八臂迷宮、避暗實驗對幼年大鼠學(xué)習(xí)與記憶的影響機制
【摘要】   探討八臂迷宮、避暗實驗對幼年大鼠學(xué)習(xí)與記憶的影響機制。
【方法】 　孕SD雌鼠復(fù)制甲低仔鼠模型納入研究(n = 40) , 均為雄性, 隨機選20只于出生當(dāng)日起每天腹腔注射T42μgP100g至斷奶, 為T4 替代**組, 余20只甲低仔鼠未予特殊處理, 另設(shè)正常對照組雄性仔鼠20只。對50日齡甲低組仔鼠行避暗及八臂實驗, 并與同日齡正常對照及**組比較。結(jié)果 　50日齡甲低組仔鼠避暗實驗中達(dá)到學(xué)會程度所犯錯誤次數(shù)*多, 24 小時后記憶潛伏期縮短, 差異有顯著性; 50 日齡甲低組仔鼠八臂實驗中參考記憶錯誤無顯著性差異, 工作記憶錯誤增多, 差異有顯著性, 跑迷宮時間無顯著性差異。
【結(jié)論】 　甲低引起仔鼠學(xué)習(xí)記憶能力下降。
甲狀腺**對哺乳動物的腦發(fā)育起重要作用, 圍生期甲狀腺**缺乏將造成不可逆的腦損傷, 引起嚴(yán)重的感覺、運動障礙和智力低下, 且發(fā)病時間、嚴(yán)重程度及開始甲狀腺****的時間等因素均與腦損害的發(fā)生和恢復(fù)密切相關(guān)。我們在以往研究圍生期甲狀腺功能低下(甲低) 仔鼠海馬神經(jīng)元凋亡的基礎(chǔ)上, 進(jìn)一步采用避暗及八臂迷宮檢測發(fā)育期甲低仔鼠學(xué)習(xí)記憶變化。
【材料與方法】
動物模型制備及分組 　復(fù)制甲低仔鼠模型, SD 雄性仔鼠納入研究, 編號, 隨機抽取甲低組仔鼠于出生當(dāng)日起每天腹腔注射甲狀腺素(T4) 2μgP100 g體重至21日齡斷奶, 為T4 替代**組(20只) ; 余甲低組仔鼠未予特殊處理(20只) ; 另設(shè)正常對照組仔鼠(20只) 。21日齡仔鼠斷奶, 雄鼠每籠3～4只直至實驗。自由進(jìn)水, 每天給12 h光照(光照時間: 8 : 00～20 : 00) 。室溫21±2℃, 相對濕度40 %～60 %。
【學(xué)習(xí)記憶研究】
1、避暗實驗 　
測試50日齡各實驗仔鼠。避暗測試箱(SFK2 I) 型分明、暗兩室, 其間有小門相通; 避暗習(xí)性使仔鼠本能地選擇進(jìn)入暗室, 進(jìn)入暗室的仔鼠即刻遭受電擊(35 mV) 而被動地逃回**的明室。5 min不進(jìn)入暗室則被認(rèn)為完成了學(xué)習(xí), 記錄仔鼠在完成學(xué)習(xí)前錯誤地進(jìn)入暗室的次數(shù), 主要反映仔鼠近期學(xué)習(xí)的能力; 24h后再次放回明室, 記錄仔鼠由明室進(jìn)入暗室的時間, 即為記憶潛伏期,主要反映仔鼠近期記憶的能力。避暗實驗、八臂迷宮實驗系統(tǒng)型號為XR-XB102，由上海欣軟信息科技有限公司提供。
2、八臂迷宮實驗 　
測試50 (60) 日齡各實驗仔鼠。在進(jìn)行八臂迷宮實驗前限制仔鼠飲食, 使其體重維持在自由進(jìn)食體重的80 %～85 %。觀察在10 : 00～17 : 00進(jìn)行。采用放射狀八臂(四臂放食物) 迷宮。迷宮中央?yún)^(qū)直徑30 cm ,向四周以等角度和等長度延伸八條臂(50 cm×12 cm , 圍以415 cm高的墻) 。整個迷宮高出地面40 cm。訓(xùn)練前仔鼠先在迷宮中適應(yīng)2 d , 每天1次。適應(yīng)時3至4只仔鼠同時置于迷宮中, 自由活動和攝取食物10 min。適應(yīng)后進(jìn)行每天1次的訓(xùn)練, 共10 d。每次訓(xùn)練中, 八臂中只有四臂放置了食物(Bio2Serv , Frenchtown , NJ , USA) , 分別為1、3、5和6號臂; 整個實驗過程均維持此順序。仔鼠放在迷宮中央?yún)^(qū), 此時中央?yún)^(qū)四周用門關(guān)住, 15 s 后將門打開, 仔鼠可選擇進(jìn)入任意一臂, 以攝取食物。仔鼠進(jìn)入有食物的臂且攝取了食物為1次正確選擇, 否則為錯誤選擇。記錄參數(shù)為錯誤選擇的次數(shù)。重新進(jìn)入放食物臂稱為工作記憶錯誤(working memory error , WME) , 進(jìn)入不放食物臂稱為參考記憶錯誤(reference memory error , RME) 。
【結(jié)果】
