常用动物行为学实验方法

一、学习及记忆能力评估

Morris 水迷宫实验

简介

Morris 水迷宫（图源网络）

Morris 水迷宫实验通过强迫实验动物游泳，学习寻找水中隐藏平台以测试实验动物对空间位置感和方向感（空间定位）的学习记忆能力。测试程序主要包括定位航行试验和空间探索试验两个部分。

• 定位航行试验(place navigation)历时数天,每天将大鼠面向池壁分别从4个入水点放入水中若干次,记录其寻找到隐藏在水面下平台的时间(逃避潜伏期,escape latency)。
• 空间探索试验(spatial probe)是在定位航行试验后去除平台,然后任选一个入水点将大鼠放入水池中,记录其在一定时间内的游泳轨迹,考察大鼠对原平台的记忆。

  

  Morris水迷宫示意图

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5天。
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（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。

巴恩斯迷宫实验

巴恩斯迷宫实验示意图

简介

这一实验装置通常由一个封闭的结构组成，形状可以是方形或圆形，地面上布置着一系列分支和死胡同。小鼠被放置在迷宫的起点，研究者观察其在迷宫中的运动轨迹、学习速度和对空间信息的记忆。关键的实验参数包括逃脱时间、错误次数、成功率等，这些数值可用于评估小鼠的学习和记忆表现。

• 错误洞： 在平台周围分布着19个错误洞，老鼠需要避免选择这些通道，以防止进入死胡同或产生错误。
• 正确洞： 在错误洞中间位置设有1个正确洞，是老鼠成功找到目标的通道。这个洞可能通向奖励区域，如食物，或是避免区域，如不受惩罚的安全区域。

• 起点： 老鼠开始实验的地方通常设在平台的某个固定位置。
• 正确通道： 实验的目标是让老鼠通过选择正确的通道找到目标洞，从而达到奖励或避免不愉快的后果。

巴恩斯迷宫实验装置

方法

1. 准备工作：确保巴恩斯迷宫完好，设置正确和错误洞，准备奖励（食物）和惩罚（轻微电击）。
2. 动物适应：将实验动物适应环境，放置在巴恩斯迷宫外的适应箱中，适应时间为2-3天，每天10-15分钟。
3. 实验阶段：
   • 起点设置：将小鼠放置在迷宫起点，记录起始时间。
   • 导航任务：观察小鼠运动轨迹，记录选择通道、逃脱时间和错误次数。
   • 奖励和惩罚：在正确洞设置奖励激励学习，在错误洞引入轻微电击等惩罚测试避免性学习。
   • 重复试次：重复导航任务，每天多次试次，随机改变正确洞位置增加复杂性。
4. 数据记录与分析：使用视频记录或运动追踪系统记录小鼠运动轨迹，记录每次试次的逃脱时间、错误次数和成功率。分析小鼠在不同试次中的学习曲线，比较不同动物或实验条件下的学习表现。
   • 平均逃脱时间：评估小鼠学习速度，记录从起点到达正确洞的平均时间。
   • 错误次数：反映学习过程中的错误率，记录每次试次中小鼠选择错误通道的次数。
   • 成功率：评估学习和记忆能力，记录小鼠成功找到正确洞的频率。