T迷宮實(shí)驗(yàn)方法及注意事項(xiàng)

一.T迷宮的發(fā)展背景

近半個(gè)世紀(jì)前，Kivy和Dember等人證明大鼠能辨別T-形迷宮（T-maze）兩臂顏色的變化。他們發(fā)現(xiàn)，將雄性大鼠置于T-形迷宮的主干臂15~30min，讓其能看見、但不能進(jìn)入黑白兩臂。然后，改變其中一個(gè)臂的顏色，使兩臂同為黑色或白色。讓大鼠自由選擇T-形臂。結(jié)果顯示，大鼠總是選擇改變了顏色的那個(gè)臂（新異臂）。這一過程要依靠動(dòng)物的記憶來完成。由此發(fā)展而成的T-形迷宮實(shí)驗(yàn)成為目前用于評(píng)價(jià)空間記憶的最常用的動(dòng)物模型之一。當(dāng)然，現(xiàn)在的T-形迷宮使用的是食物而不是臂的顏色作為動(dòng)物探究的動(dòng)力。通常用這一模型來研究動(dòng)物的空間工作記憶（spatial working memory），即測(cè)定動(dòng)物只在當(dāng)前操作期間有用的信息。經(jīng)改進(jìn)后的T-形迷宮也可用來評(píng)價(jià)參考記憶（reference memory），即記錄在這一實(shí)驗(yàn)中任何一天、任何一次的測(cè)試都有用的信息。

二.實(shí)驗(yàn)設(shè)備  

這里介紹上海欣軟信息科技有限公司的大鼠T-形迷宮。迷宮由兩個(gè)長46cm、寬10cm、高10cm的目標(biāo)臂（goal arms）和一個(gè)與之垂直的長71cm、同樣寬度和高度的主干臂（stem）或起始臂（approach alley）組成。主干臂內(nèi)置一個(gè)16cm*16cm的起始箱，并有一閘門與主干臂的另一部分相聯(lián)。實(shí)驗(yàn)用雄性成年大鼠。飲水不限，但進(jìn)食控制在每天16~20g，以使體重保持在非進(jìn)食大鼠體重的85%。在整個(gè)訓(xùn)練和測(cè)試期間，大鼠體重每周增加不超過5g。

三.實(shí)驗(yàn)方法 

這里介紹傳統(tǒng)T-形迷宮實(shí)驗(yàn)和T-形迷宮自主交替實(shí)驗(yàn)。

1.傳統(tǒng)T-形迷宮實(shí)驗(yàn)

（1）適應(yīng)  在T-形迷宮臂內(nèi)分撒6粒食丸（45g），讓大鼠適應(yīng)迷宮5min，每天一次，連續(xù)5天。

（2）強(qiáng)迫選擇訓(xùn)練   將大鼠放入主干臂的起始箱，打開閘門，讓大鼠進(jìn)入迷宮的主干臂。隨機(jī)、交替選擇左右兩臂之一放入4粒食丸，同時(shí)關(guān)閉另一臂，使動(dòng)物被迫選擇食物強(qiáng)化臂并完成攝食；每天6次，連續(xù)4天。

（3）延遲位置匹配（delayed matching-to-position,DMP）訓(xùn)練

1）將動(dòng)物放入閘門關(guān)閉的起始箱，打開閘門，讓動(dòng)物進(jìn)入主干臂。

2）關(guān)閉一側(cè)目標(biāo)臂，強(qiáng)迫動(dòng)物進(jìn)入另一側(cè)開放臂以獲得2粒食丸獎(jiǎng)賞。

3）立即（最短延遲，少于5s）將動(dòng)物放回主干臂，開始匹配訓(xùn)練中的第二次訓(xùn)練；此時(shí)兩個(gè)目標(biāo)臂均開放。動(dòng)物將兩前肢和至少兩后肢的一部分置于一個(gè)目標(biāo)臂時(shí)完成“一次選擇”。動(dòng)物返回到強(qiáng)迫選擇訓(xùn)練時(shí)進(jìn)入過的臂則獲得食物獎(jiǎng)賞（4粒食丸），記錄一次正確選擇；若動(dòng)物進(jìn)入另一臂，則沒有食物獎(jiǎng)賞，并且將其限制在該臂內(nèi)10秒，記錄一次錯(cuò)誤選擇。

4）一次匹配訓(xùn)練結(jié)束后將動(dòng)物放回籠內(nèi)5~10min（與此同時(shí)訓(xùn)練其他動(dòng)物），再重復(fù)下一次匹配訓(xùn)練。每天8次。

動(dòng)物連續(xù)兩天的正確選擇次數(shù)達(dá)到15/16，則認(rèn)為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，可以開始實(shí)驗(yàn)。如動(dòng)物經(jīng)過30天訓(xùn)練仍然達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，則予以淘汰。

5）動(dòng)物訓(xùn)練達(dá)標(biāo)后一天，給予一次匹配訓(xùn)練。所不同的是，強(qiáng)迫選擇訓(xùn)練后，將T-形迷宮旋轉(zhuǎn)180度，再進(jìn)行上述開放臂的訓(xùn)練。這樣做的目的是評(píng)價(jià)動(dòng)物是否為定位性操作（有賴于迷宮外信號(hào)）或反應(yīng)性操作（不依賴迷宮外信號(hào)）。

