Morris水迷宮實驗設計時應考慮的影響因素
Morris水迷宮是利用小鼠尋找水中的休息場所的本能，通過定位航行試驗和空間探索試驗兩個部分來測 試小鼠對空間位置感和方向感（空間定位）的學習記憶能力。在實驗過程中注意事項不容忽視，只有注意這些外部因素， 才能使實驗不受影響順利進行，而且實驗數據更加準確。
一.水池尺寸
最常見的問題是使用了一個不合適的水池尺寸，從而到平臺的距離不合適。許多水池都太小了，或者是處于評估空間學習最佳任務的尺寸下限。更小的水池會導致動物使用其他策略（比如從水池壁游一個固定的距離）來解決任務，同時最少地使用遠端線索。值得注意的是，如果水池太小，動物通過其他策略找到平臺，但實驗者不會意識到動物正在使用非遠端線索來找到平臺，這樣就難以發(fā)現問題。因此，從一開始就選擇合適的水池大小是獲得有效空間學習的最佳方法。
使用未經任何處理的成年、雄性、Long–Evans大鼠，觀察水池大小對任務表現的影響如圖一所示。
小水池直徑122厘米，大水池直徑210厘米。兩組的水溫相同，平臺大�。�10 cm2）也相同。兩組在同一個房間同樣的天數相同的目標位置相同的順序接受相同的試驗次數（每天4次）。水池的建造和油漆都是一樣的，唯一的區(qū)別是直徑。對于小水池試驗，較小的水池被放置在大水池內�？梢钥闯觯∷亟M對任務學習得很好；但事實上，他們學得如此之快，以至于幾乎沒有學習曲線�；旧希∷亟M在第二天就接近穩(wěn)定表現。相比之下，大水池組在前四天任務學習方面表現出穩(wěn)步提高，并在第5天達到穩(wěn)定表現。很明顯哪條曲線更適合評估學習。因此，不推薦122厘米的水池用于大鼠，可以選擇210厘米的大水池。
另一方面，122厘米的水池是小鼠最常見的尺寸。轉基因、敲除和敲入小鼠在MWM中都進行了常規(guī)評估。有大量的數據表明，在小鼠中，使用一個直徑為122厘米的水池可以獲得良好的學習曲線。這可能是因為這個大小的水池更適合小鼠的體型，或者因為小鼠進行空間任務比大鼠更困難，因此，一個更小的搜索區(qū)域是有利于任務學習的。
二.水池設計
商業(yè)購買的水迷宮應仔細溝通設計細節(jié)，因為它們通常具有突出的焊縫、波紋表面或提供近端線索的其他特征，如水箱內部的標記。這些線索破壞了任務的研究目的，因為目的是測試動物使用遠端線索導航的能力。一個專業(yè)的迷宮要實現不顯眼的接縫和統(tǒng)一的內部。光滑的內壁還可以最大限度地減少動物在早期試驗中攀爬池壁的嘗試。
三. 動物品系
不同的小鼠品系在MWM測試中的表現差異很大。其中一種表現相當好的品系是C57BL。無論什么供應商，C57BL小鼠都是相當好的游泳高手，并且放置在水中后有適當的游泳搜索反應。有些品系放進水中會漂浮或轉圈，則不能使用。C57BL在MWM中任務學習的研究結果是一致的，但各實驗室對其他品系小鼠的報告則有所不同。例如，經常進行基因靶向的129S品系，其在水中漂浮和不穩(wěn)定表現的發(fā)生率較高，但這也要區(qū)分亞系，因為據報道，129S2/SvlmJ小鼠在MWM中的表現令人滿意。BALB小鼠在MWM中有的表現良好，有的則表現不佳。
一項旨在在多個小鼠品系和大量小鼠（～1,500只）中進行MWM學習的聚類決定因素的因素分析表明，有三個因素解釋了MWM表現的大部分差異。最大的因素（48%）被稱為趨觸性（thigmotaxis），代表了在水池壁附近游動或漂浮的傾向。第二大因素（20%）被稱為被動性（passivity），代表游泳緩慢或不游泳。第三個因素是記憶或目標導向的行為（13%）。這種分析的結果是所測量因素的函數，因此不同的測量將產生不同的因素分析。盡管如此，這項分析包括了MWM表現的許多重要變量，表明表現的差異很大程度上是由于與小鼠學習和記憶無關的因素造成的，因此在小鼠研究中使用適當的對照對結果的正確解釋尤為重要。