1、避暗實驗 　同正常對照組及**組相比, 50 日齡甲低組仔鼠在達(dá)到學(xué)會程度時所犯錯誤次數(shù)多, 差異有非常顯著性(P < 01001) , **組錯誤次數(shù)較正常對照組增多, 但無統(tǒng)計學(xué)差異(P > 0105) 。24 h后甲低組仔鼠的記憶潛伏期*短, 同正常對照及**組相比差異有非常顯著性(P <01001) , **組潛伏期較正常對照組縮短, 但無統(tǒng)計學(xué)差異(P > 0105) , 。
2、八臂迷宮實驗
參考網(wǎng)站www.dzmykt.com，與正常對照及**組相比, 甲低組仔鼠RME無明顯變化(P < 0105) ; WME 明顯增加(P > 0105) ;總的錯誤次數(shù)明顯增加(P < 0105) ; 總的跑迷宮時間無統(tǒng)計學(xué)差異(P > 0105)
【討論】
學(xué)習(xí)和記憶是大腦的**功能之一, 學(xué)習(xí)是指經(jīng)驗(行為習(xí)慣、感知、思維等) 的獲得或發(fā)展; 記憶則是經(jīng)驗的保存和再現(xiàn)。它們是兩個不同而又密切聯(lián)系的神經(jīng)生物過程, 一方面是思維和認(rèn)知的基礎(chǔ), 另一方面又與腦的感覺和運動功能密切相關(guān); 這一復(fù)雜過程至少包含了獲得、鞏固和再現(xiàn)三個主要階段。由于大鼠學(xué)習(xí)汜憶能力和人類學(xué)習(xí)認(rèn)知的可比性, 故常用來進(jìn)行人類學(xué)習(xí)記憶方面的研究。
目前, 從整體水平研究動物學(xué)習(xí)和記憶能力的實驗?zāi)Ｐ陀泻芏喾N, 穿梭箱實驗是其中之一, 由于其操作簡單、快捷, 在學(xué)習(xí)和記憶實驗中得到廣泛的應(yīng)用。為了消除皮質(zhì)**分泌節(jié)律性規(guī)律對學(xué)習(xí)記憶的影響, 每天的實驗均在同一時間段進(jìn)行。本實驗研究發(fā)現(xiàn), 50 日齡甲低仔鼠學(xué)習(xí)時進(jìn)入暗室的錯誤次數(shù)增加, 24 小時后的記憶潛伏期縮短, 說明圍生期甲低影響仔鼠近期學(xué)習(xí)記憶能力。但是,實驗中使用的電刺激可能會導(dǎo)致動物興奮、不安, 而且,動物的自身運動量及對電刺激的敏感性等非學(xué)習(xí)記憶因素也會影響實驗結(jié)果。動物空間記憶測試是研究動物學(xué)習(xí)記憶的*常用方法之一, 由于水迷宮測試能有效地分離動物空間辨認(rèn)與其它能力, 所以, 以往甲低對仔鼠空間記憶影響的研究多采用此方法。但是, 該實驗測定的主要指標(biāo)為動物在水迷宮中尋找**平臺所花的時間(上臺潛伏期) , 它與動物運動機能狀態(tài)密切相關(guān), 凡能影響動物運動機能的**和動物本身狀態(tài)均可能影響該實驗結(jié)果。甲狀腺**不僅對神經(jīng)系統(tǒng)有影響, 也影響骨骼肌肉的發(fā)育, 可能影響測試的結(jié)果。此外, 動物繞壁行走的天性也限制了它的應(yīng)用。
八臂迷宮測試是動物通過觀察周圍一些固定的參照物來學(xué)習(xí)和記憶自身與餌(置于迷宮臂末端的白色小食丸) 的相對位置, 該方法可以有效地排除動物由于自身運動機能障礙而對學(xué)習(xí)和記憶觀察指標(biāo)的影響, 還可以同時分離和分析動物WME與RME。為此, 本實驗**采用八臂迷宮測定圍生期甲低仔鼠的空間記憶再現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn), 與正常對照及**仔鼠比較, 50 日齡甲低仔鼠WME增加, 而RME無明顯改變。這種空間記憶的分離現(xiàn)象也可見于服用抗膽堿能**降低鼠海馬神經(jīng)元乙酰膽堿含量的八臂迷宮測試中, 然而海馬功能明顯受損引起WME和RME均增加。有關(guān) 甲低八臂測試中空間記憶分離現(xiàn)象以及具體機制還需進(jìn)一步研究。學(xué)習(xí)記憶與**神經(jīng)系統(tǒng)的突觸結(jié)構(gòu)和功能的可塑性密切相關(guān)。甲狀腺**可以通過調(diào)控多種腦結(jié)構(gòu)蛋白及信號蛋白的表達(dá), 影響神經(jīng)細(xì)胞的增殖、遷移、分化、突觸的發(fā)育及髓鞘的形成等, 影響了神經(jīng)元之間的信息傳遞,導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶等腦功能受損。本研究發(fā)現(xiàn)生后T4 替代**仔鼠學(xué)習(xí)記憶較甲低仔鼠有明顯改善, 但驗室檢測結(jié)果, 未達(dá)到正常同齡仔鼠水平, 說明胎鼠甲低狀態(tài)已造成部分、不可逆腦損傷。