行为学试验中的若干迷宫

动物行为实验的若干迷宫介绍Morris水迷宫（Morriswatermaze）Mirrors水迷宫模型原理：一种小鼠、大鼠能够学会在水箱内游泳并找到藏在水下逃避平台的实验方法。由于没有任何可接近的线索以标志平台的位置，所以动物的有效定位能力需应用水箱外的结构作为线索。迷宫由圆形水池、自动摄像及分析系统两部分组成，图像自动采集和处理系统主要由摄像机、计算机、图像监视器组成，动物入水后启动监测装置，记录动物运动轨迹，试验完毕自动分析报告相关参数。Morris水迷宫不仅用于研究与空间学习记忆相关的脑区功能评价，被广泛应用于学习记忆、老年痴呆、海马/外海马研究、智力与衰老、新药开发/筛选/评价、药理学、毒理学、预防医学、神经生物学、动物心理学及行为生物学等多个学科的科学研究和计算机辅助教学等领域，在世界上已经得到广泛地认可，是医学院校开展行为学研究尤其是学习与记忆研究的首选经典实验。实验设备：实验用大鼠或小鼠进行。大鼠水迷宫实验设备包括一个灰色或黑色圆形水池（直径150cm，高60cm；、一台跟踪摄像机以及摄像机相联的计算机。池内盛水，深50cm，水温为摄氏22~24℃。平台置于水面下2cm（小鼠为1cm）。在水中加入奶粉或牛奶将水搅浑以免让动物看清水下平台。摄像机位于水池中央上200cm，可记录动物的位置、游泳距离和时间（从而可计算出游泳速度）以及游泳路径等。房间周围墙壁上贴上色彩鲜明、形状不同的图画用为迷宫外暗示。实验方法•（1）将动物（大鼠或小鼠）头朝池壁放入水中，放入位置随机取东、西、南、北四个起始位置之一。记录动物找到水下平台的时间（s）。在前几次训练中，如果这个时间超过60s，则引导动物到平台。让动物在平台上停留10s.•（2）将动物移开、擦干。必要时将动物（尤其是大鼠）放在150W的白炽灯下烤5min，放回笼内。每只动物每天训练4次，两次训练之间间隔15~20min,连续训练5d。•（3）最后一次获得性训练结束后的第二天，将平台撤除，开始60s的探查训练。将动物由原先平台象限的对侧放入水中。记录动物在目标象限（原先放置平台的象限）所花的时间和进入该象限的次数，以此作为空间记忆的检测指标.•（4）测定动物的工作记忆（workingmemory）。探查训练结束后的第二天，开始维持4天的对位训练。将平台放在原先平台所在象限的对侧象限，方法与获得性训练相同。每天训练4次。每次记录找到平台的时间和游泳距离以及游泳速度。正在做水迷宫测试的大鼠高架十字迷宫（Elevatedplusmaze）实验原理：高架十字迷宫是利用动物对新异环境的探究特性和对高悬敞开臂的恐惧形成矛盾冲突行为来考察动物的焦虑状态。高架十字迷宫具有一对开臂和一对闭臂，啮齿类动物由于嗜暗性会倾向于在闭臂中活动，但出于好奇心和探究性又会在开臂中活动，在面对新奇刺激时,动物同时产生探究的冲动与恐惧，这就造成了探究与回避的冲突行为，从而产生焦虑心理。而抗焦虑药物能明显增加进入开臂的次数与时间，十字迷宫距离地面较高，相当于人站在峭壁上，使实验对象产生恐惧和不安心理。实验方法：将大鼠置于迷宫中央，头朝开臂，观察者距离迷宫中心至少１m。分别记录实验期（通常为5min）内大鼠进入开臂和闭臂的次数和在两臂滞留时间（进出臂标准应严格界定，以四肢全部入臂或两只前爪出臂为准）。计算大鼠进入开臂次数和在开臂滞留时间分别占总次数（进入开臂和闭臂次数之和）和总时间(在开臂与闭臂滞留时间之和)的百分比，以此作为评价焦虑的指标。通常这二指标间呈高度相关。如果一个药物增加动物对开臂的偏爱(即增加进入开臂的次数和在开臂滞留时间的百分比)，而不改变入臂总次数，则认为该药有抗焦虑作用。类似地，如果药物减少对开臂的偏爱，同时又不改变入臂总次数，则认为该药有致焦虑作用。