.

Ein Durchgang ist genauso einfach. Das Tier wird in die Arena gesetzt, oft in eine Ecke oder in die Mitte, und darf eine feste Zeit erkunden, oft fünf oder zehn Minuten, manchmal länger. Dann kommt es in seinen Heimkäfig zurück, und die Arena wird vor dem nächsten Tier gereinigt.

Heute übernehmen meist Kamera und Tracking-Software das Zählen. Sie erfassen viele Male pro Sekunde, wo das Tier ist, und setzen daraus ein Bild der ganzen Sitzung zusammen.

Das Verhalten lässt sich in einige Gruppen einteilen. Wie viel sich das Tier bewegt, gemessen als zurückgelegte Gesamtstrecke oder überquerte Linien. Wo es sich bewegt, vor allem die Zeit in der Mitte und die Zahl der Eintritte. Und bestimmte Handlungen. Aufrichten heißt, sich auf die Hinterbeine zu stellen, um sich umzusehen. Putzen ist Körperpflege. Es gibt eine vorsichtige Haltung namens Stretch-Attend, bei der das Tier Kopf und Schultern vorstreckt und sich dann zurückzieht, als wäge es ein Risiko ab. Und dann ist da das, womit alles begann: das Koten.

Dieselbe Arena dient oft auch für andere Tests. Stellt man zwei Objekte hinein, hat man die Grundlage der Erkennung neuer Objekte. Tauscht man eines gegen ein neues, verbringt ein Tier, das sich an das alte erinnert, mehr Zeit mit dem Neuankömmling. Die leere Box ist also auch eine Bühne.

Wo es begann: die 1930er-Jahre

Der Test geht auf die 1930er-Jahre und auf Calvin Hall zurück, damals ein junger Psychologe, ausgebildet an der University of California in Berkeley. Hall interessierte sich für Emotionalität, die Vorstellung, dass manche Tiere von Natur aus ängstlicher oder reaktiver sind als andere und dass dies vererbt werden könnte.

Er brauchte eine Messmethode. Seine Antwort, 1934 veröffentlicht, steht schon im Titel seiner Arbeit: Emotional behaviour in the rat, Teil eins. Koten und Urinieren als Maße individueller Unterschiede in der Emotionalität.

Die Überlegung war einfach. Man setzt eine Ratte in einen hell beleuchteten, unbekannten offenen Raum. Ein verängstigtes Tier hat, wie ein verängstigter Mensch, vielleicht einen nervösen Darm. Man zählt die Kotballen und hat eine Zahl für die Angst. Hall betrachtete auch, wie viel sich die Ratten bewegten, und die Idee, dass ängstliche Tiere weniger erkunden, wurde Teil des Tests.

Ein etwas würdeloser Anfang für eine so berühmte Methode. Er erinnert aber auch daran, dass die frühe Verhaltensforschung mit dem auskam, was sich mit bloßem Auge zählen ließ. Hall wurde übrigens später viel bekannter für ein ganz anderes Thema, die wissenschaftliche Erforschung von Träumen.

Hall ging über das Messen hinaus. Ihn interessierte, ob Emotionalität in der Familie liegt, und seine Arbeiten zur Vererbung der Emotionalität bei Ratten waren ein früher Beitrag zur späteren Verhaltensgenetik. Das Open Field war der Maßstab, der das ermöglichte. Wenn alle Tiere denselben einfachen Test bekommen, kann man Eltern und Nachkommen vergleichen, Stamm mit Stamm.

In den folgenden Jahrzehnten wurde das Open Field zu einem Allzwecktest. Forschende verließen sich nicht mehr nur auf Kot, sondern achteten stärker darauf, wohin das Tier ging. Ein Muster stach hervor. Nagetiere in einem offenen Raum bleiben eher an den Rändern und meiden die Mitte.

Thigmotaxis

Das Entlanglaufen an der Wand hat einen Namen. Forschende nennen es Thigmotaxis, nach griechischen Wörtern für Berührung und Anordnung. 1994 untersuchte ein Team in Rouen unter Leitung von Simon, mit Dupuis und Costentin, es direkt an Mäusen. Sie stellten fest, dass Mäuse in einem Open Field vor allem die äußere Zone erkunden und dass diese Neigung in den ersten Minuten nachlässt.

Sie schlugen vor, das Ausmaß der Thigmotaxis in dieser frühen Phase als Angstindex zu nutzen. Dann prüften sie die Idee mit Substanzen. Mehrere angststeigernde Substanzen wie Yohimbin und Pentylentetrazol verstärkten die Thigmotaxis. Angstlösende Substanzen wie Buspiron und Phenobarbital verringerten sie. Das ist die Art Prüfung, die Forschende pharmakologische Validierung nennen. Misst ein Test Angst, sollten angstwirksame Substanzen ihn in die erwartete Richtung verschieben.