在大鼠中，白化品系Sprague–Dawley, Wistar, Fischer 344和 Lewis大鼠，色素沉著品系如 Long–Evans 和Lister都被證明可以很好的學習空間位置。
四.非執(zhí)行者
在大鼠中很少見到不執(zhí)行任務的動物，但在小鼠中卻有這種情況。與大多數其他品系相比，MWM中的非執(zhí)行者中在C57BL小鼠中更少見。然而，一些基因修飾可能導致突變動物無法完成這項任務，這種情況相對常見。然而，由于研究目標就是進行的遺傳操縱，有一部分小鼠不尋找目標，這種情況發(fā)生的頻率很高。在這種情況下，問題就變成了如何處理這種情況。最常見的表現是，一些小鼠漂浮著，似乎沒有逃避的動力。
目前已經嘗試了不同的方法來誘導非執(zhí)行者游泳，但這些方法通常需要實驗者的干預，例如用很大的聲音驚動小鼠，用物體戳它，或者預先弄濕皮毛以減少浮力（小鼠之所以能浮起來，是因為它們的皮毛含有防水油，可以讓它們一次漂浮幾分鐘。在20–22 ℃的水中測試小鼠通常會降低漂浮的頻率）。盡管如此，在考慮實驗者干預時應謹慎。因為，干預措施很難做到完全客觀一致，可能會無意中引入偏倚。如果實驗組的漂浮頻率較高或較低，或者實驗處理因素與驚嚇或其他因素相互作用，結果解釋可能會混淆。更好的方法是使用不涉及干預的標準規(guī)則。
有的研究者采用的方法是，如果一只小鼠漂浮，就讓它在水中停留，最大時間到試驗的規(guī)定時間。如果它一直沒有游泳，則將其移走，并對下一只動物進行測試。當一組中的其他動物完成后，對該漂浮者小鼠進行第二次試驗。如果這次它游泳了，它就繼續(xù)接受完整的試驗序列，排除掉第一次的試驗數據。如果它在第二次試驗中也漂浮，則將它送回籠子，第二天再次進行試驗。如果它第二天游泳了，則它可以繼續(xù)測試，不過是落后于它的同伴一天。如果它依然不能游泳，將它退出測試順序，直到今天其他動物完成測試，然后對這只小鼠進行最后一次測試。如果它在第四次嘗試中未能游泳，則將它從實驗中移除。在實驗結束時，對每組中漂浮者的頻率進行統(tǒng)計比較，以確定與野生型相比，實驗操作是否顯著改變了非執(zhí)行者的頻率。如果是這樣的話，那么必須根據選擇偏差的可能性謹慎地解釋數據。
五.總結
總之，硬件設施和實驗動物的年齡、性別、品系差異均影響MWM任務表現。研究表明，老年小鼠在MWM中表現較差。雄性嚙齒動物表現優(yōu)于雌性；此外，小鼠的漂浮情況比大鼠更明顯。因此，在測試前要保證這些因素在各組是均一的。證據還表明，應激動物在MWM中表現更差，因此，應監(jiān)測可能導致應激的環(huán)境因素，如溫度、光照和噪聲，并在整個任務中保持這些非實驗因素恒定。
一.水池尺寸
最常見的問題是使用了一個不合適的水池尺寸，從而到平臺的距離不合適。許多水池都太小了，或者是處于評估空間學習最佳任務的尺寸下限。更小的水池會導致動物使用其他策略（比如從水池壁游一個固定的距離）來解決任務，同時最少地使用遠端線索。值得注意的是，如果水池太小，動物通過其他策略找到平臺，但實驗者不會意識到動物正在使用非遠端線索來找到平臺，這樣就難以發(fā)現問題。因此，從一開始就選擇合適的水池大小是獲得有效空間學習的最佳方法。
使用未經任何處理的成年、雄性、Long–Evans大鼠，觀察水池大小對任務表現的影響如圖一所示。
另一方面，122厘米的水池是小鼠最常見的尺寸。轉基因、敲除和敲入小鼠在MWM中都進行了常規(guī)評估。有大量的數據表明，在小鼠中，使用一個直徑為122厘米的水池可以獲得良好的學習曲線。這可能是因為這個大小的水池更適合小鼠的體型，或者因為小鼠進行空間任務比大鼠更困難，因此，一個更小的搜索區(qū)域是有利于任務學習的。
