中文

大家好!前面几期的玩转实验给大家介绍动物行为学实验中常用的几种迷宫实验,包括Morris水迷宫、T迷宫、Y迷宫、巴恩斯迷宫和八臂迷宫这么多的迷宫实验,我们在实验中应该怎么选择呢?不知道大家是否已经清楚。那么为了让大家能够对这几种迷宫有一个更清晰的认识,在进行选择时能够明确的区分,能够根据实验需要做出正确的选择,本期的玩转实验就给大家总结一下前面介绍的五种迷宫实验的特点和优缺点


Morris水迷宫

▶ 实验原理

通过观察并记录动物学会在水箱内游泳并找到藏在水下逃避平台所需的时间、采用的策略和它们的游泳轨迹,分析和推断动物的学习、记忆和空间认知等方面的能力。它能比较客观地衡量动物空间记忆、工作记忆以及空间辨别能力的改变。

▶ 实验方法

绝大部分水迷宫实验主要包括(但不限于)以下三个部分:
(1)平台可见期实验(“体检”期):2 days;
(2)平台隐藏期训练:5 days;
(3)无平台期检测:1 day。

▶ 评价指标

可见平台期和隐藏平台期包括:
1、动物爬上平台所需时间
2、动物爬上平台的路径长度
3、动物的游泳速度
无平台探索期实验中所需统计的数据:
1、小鼠在每个象限停留的时间
2、小鼠在每个象限的路径长度
3、小鼠与原平台位置的平均距离
4、小鼠第一次到达原平台位置的时间和路径长度
5、小鼠穿过原平台位置的次数


▶ 应用特点
评价空间参考记忆、空间学习记忆和工作记忆

▶ 优点

1.可以去除前面实验动物的气味,避免动物之间的影响

2.实验结果客观

3能得到较多的实验指标,结果全面

▶ 缺点
1.实验动物需要消耗较多体能

2.训练时间长,实验周期长



Y迷宫


▶ 实验原理

利用实验动物对新异环境探索的天性,由于动物每次转换探索方向时都需要记住前一次探索过的方向,因此Y型迷宫实验能够有效地测定动物的空间工作能力。

▶ 实验方法

自主交替实验:
每只老鼠从同一个臂即起始臂放入,连续自主交替8 min,检测自主交替自主交替率。每只老鼠结束后放回笼子,再进行下一只实验时,用75 %的酒精消除Y迷宫臂内的气味。
新异臂探索实验:
每个Y迷宫的3 个臂被随机设为:新异臂(novel arm)、起始臂(start arm)和其他臂(other arm)。
新异臂:在实验的第 1 个阶段即训练期时用隔板挡住,在第 2 个阶段即测试期时打开;
起始臂:小鼠进入迷宫时所在的臂。整个实验过程中起始臂和其他臂都是一直打开,动物可以自由出入。先随机封闭一个臂,让老鼠在剩余的两个臂中自由探索10 min,4 h后打开挡板,每只老鼠自由探索5 min,记录老鼠进入各臂的次数和时间,尤其是新臂的次数和时间。每只老鼠结束后放回笼子,进行下一只前同样用75%酒精消除气味影响。

▶ 评价指标

自发性交替实验
1.总进臂次数
2.总轮流(交替)次数
3.最大轮流次数
4.计算自发转换率=总轮流次数/最大轮流次数*100%
新异臂探索实验
1.进臂次数
2.进臂停留时间

▶ 应用特点
评价工作记忆

▶ 优点

1.是利用的动物探索天性,干扰较小

2.实验周期相对较短,简单方便
▶ 缺点
部分实验动物需禁食

T迷宫


▶ 实验原理

利用实验动物对新环境喜爱探索的天性,并借助食物为其提供探究动力,由于动物每次选择探索方向时都需要记住前一次探索过的方向,因此T迷宫实验能够有效地测定动物的空间记忆能力。

▶ 实验方法

自发连续交替实验
这一实验方法完全依靠啮齿类动物爱探索的天性,进行实验时动物不用禁食。首先让动物完全适应迷宫,然后将动物放入主干臂,开放闸门,让其自由选择进入其中一条臂,之后再次把动物放回主干臂,重复以上实验记录动物进入每一臂的次数。以实验过程中动物交替次数除以总的选择次数作为记忆能力的评价指标。如果由于药物或相关脑区毁损等导致记忆力减弱时,比值会降低。
交替选择实验
(1)动物需要先禁食。之后进入强迫训练。
(2)随机选择两条臂中任意一条作为目标臂,放入食物,并关闭另一条臂。将动物放入主干臂,让动物进入目标臂获取食物,之后在两条臂中交替放入食物进行训练,经过一段时间的训练后,即可进行正式实验。
(3)选择一条臂开放并放入食物,关闭另一条臂,动物进入开放臂获得食物后,马上将其放回主干臂,而后使两条臂都保持开放,让动物自由探索,并在此前放食物的臂中不放食物,另一条臂中放入食物。如果动物选择没有食物的臂,则记为一次“错误次数”,反之为“正确次数”, 进行多次重复测试。最后统计动物的正确率,正确率越高,则表明其工作记忆越好。

