T迷宮、Barnes迷宮、八臂輻射迷宮、Morris水迷宮比較

 

在非臨床有效性研究過程中，主要采用行為學(xué)試驗研究藥物對動物學(xué)習(xí)記憶功能的影響。人和動物的內(nèi)部心理過程是無法直接觀察到的，只能根據(jù)可觀察到的刺激反應(yīng)來推測腦內(nèi)發(fā)生的過程，對腦內(nèi)記憶過程的研究只能從人類或動物學(xué)習(xí)或執(zhí)行某項任務(wù)后間隔一定時間，測量他們的操作成績或反應(yīng)時間來衡量這些過程的編碼形式、貯存量、保持時間和它們所依賴的條件等等。學(xué)習(xí)、記憶實驗方法的基礎(chǔ)是條件反射，各種各樣的方法均由此衍化出來。目前已經(jīng)建立了大量的學(xué)習(xí)記憶研究的行為學(xué)方法，各有優(yōu)缺點�，F(xiàn)將常用的迷宮簡述如下。

 

1、T迷宮實驗

 

觀察指標(biāo)：動物完成實驗所需的時間、每次探索和前一次不同臂的比例。

 

優(yōu)缺點：優(yōu)點是T型迷宮未提供獎懲條件，完全是利用動物探索的天性，因此能最大可能的減少影響實驗結(jié)果的混雜因素。缺點是嚙齒動物有天生的偏側(cè)優(yōu)勢，即動物在T型迷宮中更偏向于一邊走（左邊或右邊），而且這種現(xiàn)象存在種系差異以及性別差異。

 

由于動物每次轉(zhuǎn)換探索方向時都需要記住前一次探索過的方向，因此T型迷宮實驗?zāi)芎芎玫臏y驗動物的工作記憶，從而測定動物的空間記憶能力。和T型迷宮類似的還有Y型迷宮，其實驗的設(shè)計原理和實驗方案和Y型迷宮都十分相似，只是把迷宮的形狀由T型換成Y型。

 

2、Barnes迷宮實驗

 

原理：動物利用提供的視覺參考物，有效確定躲避場所的臂所在的部。Barnes迷宮由一個圓形平臺構(gòu)成，在平臺的周邊，布滿了很多穿透平臺的小洞。平臺的直徑、厚度以及洞口寬度根據(jù)實驗動物不同而不同。洞口數(shù)目由實驗者習(xí)慣而定，一般為10到30個。在其中一個洞的底部放置有一個盒子，作為實驗動物的躲避場所；其它洞的底部是空的，試驗動物無法進(jìn)入其中。實驗場所和其它迷宮實驗場所類似，要求能給實驗動物提供視覺參考物。實驗方案根據(jù)實驗者的習(xí)慣以及不同的實驗要求而定，每次訓(xùn)練后都用70%的酒精進(jìn)行清洗，并變換正確的洞口，但洞口的空間位置不變，以防止動物通過嗅覺而找到洞口。Barnes迷宮一般采用強(qiáng)光、噪聲以及風(fēng)吹等刺激作為實驗動物進(jìn)入躲避洞口的動機(jī)。

 

觀察指標(biāo)：測定動物對于目標(biāo)的空間記憶能力。實驗時把實驗動物放置在高臺的中央，記錄實驗動物找到正確洞口的時間，以及進(jìn)入錯誤洞口的次數(shù)以反應(yīng)動物的空間參考記憶能力。也可以通過記錄動物重復(fù)進(jìn)入錯誤的洞口數(shù)來測量動物的工作記憶。

 

優(yōu)點：不需要食物剝奪和足底電擊，因此對動物的應(yīng)激較小。實驗對于動物的體力要求很小，能最低限度的減少因年齡因素所致的體力下降對實驗結(jié)果的影響。實驗所需時間較少，整個實驗?zāi)茉?～17天內(nèi)完成。能防止動物憑借氣味來完成實驗。

 

3、放射狀迷宮實驗（八臂輻射迷宮）

 

原理：大鼠利用房間內(nèi)遠(yuǎn)側(cè)線索所提供的信息，可以有效地確定放置食物的臂所在部位。放射狀臂形迷宮可以用于大鼠空間參照記憶和工作記憶的研究。參照記憶過程中，信息在許多期間/天內(nèi)都是有用的，并且通常在整個實驗期間都是需要的。而工作記憶過程與參照記憶過程不同，它只有一個主要但暫時的信息，由于迷宮內(nèi)所提供的信息（臂內(nèi)誘餌）僅對一個實驗期間有用，而對后續(xù)實驗無用，大鼠必須記住在延遲間隔期內(nèi)（分鐘到小時）內(nèi)的信息。在臂形迷宮中作出正確選擇以食物作為獎賞。

 

優(yōu)缺點：適合于測量動物的工作記憶和空間參考記憶，并且其重復(fù)測量的穩(wěn)定性較好。但有些藥物（苯丙胺），可以影響下丘腦功能或造成食欲缺乏，影響迷宮中所采用的食欲動機(jī)，因此動物就不能很好的完成迷宮實驗。

 

4、Morris水迷宮實驗

 

原理：一種小鼠、大鼠能夠?qū)W會在水箱內(nèi)游泳并找到藏在水下逃避平臺的實驗方法。由于沒有任何可接近的線索以標(biāo)志平臺的位置，所以動物的有效定位能力需應(yīng)用水箱外的結(jié)構(gòu)作為線索。迷宮由圓形水池、自動攝像及分析系統(tǒng)兩部分組成，圖像自動采集和處理系統(tǒng)主要由攝像機(jī)、計算機(jī)、圖像監(jiān)視器組成，動物入水后啟動監(jiān)測裝置，記錄動物運(yùn)動軌跡，試驗完畢自動分析報告相關(guān)參數(shù)。

 

檢測指標(biāo)：實驗程序包括：（1）定位航行實驗（place navigation），用于測量小鼠對水迷宮學(xué)習(xí)和記憶的獲取能力。實驗歷時4天，上、下午各訓(xùn)練1次，共計8次。實驗觀察和記錄小鼠尋找并爬上平臺的路線圖及所需時間，即記錄其潛伏期和游泳速度。（2）空間搜索實驗（spatial probe test），用于測量學(xué)會尋找平臺后，對平臺空間位置記憶的保持能力。定位航行實驗結(jié)束后，撤去平臺，從同一個入水點放入水中，測其第一次到達(dá)原平臺位置的時間、穿越原平臺的次數(shù)。

 

優(yōu)缺點：Morris水迷宮是目前世界公認(rèn)的較為客觀的學(xué)習(xí)記憶功能評價方法。利用Morris水迷宮檢測空間記憶學(xué)習(xí)能力。水迷宮與放射臂狀迷宮相比較的主要優(yōu)越性在于①在水迷宮中，動物訓(xùn)練所需的時間較短（1周），而臂形迷宮則需要幾周的訓(xùn)練時間；②迷宮內(nèi)的線索，例如氣味可以被消除掉；③大的劑量-效應(yīng)研究可以在一周內(nèi)進(jìn)行；④可以利用計算機(jī)建立圖像自動采集和分析系統(tǒng)，這就能根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)，制成相應(yīng)的直方圖和運(yùn)行軌跡圖，便于研究者對實驗結(jié)果作進(jìn)一步分析和討論，用來研究有關(guān)大鼠運(yùn)動或動機(jī)問題；⑤動物在實驗中可以不禁食。從理論上講，水迷宮實驗是一個厭惡驅(qū)動的實驗而臂形迷宮實驗是食欲驅(qū)動的實驗。