八臂迷宮實(shí)驗(yàn)方法八臂迷宮(radial arm maze)實(shí)驗(yàn)也是*為常用的評價動物學(xué)習(xí)記憶能力的模型之一,由Olton等人于20世紀(jì)70年代中期建立。其基本依據(jù)是,控制進(jìn)食的動物受食物的驅(qū)使對迷宮各臂進(jìn)行探究;經(jīng)過一定時間的訓(xùn)練,動物可記住食物在迷宮中的空間位置。該方法可同時測定動物的工作記憶(working memory)和參考記憶(reference memory)。所用動物包括大鼠、小鼠和鴿子。這一模型對腦區(qū)毀損和多種**均很敏感。后者包括乙醇、東###(抗膽堿能藥)和MK-801(NMDA受體拮抗劑)等。
實(shí)驗(yàn)多數(shù)采用八臂放射迷宮,也有采用十二臂或者二十四臂迷宮。這里介紹上海欣軟信息科技有限公司(www.dzmykt.com)生產(chǎn)的八臂迷宮。每個臂長41.9cm,寬11.4cm,高10.1cm;其上有一透明蓋,兩側(cè)各有兩個相對的光電管。迷宮中央八角形區(qū)的直徑為27.4cm;上有一透明頂蓋。中央?yún)^(qū)通往各臂的入口處有一活動門,用來對動物的出入臂進(jìn)行控制。迷宮與計算機(jī)相聯(lián)。也可用攝像跟蹤系統(tǒng)(video tracking system)取代光電管來記錄動物在迷宮內(nèi)的活動行為。放置迷宮的房間內(nèi)有一些外部暗示(extramaze cues)。動物在迷宮內(nèi)可以看見這些暗示,并借此進(jìn)行空間定位。實(shí)驗(yàn)用大鼠或小鼠進(jìn)行。
1.動物適應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境1周后,稱重,禁食24小時。此后每天訓(xùn)練結(jié)束后限制性地給予正常食料(據(jù)體重不同,大鼠16-20g,小鼠2-3g),以使體重保持在正常進(jìn)食大鼠的80%~85%。
2.**天,迷宮各臂及中央?yún)^(qū)分撒著食物顆粒(每只4~5粒,直徑約3~4mm)。然后,同時將4只動物置于迷宮中央(通往各臂的門打開)。讓其自由攝食、探究10min。
3.第三天,重復(fù)**天的訓(xùn)練。這一過程讓動物在沒有很強(qiáng)的應(yīng)激條件下熟悉迷宮環(huán)境。
4.第四天起,動物單個進(jìn)行訓(xùn)練:在每個臂靠近外端食盒處各放一顆食粒,讓動物自由攝食。食粒吃完或10min后將動物取出。
5.第五天,將食物放在食盒內(nèi),重復(fù)前**的訓(xùn)練,**2次。
6.第六天以后,隨機(jī)選4個臂,每個臂放一顆食粒;各臂門關(guān)閉,將動物放在迷宮中央;30s后,臂門打開,讓動物在迷宮中自由活動并攝取食粒,直到動物吃完所有4個臂的食粒。如經(jīng)10min食粒仍未吃完,則實(shí)驗(yàn)終止。每天訓(xùn)練兩次,其間間隔1h以上。
記錄以下4個指標(biāo):1工作記憶錯誤(working memory errors),即在同一次訓(xùn)練中動物再次進(jìn)入已經(jīng)吃過食粒的臂;2參考記憶錯誤(reference memory errors ),即動物進(jìn)入不曾放過食粒的臂;3總的入臂次數(shù);4測試時間,即動物吃完所有食粒所花的時間。此外,計算機(jī)還可記錄動物在放射臂內(nèi)及中央?yún)^(qū)的活動情況,包括運(yùn)動距離和運(yùn)動時間等。連續(xù)5次訓(xùn)練的工作記憶錯誤為零、參考記憶錯誤不超過1次時,可以開始**測試或腦內(nèi)核團(tuán)結(jié)構(gòu)毀損實(shí)驗(yàn)。一般先給溶劑(如生理鹽水),再給削弱記憶的**(如東~~~~MK-801等),然后加用增強(qiáng)記憶的**,劑量由低到高。
