Y型迷宮實驗和Morris水迷宮實驗的比較
[摘要] 為了更合理運用
Morris 水迷宮和Y 型迷宮對動物進行學習記憶能力測試，本研究系統分析了Morris 水迷宮和Y型迷宮的原理、測試方法、觀察指標、實驗的影響因素和現存問題等，并提出相應看法。
[關鍵詞] 學習記憶；Morris 水迷宮；
Y 型迷宮 現在對動物的空間學習和記憶能力的研究多采用建立條件反射的方法，各種各樣的方法均由此衍化，如跳臺法、避暗法、迷津等，而 Morris 水迷宮實驗和 Y 型迷宮實驗是目前應用比較廣泛的 2 種迷宮實驗。為了更**了解和合理應用這 2種方法，現查閱近幾年文獻，對其原理、測試方法、優缺點等方面進行比較。
1 實驗原理
動物的記憶過程屬于陳述性記憶。空間辨別性學習記憶是檢測空間定向、反應時間、視覺和結構應用等能力，從而評價其認知水平的 1 種行為模式，是一類關于場景和事件的學習記憶。簡單地說，需要動物把空間方位周圍的物體作為參照物，經過反復識認，從而在其腦內將參照物同空間方位聯系起來，借助參照物來獲得辨別該空間方位的能力。Y 型迷宮實驗的基本原理是利用老鼠喜陰暗的天性，給予電擊刺激，使其逃離陰暗區，即此處是傷害源（電擊），從而避開，趨向一個**的正性刺激（光亮區）。Y 型迷宮的電擊程度和時間是可控的，但對于老鼠來說電擊畢竟是一種傷害管，使動物產生應激反應，進而影響學習記憶活動。在筆者近期做的相關實驗中曾出現有小鼠低電壓下沒反應，而電壓稍高就疼痛**的情況。在目前 Y 迷宮多用于**篩選。
Morris 水迷宮是利用動物急于逃離水淹的本能反應為刺激，讓老鼠在多次的訓練中，學會尋找固定位置的隱蔽平臺，形成穩定的空間位置認知。雖然老鼠天生會游泳，但是它們卻厭惡處于水中，所以它們會本能的尋找水中的休息場所。這種行為機制主要涉及邊緣系統（如海馬）以及大腦皮層有關腦區。該行為模型是一種空間辨別性學習記憶的模型，與海馬結構功能有關。所以在以大鼠海馬和齒狀回為實驗對象的實驗，水迷宮法要比其他方法優越得多。并且重復 Morris 水迷宮訓練可以提高動物的空間學習能力，不影響空間記憶能力。
2 實驗環境的要求
Y 型迷宮實驗對環境的要求較為簡單，一般安靜、光線較暗的環境較為適宜，需在 1?6?9 d 中的某個固定時間進行。另外儀器內的氣味、糞便等要消除掉，儀器電壓強度適宜。Morris 水迷宮對環境的要求相對 Y 型迷宮來說比較苛刻，它要求迷宮周圍的物品等空間線索必須保持固定不變，即認知的“參照系”要一致。盡量控制室內光線，使其趨于穩定；室內物品不應當有強反光；各種光源（如攝像頭等）不能在水中形成強烈的倒影；實驗者盡量在實驗動物視野之外，否則有可能被當做實驗動物所記憶的參照物之一；對水溫嚴格控制，現多為 21 ～ 22℃ ；整個實驗過程中，水的渾濁度盡量保持一致。
3 測試方法的選擇
Y 迷宮所采用的訓練方法和選取的測試指標各不相同，導致測試結果差異很大，現常用的有 4 種測試方法：①固定次數隨機法；②固定次數順序法；③固定次數隨機不休息法；④不固定次數隨機法。根據王躍春研究，固定次數隨機不休息法是一種相對準確而簡便的 Y 型迷宮測試法。Morris 水迷宮：①不同的入水象限，不同的入水次序對Morris 水迷宮檢測大鼠記憶力都有影響。在 Morris 水迷宮實驗過程中盡量避免采用目標象限的入水成績作為評價大鼠記憶力的指標，建議采用遠離目標的象限入水成績作為評價指標；②建議采用每天第 1 次訓練的成績作為評價指標，這樣反映出的才是大鼠對前**的記憶力；③在 Morris 水迷宮定位航行實驗中多次訓練大鼠尋找站臺可以提高大鼠在 Morris水迷宮定位航行實驗中多次訓練大鼠尋找站臺可以提高大鼠的空間學習能力；④在 Morris 水迷宮定位航行實驗中每天至少訓練 3 次（除目標象限外的其他 3 個象限分別作為 1 次入水點）以培養大鼠的學習能力。
