巴恩斯迷宮的實(shí)驗(yàn)流程與測(cè)試指標(biāo)

在動(dòng)物行為學(xué)中，巴恩斯迷宮（Barnes maze）是一種用于研究小鼠空間學(xué)習(xí)和記憶能力的實(shí)驗(yàn)工具。它是由美國(guó)心理學(xué)家E. C. Barnes于1979年設(shè)計(jì)的，是一種無(wú)遮蔽的、圓形的迷宮。巴恩斯迷宮的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)圓形平臺(tái)，上面有許多小孔，以及一個(gè)隱藏的逃生箱或目標(biāo)區(qū)域。迷宮的周邊布有亮光引導(dǎo)，從而引導(dǎo)它們尋找逃生箱。

一、巴恩斯迷宮的構(gòu)造

巴恩斯迷宮宮體采用無(wú)味的ABS塑料材質(zhì)或者醫(yī)用有機(jī)板制成的一個(gè)圓形平臺(tái)，顏色為黑色或者灰色，可旋轉(zhuǎn)，直徑122cm。平臺(tái)周邊有18個(gè)或40個(gè)等距離圓洞，分別用于大鼠和小鼠，洞的直徑分別為10cm和5cm。其中一個(gè)洞（稱(chēng)為目標(biāo)洞）與一暗箱（即目標(biāo)箱）相聯(lián)。其他圓洞則為空洞，不與任何物體相聯(lián)。暗箱設(shè)置成抽屜式，便于從中取出動(dòng)物。從平臺(tái)表面看不見(jiàn)目標(biāo)箱。迷宮抬高140cm。動(dòng)物通過(guò)目標(biāo)洞可逃至目標(biāo)箱內(nèi)。
二、巴恩斯迷宮實(shí)驗(yàn)的流程

1.前期訓(xùn)練：在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，小鼠通常需要進(jìn)行一段時(shí)間的前期訓(xùn)練。

• 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前一天，將動(dòng)物單個(gè)從目標(biāo)洞置于目標(biāo)箱內(nèi)適應(yīng)4min。
• 將動(dòng)物置于迷宮中央的塑料圓桶（直徑20cm，高27cm）內(nèi)限制活動(dòng)5s。
• 移開(kāi)圓桶，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，實(shí)驗(yàn)者在擋簾后進(jìn)行觀察。動(dòng)物四肢均進(jìn)入目標(biāo)箱，則計(jì)為一次逃避（escape）,并讓動(dòng)物在箱內(nèi)停留30s。每一動(dòng)物一次最多觀察4min。在此期間如果動(dòng)物仍然找不到目標(biāo)箱，則將動(dòng)物從迷宮移開(kāi)，放入目標(biāo)箱內(nèi)并停留30s。利用這一間隙清潔迷宮。動(dòng)物每天訓(xùn)練兩次，連續(xù)5~6d。
• 從第二次訓(xùn)練開(kāi)始，每次訓(xùn)練之前將迷宮隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一至數(shù)個(gè)洞的位置，但目標(biāo)箱始終固定在同一方位。這樣做的目的是防止動(dòng)物依靠氣味、而非憑借記憶來(lái)確定目標(biāo)洞的位置。

2.實(shí)驗(yàn)階段：在實(shí)驗(yàn)中，將動(dòng)物放置在迷宮的中心位置，目標(biāo)是找到逃生箱或目標(biāo)區(qū)域。小鼠通過(guò)探索迷宮上的小孔來(lái)找到逃生箱。

3.記錄行為：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，研究人員會(huì)記錄小鼠在迷宮中的行為表現(xiàn)，如進(jìn)入和離開(kāi)小孔的次數(shù)、停留時(shí)間等。這些數(shù)據(jù)有助于評(píng)估小鼠對(duì)迷宮結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)和記憶能力。軟件采用上海欣軟信息科技有限公司自主研發(fā)的VisuTrack動(dòng)物行為分析軟件。

4.實(shí)驗(yàn)重復(fù)和記憶測(cè)試：為了得到可靠的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)通常會(huì)進(jìn)行多次重復(fù)。此外，研究人員還可以在一段時(shí)間后進(jìn)行記憶測(cè)試，以評(píng)估小鼠對(duì)迷宮結(jié)構(gòu)的記憶能力。

三、巴恩斯迷宮實(shí)驗(yàn)中常用的指標(biāo)

• 實(shí)驗(yàn)記錄以下參數(shù)：探究任何一個(gè)洞的潛伏期、到達(dá)目標(biāo)箱的潛伏期。
• 逃生箱進(jìn)入次數(shù)：記錄小鼠進(jìn)入逃生箱的次數(shù)，這反映了小鼠學(xué)習(xí)和記憶迷宮結(jié)構(gòu)的能力。進(jìn)入逃生箱的次數(shù)越多，表示小鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力越好。
• 探索時(shí)間：記錄小鼠在迷宮中探索的時(shí)間。較短的探索時(shí)間表示小鼠學(xué)習(xí)能力較好。
• 錯(cuò)誤次數(shù)：記錄小鼠在迷宮中犯下的錯(cuò)誤次數(shù)。錯(cuò)誤包括進(jìn)入錯(cuò)誤的小孔或沒(méi)有找到逃生箱。較少的錯(cuò)誤次數(shù)表示小鼠學(xué)習(xí)和記憶迷宮結(jié)構(gòu)的能力較好。
• 搜索策略：研究人員還可以觀察小鼠在迷宮中的搜索策略。例如，小鼠可能采用隨機(jī)探索或有目的性的搜索策略。這可以通過(guò)觀察小鼠的運(yùn)動(dòng)路徑和選擇小孔的順序來(lái)確定。

四、巴恩斯迷宮實(shí)驗(yàn)中常用的方法：

• 空間學(xué)習(xí)訓(xùn)練：在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，小鼠通常需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的前期訓(xùn)練。這包括將小鼠逐步引導(dǎo)到迷宮中，讓它們熟悉迷宮的結(jié)構(gòu)和任務(wù)要求。訓(xùn)練可以使用漸進(jìn)增加難度的方法，如逐步減少逃生箱的隱藏程度或增加迷宮上的刺激。
• 視覺(jué)提示：為了幫助小鼠定位逃生箱，研究人員可以在逃生箱附近設(shè)置視覺(jué)提示，如明亮的標(biāo)志或特殊的圖案。這些視覺(jué)提示可以幫助小鼠更快地學(xué)習(xí)迷宮的空間布局。
• 記憶測(cè)試：在一段時(shí)間的訓(xùn)練后，研究人員可以進(jìn)行記憶測(cè)試，以評(píng)估小鼠對(duì)迷宮結(jié)構(gòu)的記憶能力。記憶測(cè)試可以在逃生箱被移除后進(jìn)行，觀察小鼠是否能夠記得逃生箱的位置，并迅速找到目標(biāo)區(qū)域。
• 藥物或基因操縱：巴恩斯迷宮實(shí)驗(yàn)還可以用于研究藥物或基因?qū)��?dòng)物學(xué)習(xí)和記憶的影響。通過(guò)給小鼠注射特定的藥物或進(jìn)行基因操縱，研究人員可以觀察其對(duì)空間學(xué)習(xí)和記憶能力的影響。