Eine einzige Sitzung ergibt ein reiches Bild. Stellen Sie sich zwei Mäuse vor, je zehn Minuten getrackt. Beide legen etwa vierzig Meter zurück. Die erste verbringt ein Viertel ihrer Zeit in der zentralen Zone. Die zweite weniger als ein Zwanzigstel und hält sich fast ganz an den Wänden. Gleiche Aktivität, ganz andere Raumnutzung. Die meisten Forschenden würden die zweite Maus als vorsichtiger deuten.

Deshalb ist das Open Field auch eine so nützliche Ausgangsmessung. Bevor man einen anderen Test interpretiert, will man wissen, ob ein Tier einfach mehr oder weniger aktiv ist. Eine Maus, die sich kaum bewegt, schneidet in vielen Gedächtnisaufgaben schlecht ab. Das Open Field sagt Ihnen, ob das die Erklärung ist.

Modernes Tracking bietet noch mehr. Die Zeit lässt sich in kurze Abschnitte teilen, um zu sehen, wie sich das Verhalten ändert, während das Tier zur Ruhe kommt. Das ist wichtig, denn die aufschlussreichsten Momente sind oft die ersten Minuten, wenn der Raum neu ist. Simon und Kollegen sahen die Thigmotaxis genau in diesem Zeitraum nachlassen. Mittelt man über eine lange Sitzung, verwischt das. Schaut man Minute für Minute, sieht man ein Tier sich an seine Umgebung gewöhnen, was selbst eine einfache Form des Lernens ist. Geschwindigkeit, Drehen und Ruhen lassen sich messen. Manche Systeme nutzen zwei Kameras, um das Aufrichten dreidimensional zu erfassen, statt sich auf jemanden zu verlassen, der zuschaut und eine Taste drückt.

Ist es ein Angsttest?

Ist das Open Field also ein Angsttest? Hier wird es kompliziert. 2003 veröffentlichten Laetitia Prut und Catherine Belzung ein großes Review dazu, wie sich Substanzen im Test verhalten. Klassische angstlösende Behandlungen wie Benzodiazepine und bestimmte an Serotoninrezeptoren wirkende Substanzen erzeugten meist den erwarteten Effekt, in etwa zwei Dritteln der Fälle.

Andere Substanzen, die Menschen mit Angststörungen helfen, schnitten dagegen schlecht ab. Einige nahe Verwandte der Benzodiazepine, darunter Alprazolam, und die gegen Angst häufig verschriebenen selektiven Serotonin-Wiederaufnahmehemmer waren im Open Field kaum wirksam. Die Autorinnen folgerten, dass der Test Merkmale von Angststörungen wie Panik, generalisierte Angst oder Zwangsstörung möglicherweise nicht abbildet. Angststeigernde Substanzen erfasst er allerdings.

Es gibt weitere Vorbehalte. Das Kotmaß, mit dem alles begann, ist heute umstritten. Manche sehen darin ein Zeichen emotionaler Erregung, aber nicht unbedingt von Angst.

Die Details des Aufbaus sind sehr wichtig. Helles Licht macht die Mitte aversiver als gedämpftes. Größe und Farbe der Arena, Tageszeit, die Handhabung der Tiere und der Mausstamm können die Ergebnisse verändern. Verschiedene Labore mit verschiedenen Boxen können verschiedene Antworten erhalten.

Und der Test beruht auf einem Konflikt zwischen Neugier und Vorsicht. Weniger Zeit in der Mitte könnte mehr Angst bedeuten. Es könnte aber auch weniger Interesse am Erkunden oder schlicht Müdigkeit bedeuten. Deshalb kombinieren viele Forschende das Open Field mit anderen Tests, etwa einem erhöhten Plus-Labyrinth oder einer Hell-Dunkel-Box, und suchen ein stimmiges Bild. Meidet ein Tier die offenen Arme eines Plus-Labyrinths, die helle Seite einer Hell-Dunkel-Box und die Mitte eines Open Field, spricht viel mehr für Vorsicht als bei einem einzelnen Test.

Zurück zur Box

Zurück zu der schlichten, hellen Box und der Maus, die ihre Ränder abläuft, bevor sie sich in die Mitte wagt. Nichts wird von ihr verlangt, und genau darum geht es. Sich selbst überlassen, zeigt ein Tier, wie es den Drang zu erkunden gegen den Drang abwägt, in Sicherheit zu bleiben. Das Open Field kann uns nicht alles über Angst sagen. Aber als erster Blick auf das Verhalten eines Tieres ist es kaum zu übertreffen.

Auf hvsimage.com erfahren Sie mehr über Tracking und Zonenanalyse im Open Field. Die erwähnten Arbeiten und ein Transkript finden Sie auf water-maze.com.