【小鼠迷宫实验技术】

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(一) 实验概述
Morris水迷宫是英国心理学家Morris于20世纪80年(1981)代初设计并应用于脑学习记忆机制研究的一种实验手段,其在AD研究中的应用非常普遍。
(二) 实验原理
虽然老鼠是天生的游泳健将,但是它们却厌恶处于水中的状态,同时游泳对于老鼠来说是十分消耗体力的活动,他们会本能的寻找水中的休息场所。寻找休息场所的行为涉及到一个复杂的记忆过程,包括收集与空间定位有关的视觉信息,再对这些信息进行处理、整理、记忆、加固、然后再取出,目的是能成功的航行并且找到隐藏在水中的站台,最终从水中逃脱。
(三) 实验方法
分获得性训练、探查和对位训练3个过程。
1.获得性训练(Acquisition phase)理论上将水池分为4个象限,平台置于其中一个象限区的中央。
(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。
2.探查训练(probe trial 1)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。
3.对位训练(reveral phase)测定动物的工作记忆(working memory)。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。
4.对位探查训练(probe trial 2)最后一次对位训练的第二天进行。方法与上述探查训练类似。记录动物60s内动物在目标象限(平台第二次所在区)所花时间和进入该区的次数。
(一) 实验概述
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。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。
(二) 实验方法
实验开始时将小鼠从中央格面向闭合臂放入迷宫,记录5分钟内的活动情况。观察指标包括:开放臂进入次数(必须有两只前瓜进入臂内),开放臂停留时间,闭合臂进入次数,闭合臂停留时间。计算开放臂停留时间比例,开放臂进入次数比例,高架十字迷宫中总进入次数。实验完成后将小鼠取出,将两臂清理干净,喷洒酒精除去气味。最后用Xeye动物行为学软件进行数据分析。
进入开放臂次数及停留时间与大鼠的焦虑情绪成负相关,进入开放臂次数越少,停留时间越短,说明老鼠的焦虑情绪越严重。
(一) 实验概述
Y迷宫主要应用于动物的辨别性学习,工作记忆及参考记忆的测试。Y迷宫由三个完全相同的臂组成。每个臂尽头有食物提供装置,根据分析动物取食的策略即进入各臂的次数、时间、正确次数、错误次数、路线等参数可以反映出实验动物的空间记忆能力。相对而言,Y迷宫简便、可行,相对八臂迷宫来说更加简单,有一定的实用性,现常用于学习记忆功能评价。
Y迷宫、八臂迷宫这类食物奖赏型迷宫任务能够检测啮齿类动物与海马和前额叶脑区相关的空间参考记忆和空间工作记忆。当动物在迷宫中寻找食物时,动物需要根据迷宫周围的视觉标示,记住它已搜寻过的迷宫臂,以避免重复进入同一个臂,从而有效地获得食物。这种类型的记忆能指导进行中的行为,被称为工作记忆。
Y迷宫实验模型用来研究啮齿类动物的空间识别记忆能力,这相对于被动回避等实验的优点在于:这种迷宫利用了啮齿类动物对新异环境天然探究的自然习性,不需要动物学习任何规则来趋利避害,能够有效地反映出动物对新异环境的识别记忆能力。
(二) 实验方法
1.Y迷宫食物奖赏测试
Y迷宫实验包含两个阶段,间隔1h。第一个阶段为训练期,新异臂被隔板挡住,小鼠由起始臂放入,在起始臂和其他臂中自由活动10min,训练结束后,小鼠被放回饲养笼。1h后进行第2个阶段实验。第2个阶段为检测期,抽开新异臂隔板,小鼠由起始臂放入,在3个臂中自由活动5min。录像记录5min内每只小鼠在各个臂停留的时间和穿梭次数。
数据统计:Y迷宫实验中,5min内小鼠在各个臂之间停留的时间;Y迷宫实验中,5min内小鼠在各个臂的穿梭次数。
注:实验中,随机安排不同动物对应的Y迷宫的起始臂、新异臂和其他臂,但对于同一只小鼠,在迷宫实验的两个阶段,三个臂是固定的。由于小鼠对该迷宫测试的记忆时间最长不超过数小时,所以该迷宫测试可以在同一只小鼠上反复进行,但两次实验需间隔至少1周,并改变三个臂的搭配(Dellu et al, 2000)。评价空间识别记忆能力可以用小鼠在各个臂停留的时间作为检测指标,同时以动物在各个臂的穿梭次数作为检测其活动能力的一个指标(Dellu et al, 1992,2000)。
2.Y迷宫电刺激测试
Y-迷宫为一个三等臂式反射箱,三臂的夹角为120°,底部为可通电的铜棒,每臂端有一信号灯,灯亮表示安全区,此臂不通电无电流,另两臂通电(电压50~70V,大致固定在能使小鼠产生逃避行为的强度)。实验时,随即变换安全区,电击小鼠,以小鼠立即逃往安全区为一次正确反应。具体方法:每只小鼠先在迷宫中适应3min,每次电击延迟为5s,直到小鼠的训练过程中连续9次正确反应即为学会。记录小鼠学会所需的训练次数,训练次数越少,说明学习能力越强。24h后进行记忆保持能力的检测,以正确反应次数占总检测次数的百分比表示记忆保持能力(正确反应的次数/总检测次数×100%),此值越高说明记忆力越好。
希望这篇小鼠迷宫实验技术对你有帮助
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