血管性認(rèn)知障礙動物模型神經(jīng)行為學(xué)評價方法-工作記憶評價方法

血管性認(rèn)知障礙(vascular cognitive impairment VCI)自1993年首次提出后，已經(jīng)成為近20 y來社會關(guān)注的焦點，也是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點。VCI的發(fā)病率呈逐年上升趨勢，其發(fā)病率僅次于Alzheimer病(Alzheimer disease}AD)，是引起老年期癡呆、導(dǎo)致老年生活質(zhì)量下降的重要因素之一。雖然VCI的臨床研究取得了一定進展，但是VCI的發(fā)病機制及病理生理變化仍然不明確，因此迫切的需要更多的基礎(chǔ)研究為VCI的預(yù)警診治提供理論依據(jù)。

臨床研究與基礎(chǔ)研究最大的區(qū)別就是臨床研究可以通過MMSE, Moca等各類量表來直接反應(yīng)患者的認(rèn)知狀況，而對動物認(rèn)知障礙的認(rèn)定只能通過各類評價工具來完成。但是，文獻報道的認(rèn)知評價工具及其應(yīng)用各種各樣，所以我們分析了近年來文獻常用的評價方法及其應(yīng)用，總結(jié)出口前常見的對實驗動物認(rèn)知功能的評價主要集中在參考記憶、工作記憶等。

執(zhí)行功能(executive function)是個體的許多認(rèn)知加工過程的協(xié)同操作。它涉及對個體的意識和行為進行監(jiān)督和控制的各種操作過程，包括自我調(diào)節(jié)、認(rèn)知靈活性、反應(yīng)抑制、計劃等。而工作記憶(working memory WM)是評價實驗動物執(zhí)行功能最常用的方法。工作記憶是指在執(zhí)行認(rèn)知任務(wù)過程中，用于信息的暫時儲存與加工的過程。工作記憶在人類及齲齒動物是依賴于前額葉皮質(zhì)來完成的。評價工作記憶的常用方法有如下幾類。

2. 1自主交替實驗  T, Y迷宮自主交替(spontaneous alternation on a T/Y-maze)用來評價實驗動物學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換能力。即使沒有食物獎賞，大鼠仍然保留對所探究區(qū)域有一定的新奇感。自發(fā)轉(zhuǎn)換的次數(shù)/總選擇次數(shù)用來說明工作記憶功能，VCI動物比值得分下降。正常的交替操作與完整的工作記憶能力相一致。T迷宮和Y迷宮自主轉(zhuǎn)換實驗已被廣泛用于VCI研究。而且，在雙側(cè)頸總動脈狹窄模型及雙側(cè)頸總動脈逐步阻斷模型中出現(xiàn)選擇性的工作記憶受損。

2. 2   MWM工作記憶是指Morris水迷宮基礎(chǔ)上改造的實驗方法，通過每天改變逃生平臺放置的位置，迫使實驗動物找到新的逃生平臺的位置網(wǎng)，也稱作延遲匹配樣本任務(wù)(delayed matched to sample task DMST)。主要是通過為期4d的訓(xùn)練，訓(xùn)練方法與參考記憶的方法相同，只不過每天改變逃生平臺的位置，迫使實驗動物每天都學(xué)習(xí)新的逃生平臺的位置。通過每天第一次訓(xùn)練時的逃離潛伏期和第四次測試階段的逃離潛伏期對比來觀察工作記憶能力。

還有學(xué)者通過每天兩次訓(xùn)練配對方法來完成工作記憶的測定。主要過程如下:實驗包含12 d，每天訓(xùn)練兩次，每天的第一次訓(xùn)練是為了信息獲取，逃離平臺放置在與前1d訓(xùn)練不同的位置;第2次為記憶保持測試，逃離平臺放置在與信息獲取訓(xùn)練相同的位置。每3d為一組，每組兩次訓(xùn)練之間間隔時間為30 s,30 min,2 h,6 h。

也有學(xué)者通過對位訓(xùn)練(reveral phase)測定動物的工作記憶。主要過程如下:探查訓(xùn)練結(jié)束后，將平臺放在原先平臺所在象限的對側(cè)象限，方法與獲得性訓(xùn)練相同。對位探索訓(xùn)練是在最后一次對位訓(xùn)練的第2天進行，方法與上述探查訓(xùn)練類似。但是也有學(xué)者認(rèn)為對位訓(xùn)練屬于參考記憶，只是能增加參考記憶的敏感性。另外MWM還可以進行延遲非樣本匹配任務(wù)、辨別學(xué)習(xí)等不同版本[-a。

