Morris 水迷宮中不同形狀的隱藏平臺(tái)

Morris 水迷宮實(shí)驗(yàn)作為一種經(jīng)典的檢測學(xué)習(xí)記憶能力的神經(jīng)行為學(xué)方法，廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域，如動(dòng)物模型評(píng)價(jià)、藥物研究等。水迷宮操作簡單，但仍受很多因素，如種屬、性別、年齡、營養(yǎng)狀態(tài)、訓(xùn)練方式等的影響，因此，不同學(xué)者進(jìn)行研究時(shí)根據(jù)需要對(duì)水迷宮方法做了改進(jìn)。
水迷宮已成為評(píng)價(jià)動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶功能的重要手段，在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域廣為應(yīng)用。研究表明，水迷宮隱蔽平臺(tái)與水迷宮水池的直徑比值對(duì)動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶過程的形成有明顯影響，大鼠和小鼠可能需要不同規(guī)格水池及平臺(tái)。不同形狀平臺(tái)對(duì)動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶能力是否有影響，尚未見報(bào)道。目前常見平臺(tái)有圓柱形和桿狀兩種，本實(shí)驗(yàn)比較兩種平臺(tái)對(duì)SD大鼠水迷宮學(xué)習(xí)記憶能力獲得和保持的影響，為水迷宮規(guī)范使用提供理論依據(jù)。
實(shí)驗(yàn)裝置
Morris 水迷宮裝置由上海欣軟信息科技有限公司提供。整套裝置包括圓形水池、隱蔽平臺(tái)、攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)。水池直徑 160 cm，高45 cm，池壁為黑色，水池周圍由黑色窗簾遮擋，避免可視參照物影響。隱蔽平臺(tái)直徑 9． 5 cm。攝像機(jī)記錄實(shí)驗(yàn)中動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡，并傳送到計(jì)算機(jī)，由VisuTrack動(dòng)物行為分析軟件（上海欣軟）自動(dòng)處理。
兩種形狀平臺(tái)見圖 1。桿狀平臺(tái)頂部為一個(gè)圓形平板( 尺寸同圓形平臺(tái)) ，底部圓形面積增大，中間由一個(gè)細(xì)桿連接( 圖 1 左) ; 圓柱平臺(tái)為上下直徑均一的圓柱體，底部面積增大以增加穩(wěn)定性。
 
實(shí)驗(yàn)中將水注入水池，水面高于平臺(tái) 1.5cm，加入墨水使水面模糊，水溫保持在( 23 ± 1) ℃。池壁平均分為 4 個(gè)假想點(diǎn): 東( E) 、南( N) 、西( W) 、北( N) ，將水池分成 4 個(gè)象限。隱蔽平臺(tái)置于西南( SW) 象限。實(shí)驗(yàn)期間周圍環(huán)境維持不變，保持安靜，以免干擾動(dòng)物學(xué)習(xí)。
實(shí)驗(yàn)方法
水迷宮行為測定分為隱蔽平臺(tái)獲得實(shí)驗(yàn)和空間探索實(shí)驗(yàn)兩部分。兩種平臺(tái)實(shí)驗(yàn)流程相同，交替進(jìn)行。
隱蔽平臺(tái)獲得實(shí)驗(yàn)
共進(jìn)行5d，每天每只大鼠進(jìn)行4次訓(xùn)練。每次以半隨機(jī)方式選擇入水點(diǎn)( 表 1) ，將大鼠面向池壁，輕輕放入水中，開始計(jì)時(shí)。如果大鼠在120s內(nèi)能找到并爬上平臺(tái)，則記錄其爬上平臺(tái)所需要的時(shí)間，即逃避潛伏期。若大 鼠不能在 120s內(nèi)找到平臺(tái)，則由實(shí)驗(yàn)者將其引導(dǎo)至平臺(tái)，逃避潛伏期記為120s。大鼠登上平臺(tái)后，讓其在平臺(tái)上停留15s。4次訓(xùn)練結(jié)束后，用干毛巾將大鼠擦干并放回鼠籠。各組大鼠潛伏期用于統(tǒng)計(jì)分析。
 
空間探索實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)第6天，將隱蔽平臺(tái)撤掉。將動(dòng)物從東北( NE) 入水點(diǎn)放入水中，動(dòng)物在水中游60s，實(shí)驗(yàn)只進(jìn)行 1 次。記錄以下指標(biāo): 動(dòng)物第1次通過平臺(tái)時(shí)間、動(dòng)物通過平臺(tái)次數(shù)、動(dòng)物在原平臺(tái)象限( 目標(biāo)象限) 時(shí)間百分比、動(dòng)物游泳總路程和平均速度。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
空間探索實(shí)驗(yàn)是在一系列隱蔽平臺(tái)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練后撤掉平臺(tái)進(jìn)行的，通過多次訓(xùn)練，動(dòng)物學(xué)會(huì)利用環(huán)境等外界因素形成穩(wěn)定的空間認(rèn)識(shí)，反映大鼠的空間參考記憶能力。實(shí)驗(yàn)中可供分析的指標(biāo)較多: 第1次通過平臺(tái)時(shí)間、目標(biāo)象限所占時(shí)間百分比、穿越平臺(tái)次數(shù)、游泳總路程、平均速度、原平臺(tái)象限游泳距離與總距離之比、圓形域分析等，其結(jié)果很大程度上與隱蔽平臺(tái)訓(xùn)練模式有關(guān)，如Markow ska等在動(dòng)物學(xué)習(xí)階段將平臺(tái)設(shè)計(jì)為間歇地出現(xiàn)，能夠更有效地檢測其空間參考記憶能力。
 
本研究采用前5種指標(biāo)評(píng)價(jià)記憶能力。實(shí)驗(yàn)中大鼠第1次通過平臺(tái)時(shí)間和通過平臺(tái)次數(shù)兩組均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，考慮到通過平臺(tái)次數(shù)具有很大的隨機(jī)誤差，因此本研究采用目標(biāo)象限所占時(shí)間百分比來表示大鼠記憶能力，能夠更準(zhǔn)確反映大鼠記憶狀態(tài)。結(jié)果顯示，目標(biāo)象限時(shí)間百分比也無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。兩種不同形狀的隱蔽平臺(tái)對(duì)于SD大鼠水迷宮測試無明顯影響，游泳總路程和平均速度也無明顯差異。其中游泳速度還可以作為評(píng)判大鼠運(yùn)動(dòng)能力的一個(gè)指標(biāo)，排除大鼠由于運(yùn)動(dòng)障礙導(dǎo)致的假陽性結(jié)果。
如果您也對(duì)Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)感興趣或者有疑問，可以隨時(shí)關(guān)注我們知乎：腦聲常談和公眾號(hào)：動(dòng)物神經(jīng)科學(xué)與行為學(xué)！實(shí)驗(yàn)少走彎路！