一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
了解Y-迷宮實(shí)驗(yàn)的原理。
掌握Y-迷宮實(shí)驗(yàn)的方法。
觀察實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在建立條件反射過(guò)程中的學(xué)習(xí)、記憶能力。
二、實(shí)驗(yàn)原理
Y-迷宮實(shí)驗(yàn)通過(guò)燈光和電刺激,促使動(dòng)物形成回避條件反射。研究者觀察和記錄動(dòng)物的回避條件反應(yīng)能力和空間辨別能力,以分析和推斷動(dòng)物的學(xué)習(xí)、記憶和空間認(rèn)知等方面的能力。
三、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
實(shí)驗(yàn)中使用大鼠和小鼠作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。
四、實(shí)驗(yàn)軟件
VisuTrack動(dòng)物高端行為分析軟件
五、實(shí)驗(yàn)器材
Y-迷宮實(shí)驗(yàn)器材包括三等分輻射式迷路箱和控制儀。迷路箱由等長(zhǎng)的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ臂和三者的交界區(qū)組成。每臂長(zhǎng)45cm,底部鋪設(shè)直徑0.2cm、長(zhǎng)14cm、間距1cm的電柵。各臂頂端安裝一盞15W的刺激信號(hào)燈。控制儀具有電壓、延時(shí)和自動(dòng)控制按鈕,以及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、0四個(gè)按鈕。
在實(shí)驗(yàn)中,按下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ按鈕會(huì)點(diǎn)亮相應(yīng)臂的信號(hào)燈,使該臂成為安全區(qū)(紅燈區(qū))。無(wú)燈光的兩臂及交界區(qū)通電成為非安全區(qū)(電擊區(qū))。按下0按鈕,所有臂都不通電,但交界區(qū)通電。信號(hào)燈亮后,稍停片刻電柵才開(kāi)始通電,這一間歇期由延時(shí)控制按鈕調(diào)節(jié)。也可使用自動(dòng)控制按鈕,使燈光和通電由控制儀自動(dòng)控制。
Y-迷宮實(shí)驗(yàn)旨在通過(guò)燈光和電刺激,培養(yǎng)動(dòng)物形成回避條件反射。實(shí)驗(yàn)?zāi)康陌ɡ斫鈱?shí)驗(yàn)原理、掌握實(shí)驗(yàn)方法,以及觀察動(dòng)物在建立條件反射過(guò)程中的學(xué)習(xí)和記憶能力。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選用大鼠和小鼠,而實(shí)驗(yàn)軟件為VisuTrack動(dòng)物高端行為分析軟件。實(shí)驗(yàn)中的學(xué)習(xí)測(cè)試和記憶保持測(cè)試提供了詳細(xì)的步驟和觀察指標(biāo),包括訓(xùn)練次數(shù)、測(cè)試次數(shù)、錯(cuò)誤反應(yīng)次數(shù)、正確反應(yīng)率等。
六、實(shí)驗(yàn)方法與步驟
6.1篩(預(yù))選
將大鼠置于Y-迷宮箱中,適應(yīng)3~5分鐘后施以適當(dāng)電擊,直至其探索進(jìn)入所有3臂為止。挑選活躍、對(duì)電擊反應(yīng)較為敏感、逃避反應(yīng)迅速的大鼠供以測(cè)試,淘汰那些反應(yīng)遲鈍或過(guò)于敏感的個(gè)體。
預(yù)選出在電擊次數(shù)≤3次的情況下,連續(xù)2次正確反應(yīng)的動(dòng)物,即對(duì)電擊反應(yīng)較為敏感的大鼠作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。在上述初步篩選的基礎(chǔ)上,通過(guò)正式的迷宮訓(xùn)練,淘汰未達(dá)到學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(學(xué)不會(huì))的大鼠。
6.2正誤判定的標(biāo)準(zhǔn)
大鼠在受到電擊后直接從起步區(qū)逃至安全區(qū)或在通電后的10秒內(nèi)一次性跑向安全區(qū)為“正確反應(yīng)”,若逃至任何無(wú)燈光的其他臂則記為錯(cuò)誤反應(yīng)。
6.3 達(dá)標(biāo)(學(xué)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)
連續(xù)進(jìn)行10次測(cè)試,其中有9次或以上的正確反應(yīng)(正確反應(yīng)率≥90%)被定為學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。在每個(gè)實(shí)驗(yàn)日進(jìn)行20次訓(xùn)練測(cè)試,錯(cuò)誤反應(yīng)次數(shù)(EN)≤2次,全天總反應(yīng)時(shí)間(TRT)≤120秒作為判定大鼠學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)。由于EN反映了大鼠反應(yīng)的正確程度,而TRT則反映了大鼠反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短,因此這一標(biāo)準(zhǔn)更為全面地評(píng)估了大鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力。
