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。
步骤
- 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.
- 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。
- 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.
- 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
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。
步骤
- 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）。
- 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。
- 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。
- 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。
洞板实验
简介
实验环境通常是一个正方形或长方形的平台，平台上有若干个孔洞，通常为16个或25个。每个孔洞的位置、直径和深度都是一样的。平台周围有高度约为20-30厘米的围栏，以防止小鼠跳出平台。平台上方有一定强度的光线照射，以提供一定的光照条件。小鼠被放置在平台中央，然后记录小鼠在一定时间内探索不同孔洞的行为。这些孔洞可能包括有或没有触发器的孔洞。通过观察小鼠进入或停留在不同的孔洞中，可以评估小鼠的活动能力、探索行为、认知能力等。
步骤
- 预实验处理：在进行洞板实验之前，需要对小鼠进行一些处理。例如，在实验开始前，小鼠应该先进行适应处理，放置在实验室环境中进行适应。适应时间通常为1-2小时。此外，还需要给小鼠注射一定剂量的麻醉药物，以使其进入一定的安静状态。
- 实验操作：将小鼠放置在平台中央，记录小鼠在一定时间内进入各个孔洞的次数和停留时间。孔洞通常分为四类：未触发孔洞、触发孔洞、触发后孔洞和中央区域。未触发孔洞和触发孔洞是在孔洞底部设置了一定的压力或光线或声音触发器，触发后孔洞是指未触发孔洞的下一层，中央区域则是指除孔洞外的平台中央区域。
- 测试分析（使用VisuTrack动物行为分析软件自动记录）：记录小鼠的进入孔洞的次数和停留时间，进而分析小鼠的探索行为和认知能力。此外，还可以通过分析小鼠的活动轨迹，评估其活动范围和活动能力等。常见的参数包括：
- 进入不同孔洞的次数和停留时间；
- 进入触发器孔洞的次数和停留时间；
- 孔洞探索顺序；
- 孔洞探索时间；
- 总体活动时间；
- 运动速度；
- 活动范围。
跳台实验
简介
在跳台实验中，小鼠位于一个无法逃脱的箱子里，箱内有一个带有电击的电网，电网上中间有一个站立平台。当小鼠从平台下来时，会受到来自电网的电击。该任务使用跳下潜伏期和保留潜伏期作为厌恶学习和记忆的测量指标，可以使用该装置轻松研究物质、神经退行性疾病和其他神经系统疾病对恶性学习和记忆的影响。
步骤
- 训练：将小鼠轻轻放在室内的中央平台上。当小鼠用四只爪子跳下平台并踩到电网上时，会受到连续电击，直到它返回平台以逃避不愉快的刺激。记录跳下平台的潜伏时间和逃避潜伏时间。
- 保留测试：保留测试通常在培训会话后的24小时进行。再次将小鼠放在中央平台上。记录踏下潜伏时间。观察小鼠直到截止时间。不论小鼠的活动如何，都将其放在室内的一个角落，尾巴朝向平台。然后输送电击，同时记录逃避潜伏时间。