▶ 评价指标

1.正确次数

2.错误次数

▶ 应用特点

评价空间工作记忆

▶ 优点
1.设备简单,实验方便
2.完全利用动物的探索天性,可减少其他因素对实验结果的影响
▶ 缺点

1.设备简单,增加了动物选择正确的可能性

2.禁食可能对实验结果有一定影响

八臂迷宫


▶ 实验原理

利用迷宫内远端标记物所提供的位置信息,可以有效地确定放置食物的手臂,来研究动物空间参照记忆和工作记忆。需要注意的是有些影响下丘脑功能或造成食欲缺乏的药物(如苯丙胺),会影响迷宫中所采用的食欲动机,使动物不能很好的完成迷宫实验。

▶ 实验方法

1、在实验开始前一天,对实验动物进行称重,之后禁食1天。
2、适应:将动物逐个放在迷宫中央,让其在迷宫内自由探究5min,连续两天。期间迷宫内不放食料。
3、觅食训练:在随机选择的4个臂中放入食物,并开灯将臂照亮。将动物放入迷宫中央,让其随机进入一个亮臂,吃完臂内食物后,再在同一条臂内放入食物。动物再次进入同一臂并吃完食物后,关掉这一臂内的灯泡,且不再放食物。当动物分别进入4个亮臂,吃完8次食物(2次/臂),或动物在迷宫内10min仍未完成,则实验终止,训练完成。实验过程中需要记录动物的入臂情况(进入的哪个臂和入臂顺序)。如果动物进入了一个未照亮的臂,则记为1次入臂错误。
4、在训练下一只动物前,需要先清洁迷宫。觅食训练周期为15天,每天都应该随机选择放食物和照亮的4个臂。
5、探查训练( probe trial) :只随机选择一个臂放入食物并照亮。之后将动物放入迷宫,动物很快进入亮臂并吃掉里面的食物后,将该臂的灯关掉,立即随机选择另一臂,打开灯并放入食物,需要完成8个亮臂的训练。每次照亮的臂都是随机选择,所以在一次训练中,有的臂可能不只一次照亮。如果动物选择了未照亮的臂,则记录为入臂错误。

▶ 评价指标

错误次数:
包括参考记忆错误次数:进入未放食物的臂的次数;工作记忆错误次数:重复进入已探索过的臂的次数

▶ 应用特点
评价工作记忆、空间记忆和参考记忆

▶ 优点

1.可区分长期的参考记忆和短期的工作记忆

2.对动物体能消耗小,伤害较小

3.可避免动物运动能力对实验结果的影响

▶ 缺点

需禁食

Bames迷宫


▶ 实验原理

利用啮齿类动物避光喜暗且爱探究的特性来设计的动物行为学检测实验。

▶ 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内限制活动5s。
3.移开圆桶,启动计时器,实验者在挡帘后进行观察。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。

▶ 评价指标

评价空间参考记忆能力和工作记忆能力

▶ 应用特点
评价工作记忆、空间记忆和参考记忆

▶ 优点

1.利用啮齿类动物避光喜暗且爱探究的特性

2.操作简单方便

▶ 缺点

1.实验过程中动物可能会缺乏探究能力

2.外界干扰因素较多

总的来说,这几种迷宫各有优缺点,分别适用于不同的实验需求。Morris水迷宫评价指标多,结果相对来说更可靠;Y迷宫操作简单方便;八臂迷宫完全利用动物天性,操作同样简便;T迷宫也是依靠动物探索天性来实现;Barnes迷宫则是利用外界刺激来完成,有一定的局限性。在选择迷宫时,如果是评价实验动物的记忆能力和空间学习能力,那么这五种迷宫均适用,不过我们认为Morris 水迷宫的实验结果准确性更高。如果是用来评价实验动物的工作记忆能力,那么可以选择Morris水迷宫、Y迷宫、T迷宫或者八臂迷宫,但一般认为Y迷宫和T迷宫对动物刺激更小,得到的结果更可靠。


返回列表