以上是每只大鼠達(dá)標(biāo)(學(xué)會(huì))的標(biāo)準(zhǔn),全組大鼠達(dá)標(biāo)(學(xué)會(huì))的標(biāo)準(zhǔn)為全組正確率(學(xué)會(huì)動(dòng)物數(shù)/該組動(dòng)物總數(shù)×100%)達(dá)85%以上。
6.4. 學(xué)習(xí)測(cè)試
在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,首先將大鼠放入迷宮中適應(yīng)3~5分鐘。
(1) 隨機(jī)休息法:安全區(qū)的燈光以無(wú)規(guī)則次序變換,旨在訓(xùn)練大鼠辨別燈光刺激及安全方位的能力。每次大鼠受電擊后逃到安全區(qū),燈光繼續(xù)作用10~15秒,熄燈后結(jié)束一次測(cè)試。大鼠所在支臂成為下一次測(cè)試的起點(diǎn),兩次測(cè)試時(shí)間間隔為30秒或休息1分鐘后再進(jìn)行第2次測(cè)試,依次重復(fù),測(cè)試至達(dá)到連續(xù)9/10標(biāo)準(zhǔn)。
(2) 隨機(jī)不休息法:安全區(qū)以無(wú)規(guī)則的次序變換,開(kāi)始時(shí)對(duì)大白鼠所在支臂與另一支臂通電,動(dòng)物在電擊下逃竄至燈光區(qū)后再保持10秒或30秒為一次測(cè)試。然后動(dòng)物所在支臂成為下次測(cè)試的起始位置進(jìn)行下一次測(cè)試。
(3) 順序法:三臂末端按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅰ臂輪流作為起步區(qū)或安全區(qū)。
這些方法可分為兩類:①每天固定訓(xùn)練次數(shù),一般為20次,連續(xù)訓(xùn)練3~4天。大鼠通常能在此期間達(dá)到學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。②不固定訓(xùn)練次數(shù),采用分段連續(xù)訓(xùn)練法,即每訓(xùn)練10次,休息1分鐘,直到大鼠學(xué)會(huì)為止,訓(xùn)練在1天內(nèi)完成。一般多采用第一種方法。
6.5 記憶保持(再現(xiàn))測(cè)試
在學(xué)習(xí)測(cè)試后的24小時(shí)、48小時(shí)、1周和30天,再以相同的方法測(cè)試至達(dá)到9/10的標(biāo)準(zhǔn)。正確反應(yīng)的次數(shù)被定義為A,以A/10表示記憶的保持能力。這個(gè)值越高,說(shuō)明記憶力越好。
七、測(cè)試指標(biāo)
(1) 達(dá)標(biāo)所需的訓(xùn)練次數(shù)(電擊次數(shù)、反應(yīng)次數(shù)、測(cè)試次數(shù)):表示動(dòng)物在學(xué)習(xí)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)前所需的測(cè)試數(shù),反映其空間分辨反應(yīng)的學(xué)習(xí)記憶成績(jī)。
(2) 達(dá)標(biāo)所需的天(日)數(shù):記錄每只大鼠達(dá)到學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)所用的天數(shù)。
(3) 錯(cuò)誤反應(yīng)次數(shù)(errors number EN):一個(gè)實(shí)驗(yàn)日完成所有反應(yīng)中錯(cuò)誤反應(yīng)的次數(shù)。
(4) 全天總反應(yīng)時(shí)間(total reaction time TRT):動(dòng)物的反應(yīng)時(shí)(潛伏期),指從信號(hào)燈亮開(kāi)始至大鼠第一次逃至燈亮區(qū)為止所耗的時(shí)間。全天總反應(yīng)時(shí)是一個(gè)實(shí)驗(yàn)日(全天)完成所有反應(yīng)(包括正確反應(yīng)和錯(cuò)誤反應(yīng))所需的時(shí)間。
(5) 主動(dòng)回避率:大鼠在燈亮但未通電的5秒內(nèi)完成逃避反應(yīng)的次數(shù)占總反應(yīng)次數(shù)的百分比。安全區(qū)燈亮,電刺激尚未開(kāi)始時(shí),大鼠即逃往安全區(qū)表明大鼠已經(jīng)形成了明暗辨別條件反射(主動(dòng)回避反應(yīng))。
(6) 正確反應(yīng)率(行為正確率):正確反應(yīng)數(shù)占總測(cè)試數(shù)的百分比。
(7) 全組正確率:學(xué)會(huì)的動(dòng)物數(shù)占該組動(dòng)物總數(shù)的百分比。
(8) 3天學(xué)會(huì)率:在第3天達(dá)到學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)物數(shù)占該組動(dòng)物總數(shù)的百分比。
八、注意事項(xiàng):
嚴(yán)格篩選動(dòng)物,淘汰對(duì)電擊耐受性差或?qū)﹄姄舨幻舾械膭?dòng)物。
操作規(guī)范,盡量由專人操作,減少誤差。
實(shí)驗(yàn)環(huán)境安靜,光線適宜。盡量在每天相同時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
刺激的電壓強(qiáng)度一般為30~70V,延時(shí)為3~5秒,電柵的導(dǎo)電性能要穩(wěn)定。隨時(shí)清理動(dòng)物糞便,防止電柵短路。