6）接著兩天，每天給予10次匹配訓(xùn)練，每次訓(xùn)練間隔為60s，用以評(píng)價(jià)動(dòng)物的工作記憶操作。記錄進(jìn)入食物強(qiáng)化臂的次數(shù)和再次進(jìn)入非強(qiáng)化臂的次數(shù)。后者被認(rèn)為是工作記憶錯(cuò)誤。正常健康年輕的大鼠幾乎每次均能準(zhǔn)確操作。當(dāng)操作穩(wěn)定、且選擇準(zhǔn)確率高（工作記憶錯(cuò)誤少于10%）時(shí)，可進(jìn)行藥物測(cè)試或腦區(qū)毀損后的操作實(shí)驗(yàn)。

2．T-形迷宮自主交替實(shí)驗(yàn)（spontaneous altemation on a T-maze）  1925年，Tolman首次報(bào)道了一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)：在迷宮實(shí)驗(yàn)中，大鼠極少重復(fù)進(jìn)入迷宮的同一臂。大鼠以這種重復(fù)交替的方式探究周圍環(huán)境。因而，即使沒有食物獎(jiǎng)賞，大鼠仍然保留對(duì)所探究區(qū)域有一定的新奇感。正常的交替操作與完整的工作記憶能力相一致。用藥理或解剖毀損的方法可改變這種交替操作行為。實(shí)驗(yàn)方法如下：

（1）充分撫摸大鼠  每天1~2min，連續(xù)5~7d。由于大鼠沒有被剝奪進(jìn)食，唯一對(duì)大鼠有驅(qū)動(dòng)作用的是其探究迷宮的欲望。因此，動(dòng)物必須對(duì)實(shí)驗(yàn)者和實(shí)驗(yàn)環(huán)境完全適應(yīng)，沒有恐懼感。充分觸摸大鼠就顯得尤為重要。

（2）將大鼠放入T-形迷宮的主干臂；打開閘門，讓大鼠離開主干進(jìn)入一個(gè)目標(biāo)臂（四肢進(jìn)入臂內(nèi)）。

（3）將大鼠放回主干臂，限其在臂內(nèi)一段時(shí)間（零倒數(shù)分鐘，但開始時(shí)設(shè)定5s比較合適）。

（4）將第2和第3步的操作重復(fù)9次，記錄進(jìn)入每一臂的次數(shù)。對(duì)照大鼠在每一實(shí)驗(yàn)間期（共10次訓(xùn)練）內(nèi)應(yīng)交替選擇兩目標(biāo)臂。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表述為同一實(shí)驗(yàn)間期內(nèi)交替次數(shù)除以總的選擇次數(shù)。當(dāng)使用藥物或相關(guān)腦區(qū)毀損等方法減弱記憶力時(shí)，這個(gè)比率下降。

四. 注意事項(xiàng)

1．大鼠和小鼠具有良好的空間辨別功能，能很快學(xué)會(huì)并準(zhǔn)確操作迷宮。因此，T-形迷宮和放射臂迷宮均被廣泛用于測(cè)試動(dòng)物的空間記憶能力。T-形迷宮用于研究不同腦區(qū)對(duì)空間記憶的影響。它對(duì)某些腦結(jié)構(gòu)，尤其是海馬的毀損作用敏感。此外，許多藥物或毒素都可增強(qiáng)或削弱動(dòng)物在T-形迷宮的空間記憶。實(shí)驗(yàn)所用的動(dòng)物除大鼠和小鼠外，還包括豬、羊、烏龜和鴿子等。

2．動(dòng)物選擇的準(zhǔn)確性與兩次選擇之間的間隔及每一訓(xùn)練間期內(nèi)的選擇訓(xùn)練次數(shù)等有關(guān)。正常動(dòng)物經(jīng)短時(shí)間的間隔（例如5s），其選擇準(zhǔn)確性非常高。而經(jīng)過極長時(shí)間的間隔（例如超過1h），其選擇接近隨機(jī)性操作。強(qiáng)迫選擇訓(xùn)練后。如只給一次目標(biāo)臂選擇，準(zhǔn)確性通常很高。但是，如給予多次選擇，則選擇次數(shù)越多，準(zhǔn)確性越差。

3．嚙齒類動(dòng)物有單向偏愛的特性。這種單向偏愛與動(dòng)物種屬和品系有關(guān)。例如，C57BL/6J小鼠、ICR小鼠和Purdue-Wistar大鼠更偏愛左側(cè)，而Spague-Dawley大鼠和Wistar大鼠更偏愛右側(cè)。研究表明，超過2/3的雄性Spague-Dawley大鼠偏愛右側(cè)，而偏愛左側(cè)的不到1/5。這種單向偏愛可影響對(duì)動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶的評(píng)價(jià)。

4．主干臂的閘門是T-形迷宮的重要特征。它既可用于在兩次選擇之間將動(dòng)物限制在起始箱內(nèi)一定的時(shí)間，也可防止動(dòng)物在兩次選擇訓(xùn)練之間探究迷宮。因此，兩次選擇訓(xùn)練之間應(yīng)將動(dòng)物迅速放回主干臂內(nèi)的起始箱。這一點(diǎn)很重要，它可確保動(dòng)物不會(huì)去探究對(duì)側(cè)目標(biāo)臂。

5．當(dāng)動(dòng)物對(duì)迷宮或?qū)嶒?yàn)者的應(yīng)激恐懼超過其對(duì)探究和覓食的渴望程度時(shí)，動(dòng)物對(duì)迷宮的探究減少，甚至呆在迷宮某處不動(dòng)而不去探究迷宮。這種恐懼表現(xiàn)為動(dòng)物在迷宮內(nèi)排便和排尿；當(dāng)抓它時(shí)，動(dòng)物還會(huì)發(fā)出尖叫聲。因此，足夠的應(yīng)激適應(yīng)是必要的。否則，如果動(dòng)物在迷宮內(nèi)不進(jìn)行臂的選擇，就無從得知它的記憶力是正常還是減弱。