现实价值•高架十字迷宫被广泛应用于新药开发/筛选/评价、药理学、毒理学、预防医学、神经生物学、动物心理学及行为生物学等多个学科的科学-研究和计算机辅助教学等领域，是医学院校与科研机构开展行为学研究尤其是焦虑抑郁研究的经典实验。Barnes迷宫实验原理•动物利用提供的视觉参考物，有效确定躲避场所的臂所在的部。Barnes迷宫由一个圆形平台构成，在平台的周边，布满了很多穿透平台的小洞。平台的直径、厚度以及洞口宽度根据实验动物不同而不同。洞口数目由实验者习惯而定，一般为10到30个。在其中一个洞的底部放置有一个盒子，作为实验动物的躲避场所；其它洞的底部是空的，试验动物无法进入其中。实验场所和其它迷宫实验场所类似，要求能给实验动物提供视觉参考物。实验方案根据实验者的习惯以及不同的实验要求而定，每次训练后都用70%的酒精进行清洗，并变换正确的洞口，但洞口的空间位置不变，以防止动物通过嗅觉而找到洞口。Barnes迷宫一般采用强光、噪声以及风吹等刺激作为实验动物进入躲避洞口的动机。实验方法•1．实验开始前一天，将动物单个从目标洞置于目标箱内适应4min。2．将动物置于迷宫中央的塑料圆桶（直径20cm，高27cm）内限制活动5s。3．移开圆桶，启动程序，实验者在进行摄像观察。动物四肢均进入目标箱，则计为一次逃避（escape）,并让动物在箱内停留30s。每一动物一次最多观察4min。在此期间如果动物仍然找不到目标箱，则将动物从迷宫移开，放入目标箱内并停留30s。利用这一间隙清洁迷宫。动物每天训练两次，连续5~6d。4．从第二次训练开始，每次训练之前将迷宫随机转动一至数个洞的位置，但目标箱始终固定在同一方位。这样做的目的是防止动物依靠气味、而非凭借记忆来确定目标洞的位置。5.进行数据分析。应用：Barnes迷宫可测定动物对于目标的空间记忆能力。根据动物探洞的时间以及探洞的次数等指标可以分析出动物的空间记忆能力的差异。对于转基因动物以及各种特殊处理的动物的空间记忆能力的测定有重要的意义。TmazeＴ迷宫是检测啮齿类动物空间工作记忆的一种经典行为学方法，与前额叶皮层功能相关。实验前需小鼠节食至原体重85％。实验设备：迷宫由两个长46cm、宽10cm、高10cm的目标臂（goalarms）和一个与之垂直的长71cm、同样宽度和高度的主干臂（stem）或起始臂（approachalley）组成。主干臂内置一个16cm×16cm的起始箱，并有一闸门与主干臂的另一部分相联。饮水不限，但进食控制在每天16-20g，以使体重保持在非进食大鼠体重的85%。在整个训练和测试期间，大鼠体重每周增加不超过5g。实验方法•①训练前2d，抚摸小鼠并将其放入T迷宫适应10min，在迷宫两臂碗里放入食物，待小鼠取食完毕后将其取出。•②训练实验：每一个trial包括两个部分，即forcedrun和testrun。forcedrun：任意选择T迷宫的一臂，用木闸门将之关闭，小鼠只能进入一臂获取食物。取食完毕，立即取出，用酒精清洗去除气味。15s后，撤去所有的闸门。Testrun：两臂全部打开，将小鼠放入开始臂中，若小鼠选择未曾进入的臂，为正确选择，给予食物奖励；若重复进入相同的臂，则为错误选择，不给予食物。每只动物每天进行4个trial，每次间隔15min，连续4d，分别计算每天每组小鼠的正确率。当平均正确率都达到85％以上，训练阶段结束。•③测试实验：延长forcedrun和testrun之间的时间间隔至1min和3min，分别计算每组小鼠的正确率。应用：T-形迷宫被广泛用于测试动物的空间记忆能力。T-形迷宫用于研究不同脑区对空间记忆的影响。它对某些脑结构，尤其是海马的毁损作用敏感。此外，许多药物或毒素都可增强或削弱动物在T-形迷宫的空间记忆。实验所用的动物除大鼠和小鼠外，还包括猪、羊、乌龟和鸽子等。