4 實驗數據的獲取Y型迷宮實驗和Morris水迷宮實驗的比較
目前 Y 型迷宮實驗主要通過人的主觀操作進行，通過記錄每只老鼠達到學會標準所用的日數，或在一定時間內的正誤次數。均達標所需的日數越多，表示達到學會標準所需時間越長，則表明動物學習、記憶成績下降。錯誤反應次數是一個實驗日大鼠完成所有反應中錯誤反應次數，而全天總反應時間是一個實驗日動物完成所有反應（包括正確反應和錯誤反應）所需時間。所以在錯誤反應次數的判定和全天總反應時間測定上容易存在主觀誤差。
Morris 水迷宮系統則是對進行圖像的自動采集和分析：
攝像頭采集大鼠游泳圖像（模擬信號）通過圖像輸入到電腦中的圖像采集卡進行圖像采集卡進行模 / 數轉換，將大鼠游泳的模擬圖像轉化為數字圖像，然后數字圖像儲存于硬盤中對其進行進行圖像分析，得到有關的測試參數。其中平均潛伏期、平均運行時間、正確率這 3 項指標是一個互相關聯、互相滲透的整體綜合標準，能基本上對記憶能力做出評測。因此，從數據的獲取方法來看，Y 型迷宮實驗主要是通過人的主觀判斷，而 Morris 水迷宮則主要通過儀器完成，主觀性的誤差要小一些。5 兩者各自的優缺點
5.1 Y型迷宮
Y 型迷宮實驗對實驗者及實驗條件的要求比較低，價格便宜，操作簡單，不受氣候變化的影響等原因，而且數據相對Morris 水迷宮來說容易處理。但不足之處很多：①實驗過程由實驗者操作，對儀器的 3 路電燈及 3 條電柵電路的開關多采用手動控制，是一項費時費力的工作，且在錯誤次數 (EN) 的判定和總反應時間（TRT）測定上存在主觀誤差；②每只動物每天訓練 20 次，通常至少要連續訓練 4?6?9 d，實驗耗時長、儀器易損壞；③由于個體差異，對電擊耐受性差和對電擊不敏感的大鼠需被淘汰；④電擊刺激動物易引起排便增加，常導致迷宮底部銅棒出現短路，且其氣味對實驗動物也會產生影響等；⑤實驗準確度不是特別高，老鼠在受到電擊后出于本能逃竄的可能性比較大，影響結果。
5.2 Morris水迷宮
Morris 水迷宮是研究空間學習記憶的標準實驗，其既可以檢測空間參考記憶又可以檢測空間工作記憶，操作簡便，數據誤差差異較小。其反映動物空間認知功能方面較為簡單，動物更容易學習和記憶，檢測較靈敏。Morris 水迷宮還常常用來評價**對實驗動物學習記憶能力的損傷。所評價動物不必接受電擊，對動物損害較小，同時能提供較多的實驗參數，系統**地考察實驗動物空間認知加工的過程，客觀反映其認知水平。由于它的標準及復雜性對實驗者有較高要求，其要求具備一定的生理及數理統計方面的知識，并且實驗程序比較復雜，對數據處理能力要求較高。并且對實驗室的條件要求較高，需要監視系統及分析軟件及較好的設備，是制約其廣泛應用的重要因素。且多需要年輕體壯的老鼠，年老體弱鼠完成任務較困難。并非所有鼠株都適合于 Morris 迷宮測試，如 BALB/c 不能學會該任務，C57BL/6 株由于嚴重的禿頭癥存在而不適于進行試驗，個體間的成績差異巨大。
6 結論
綜上所述，Y 型迷宮操作簡便，應用范圍比較廣泛，在普通的實驗室可開展，雖然各實驗者所采用的測試方法多達十余種，但根據王躍春研究的結果，通過固定次數隨機不休息法可節約工作時間，同時又減少了儀器的損壞和對大鼠注意力的干擾，是一種相對簡便可靠的方法。但 Y 型迷宮對老鼠的傷害比較大，多用于**的篩選。Morris 水迷宮更具有先進性，可以進行癡呆及其相關模型的評價、關于睡眠剝奪及其相關模型的檢測、腦部**模型評價、毒理研究以及其他模型的研究。實驗數據**，對動物損害較小，能系統**地考察實驗動物空間認知加工過程。但較高的實驗條件是制約其應用的主要因素。如實驗條件允許，建議兩者同時實施，可以使實驗的準確性大為提高。如條件不允許，Y 型電迷宮也可滿足要求。
Y型迷宮實驗和Morris水迷宮實驗的比較