二.水池設計
商業(yè)購買的水迷宮應仔細溝通設計細節(jié)，因為它們通常具有突出的焊縫、波紋表面或提供近端線索的其他特征，如水箱內部的標記。這些線索破壞了任務的研究目的，因為目的是測試動物使用遠端線索導航的能力。一個專業(yè)的迷宮要實現不顯眼的接縫和統(tǒng)一的內部。光滑的內壁還可以最大限度地減少動物在早期試驗中攀爬池壁的嘗試。
不同的小鼠品系在MWM測試中的表現差異很大。其中一種表現相當好的品系是C57BL。無論什么供應商，C57BL小鼠都是相當好的游泳高手，并且放置在水中后有適當的游泳搜索反應。有些品系放進水中會漂浮或轉圈，則不能使用。C57BL在MWM中任務學習的研究結果是一致的，但各實驗室對其他品系小鼠的報告則有所不同。例如，經常進行基因靶向的129S品系，其在水中漂浮和不穩(wěn)定表現的發(fā)生率較高，但這也要區(qū)分亞系，因為據報道，129S2/SvlmJ小鼠在MWM中的表現令人滿意。BALB小鼠在MWM中有的表現良好，有的則表現不佳。
在大鼠中，白化品系Sprague–Dawley, Wistar, Fischer 344和 Lewis大鼠，色素沉著品系如 Long–Evans 和Lister都被證明可以很好的學習空間位置。
四.非執(zhí)行者
在大鼠中很少見到不執(zhí)行任務的動物，但在小鼠中卻有這種情況。與大多數其他品系相比，MWM中的非執(zhí)行者中在C57BL小鼠中更少見。然而，一些基因修飾可能導致突變動物無法完成這項任務，這種情況相對常見。然而，由于研究目標就是進行的遺傳操縱，有一部分小鼠不尋找目標，這種情況發(fā)生的頻率很高。在這種情況下，問題就變成了如何處理這種情況。最常見的表現是，一些小鼠漂浮著，似乎沒有逃避的動力。
目前已經嘗試了不同的方法來誘導非執(zhí)行者游泳，但這些方法通常需要實驗者的干預，例如用很大的聲音驚動小鼠，用物體戳它，或者預先弄濕皮毛以減少浮力（小鼠之所以能浮起來，是因為它們的皮毛含有防水油，可以讓它們一次漂浮幾分鐘。在20–22 ℃的水中測試小鼠通常會降低漂浮的頻率）。盡管如此，在考慮實驗者干預時應謹慎。因為，干預措施很難做到完全客觀一致，可能會無意中引入偏倚。如果實驗組的漂浮頻率較高或較低，或者實驗處理因素與驚嚇或其他因素相互作用，結果解釋可能會混淆。更好的方法是使用不涉及干預的標準規(guī)則。
有的研究者采用的方法是，如果一只小鼠漂浮，就讓它在水中停留，最大時間到試驗的規(guī)定時間。如果它一直沒有游泳，則將其移走，并對下一只動物進行測試。當一組中的其他動物完成后，對該漂浮者小鼠進行第二次試驗。如果這次它游泳了，它就繼續(xù)接受完整的試驗序列，排除掉第一次的試驗數據。如果它在第二次試驗中也漂浮，則將它送回籠子，第二天再次進行試驗。如果它第二天游泳了，則它可以繼續(xù)測試，不過是落后于它的同伴一天。如果它依然不能游泳，將它退出測試順序，直到今天其他動物完成測試，然后對這只小鼠進行最后一次測試。如果它在第四次嘗試中未能游泳，則將它從實驗中移除。在實驗結束時，對每組中漂浮者的頻率進行統(tǒng)計比較，以確定與野生型相比，實驗操作是否顯著改變了非執(zhí)行者的頻率。如果是這樣的話，那么必須根據選擇偏差的可能性謹慎地解釋數據。
五.總結
總之，硬件設施和實驗動物的年齡、性別、品系差異均影響MWM任務表現。研究表明，老年小鼠在MWM中表現較差。雄性嚙齒動物表現優(yōu)于雌性；此外，小鼠的漂浮情況比大鼠更明顯。因此，在測試前要保證這些因素在各組是均一的。證據還表明，應激動物在MWM中表現更差，因此，應監(jiān)測可能導致應激的環(huán)境因素，如溫度、光照和噪聲，并在整個任務中保持這些非實驗因素恒定。