八臂迷宮實(shí)驗(yàn)方法用兩個指標(biāo)評價動物的記憶,即工作記憶錯誤頻率(frequency of working memory errors) 和參考記憶錯誤頻率(frequency of reference memory errors) ,分別等于工作記憶錯誤或參考記憶錯誤與總的入臂次數(shù)的比率。用這兩個指標(biāo)分別評價工作記憶與參考記憶。同時,計算平均探究時間(average exploration time),即測試時間與總的入臂次數(shù)之比,為評價一般運(yùn)動活性的指標(biāo)。根據(jù)毀損的腦區(qū)結(jié)構(gòu)或所給削弱記憶的**的不同,工作記憶錯誤頻率和/或參考記憶錯誤頻率顯著增高,記憶增強(qiáng)**或**可使這種錯誤頻率降低。
1. 小鼠放射迷宮設(shè)備和實(shí)驗(yàn)程序與大鼠類似,但迷宮規(guī)格應(yīng)比大鼠迷宮小1/4~1/2,以免增加小鼠行為操作難度。
2. 本實(shí)驗(yàn)也可只用來測定工作記憶。方法中**不同的是,在所有放射臂均放置食粒,而不是只選4個臂放置食粒。
3. 慢性應(yīng)激對動物的迷宮操作可產(chǎn)生影響,且存在性別差異。經(jīng)過慢性應(yīng)激以后,雄性大鼠記憶力減弱,表現(xiàn)為記憶錯誤頻率增加;雄性大鼠的空間記憶反而增強(qiáng),表現(xiàn)為錯誤頻率減少。
4. 即使在限制進(jìn)食條件下,也應(yīng)讓大鼠體重每周增加5g,以免動物因營養(yǎng)**而患病。剔除身體狀態(tài)**的動物。
5. 迷宮周圍的任何一件物品均可被動物用來作為空間定為的標(biāo)志。去除或移動這些標(biāo)志可能使動物操作困難并降低迷宮臂選擇的準(zhǔn)確性。
6. 八臂迷宮實(shí)驗(yàn)方法根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡牟煌詫m放射臂的數(shù)目可不同,包括8、16、24、32、40和48臂迷宮。迷宮臂越少要求動物記住探究過的臂也越小,動物的行為操作就越簡單。增加臂的數(shù)目一方面增加了對動物空間記憶的要求,另一方面也引入了更多的、有必要考慮的干擾因素(例如過去的迷宮學(xué)習(xí)對目前所測記憶的影響)。所以,通常使用8臂放射迷宮,既可減少不必要的、過多臂的干擾,又可縮短訓(xùn)練和測試所花的時間。
7. 所用食物通常為小塊的、帶巧克力味(動物*喜歡的味道之一)或甜味的早餐圈(每塊10mg);也可用液體食物(如巧克力奶或水)。后者對于測試某些影響動物對固體食物吞咽的**(如東###)尤為實(shí)用。
8. 影響動物迷宮操作主要有兩大因素:對迷宮或觀察者的恐懼與動物探究習(xí)性和已知放在迷宮臂內(nèi)食物的驅(qū)使。恐懼因素過強(qiáng)會阻止動物的迷宮操作,使動物始終停留在迷宮的某一個地方而不去探究。缺乏對食物的渴求也會產(chǎn)生類似結(jié)果,增加對動物的撫摸,必要時加高迷宮臂的側(cè)墻,有助于減少動物的恐懼。如食物的驅(qū)使作用不足,可減少食物量,但必須同時監(jiān)測體重和一般身體狀況。通常大鼠體重不應(yīng)低于禁食前的80%;對多數(shù)大鼠,體重降低15%即可。
9. 與水迷宮不同,放射臂迷宮適合反復(fù)測試或長期記憶的測試。一般認(rèn)為,工作記憶代表短期記憶,參考記憶代表長期記憶。