但是通過MWM測定工作記憶耗時較長，經(jīng)過參考記憶訓(xùn)練后應(yīng)激會增加實驗干擾因素，所以應(yīng)用較放射臂迷宮少。

2. 3放射臂迷宮實驗 實驗動物利用房間內(nèi)遠側(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。實驗方法與參考記憶評價方法相同，只是計算方法不同，工作記憶錯誤(working memory errors)是指在同一次訓(xùn)練中動物再次進入已經(jīng)吃過食粒的臂，水迷宮不同，放射臂迷宮適合反復(fù)測試或長期記憶的測試，而且工作記憶與參考記憶可以同時完成。雙側(cè)頸總動脈狹窄引起認(rèn)知障礙大鼠在30 d和6 m后工作記憶明顯受損，與前額葉皮質(zhì)下神經(jīng)環(huán)路的損傷相關(guān)，這與臨床皮質(zhì)下缺血性血管性癡呆類似。在放射臂迷宮中測試中，2VO大鼠在術(shù)后21 d就出現(xiàn)工作記憶障礙，在此后6 m內(nèi)沒有明顯的進行性加重。雙側(cè)頸總動脈狹窄小鼠30 d后在RAM中出現(xiàn)選擇性的工作記憶受損而參考記憶未見異常。

 2. 4金宇塔任務(wù) 實驗主要過程與ZT空間記憶評價過程完全相同，實驗參數(shù)評價方式與RAM評價方式相同。該方法已在微栓子引起認(rèn)知障礙中證明是可靠的評價方法。ZT與RAM在評價工作記憶方而，不論從實驗原理、實驗過程及評價方式上都有許多相似之處。其最大優(yōu)勢主要在于測試空間參考記憶方而;而與MWM相比，其主要是測試環(huán)境較為舒適，對實驗動物刺激較小，因此能更精確的反映真是的認(rèn)知狀況。

 2. 5洞板實驗 洞板實驗通常包含適應(yīng)、訓(xùn)練和測試3個階段。實驗者可根據(jù)實驗口的選擇需要的實驗階段來進行。由于普通洞板可能存在食物氣味干擾，后來出現(xiàn)了改良洞板實驗(modified hole board test mHB)，在每個洞內(nèi)固定食物做誘餌，其中數(shù)個(3個)洞內(nèi)另外放置能夠取出并食用的食物。主要觀察指標(biāo)有選擇錯誤次數(shù)，忽略次數(shù)，重復(fù)選擇次數(shù)。動物進入沒有食物洞的次數(shù)(選擇錯誤)，或者沒有進入提供食物洞的次數(shù)(忽略錯誤)可用來評價參考記憶;動物重復(fù)進入提供食物的洞(重復(fù)選擇)用來評價工作記憶;初次進洞潛伏期，進洞次數(shù)，在板上停留時間/測試總時間，靜比時間/總時間焦慮抑郁等。較MWM測試，mBH動物飼養(yǎng)及測試環(huán)境沒有應(yīng)激因素，避免混雜因素的干擾;較RAM沒有食物剝奪，而是提供對實驗動物高度誘惑的食物獎勵，從而使動物能很好的配合實驗;其次，mBH能同時測試運動、認(rèn)知及行為參數(shù)，便于控制組間配合，實驗結(jié)果可信度更高。改良洞板測試在VCI研究中的應(yīng)用較少�？赡苁怯捎谠搶嶒灪臅r較長，適應(yīng)、訓(xùn)練階段就需要14 d來完成，不適于短期實驗的應(yīng)用。

2. 6物體辨別實驗 物體識別實驗(object recognitiontest ORT)是利用動物先天對新物體有探索傾向的原理而建立的學(xué)習(xí)記憶測試方法。該方法具有讓實驗動物在自由活動狀態(tài)下進行學(xué)習(xí)記憶測試的特點，能更近似地模擬人類的學(xué)習(xí)記憶行為。根據(jù)測試間隔時間可評價短期記憶（15 min)和長期記憶(24 h}。實驗動物對環(huán)境中兩個相同物體的熟悉期，記錄大鼠與這兩個物體接觸的情況。然后將熟悉物體的其中一個換做新物體，主要觀察大鼠對新物體的探究情況。在ORT中分別記錄實驗期探索熟悉物體(TF)和探索新物體(TN)的時間。實驗期對新物體的識別指數(shù)(rec_ognition indices } RI)被定義成TN/ (TF + TN) x 100% ,辨別指數(shù)(discrimination  indices  DI)TN一TN/(TF+TN)x100%=i7。這種方法可以說是一種單純的工作記憶測試，完全不同于參考記憶;而且與靈長類工作記憶相似能夠相互比較;完全依賴于動物天性來測試不需要強化，所以得到廣泛應(yīng)用。

雖然執(zhí)行功能在人類認(rèn)知功能中占有很重要的地位，因而研究非常廣泛，但是在動物實驗中卻很少研究，或者很少將執(zhí)行功能缺陷單獨進行討論。執(zhí)行功能主要依賴于前額葉皮質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能的完整性，但是在腦血管病動物模型中其他腦區(qū)(海馬、紋狀體等)也受到影響，所以單獨說明前額葉皮質(zhì)與執(zhí)行功能之間的直接關(guān)系存在一定難度。