Morris水迷宮：學習記憶的行為學研究方法

本實驗由美國科學家Richard GMMorris于1981年建立。最初用于研究腦內(nèi)結(jié)構(gòu)對學習和記憶的調(diào)節(jié)作用，后來逐步發(fā)展成為目前最為常用的評價動物學習與記憶的模型。這一實驗的基礎是，嚙齒類動物在水中有強烈的逃避水環(huán)境的動機，并以最快、最直接的途徑逃離水環(huán)境。學會逃避水環(huán)境的過程體現(xiàn)動物的學習能力；根據(jù)周圍環(huán)境進行空間定位，有目的地游往水中安全的地方（平臺），體現(xiàn)動物的空間記憶能力。 

• （一）  實驗設備

 實驗用大鼠或小鼠進行。大鼠水迷宮實驗設備包括一個灰色或黑色圓形水池（直徑200cm，高100cm；小鼠規(guī)格尺寸減半）、一個平臺（直徑10cm）、一臺跟蹤攝像機以及攝像機相聯(lián)的計算機（圖25-1）。池內(nèi)盛水，深50cm，水溫為攝氏22~24℃。平臺置于水面下2cm（小鼠為1cm）。在水中加入奶粉或牛奶將水攪渾以免讓動物看清水下平臺。攝像機位于水池中央上方200cm，可記錄動物的位置、游泳距離和時間（從而可計算出游泳速度）以及游泳路徑等。房間周圍墻壁上貼上色彩鮮明、形狀不同的圖畫用為迷宮外暗示（extra-mazecues）。 

• （二）   實驗方法

分獲得性訓練、探查和對位訓練3個過程。 
1．獲得性訓練（Acquisition phase）理論上將水池分為4個象限，平臺置于其中一個象限區(qū)的中央。 
（1）      將動物（大鼠或小鼠）頭朝池壁放入水中，放入位置隨機取東、西、南、北四個起始位置之一。記錄動物找到水下平臺的時間（s）。在前幾次訓練中，如果這個時間超過60s，則引導動物到平臺。讓動物在平臺上停留10s. 
（2）      將動物移開、擦干。必要時將動物（尤其是大鼠）放在150W的白熾燈下烤5min，放回籠內(nèi)。每只動物每天訓練4次，兩次訓練之間間隔15~20min,連續(xù)訓練5d。 
2．探查訓練(probe trial1) 最后一次獲得性訓練結(jié)束后的第二天，將平臺撤除，開始60s的探查訓練。將動物由原先平臺象限的對側(cè)放入水中。記錄動物在目標象限（原先放置平臺的象限）所花的時間和進入該象限的次數(shù)，以此作為空間記憶的檢測指標。 
3．對位訓練（reveral phase）  測定動物的工作記憶（workingmemory）。探查訓練結(jié)束后的第二天，開始維持4天的對位訓練。將平臺放在原先平臺所在象限的對側(cè)象限，方法與獲得性訓練相同。每天訓練4次。每次記錄找到平臺的時間和游泳距離以及游泳速度。 
4．對位探查訓練（probetrial2）最后一次對位訓練的第二天進行。方法與上述探查訓練類似。記錄動物60s內(nèi)動物在目標象限（平臺第二次所在區(qū)）所花時間和進入該區(qū)的次數(shù)。 

• （三）   注意事項

1．對比食物驅(qū)動的模型（如放射臂迷宮），水迷宮實驗的最大優(yōu)點在于，動物具有更大的、逃離水環(huán)境的動機。而且不必禁食，特別適合老年動物的測試。加上它對衰老引起的記憶減弱尤其敏感，因此，水迷宮最常用于老年動物記憶的研究。 
2．如用小鼠，除游泳池尺寸約為大鼠的50%以外，平臺直徑也較少（7.5cm）。實驗方法與大鼠類似，但訓練周期較短。一般獲得性訓練3天共訓16次（第一天4次，后兩天每天6次；兩次訓練之間的間隔5~10min，第四天為探查訓練，第五、六天為對位訓練，每天訓練六次，第七天為第二次探查訓練。 
3.如用肉眼觀察，在所有試驗過程中試驗著始終坐在同一位置，距離泳池最近的邊緣約60cm。 
4．每天在固定時間測試。操作輕柔，避免不必要的應激刺激。 
5．當與其他同類實驗相比較時，要注意到動物的性別、品系、泳池的尺寸和水溫等多種因素對實驗結(jié)果的影響。此外，當以游泳速度作為觀察指標時，要考慮到動物的體重、年齡以及骨骼肌發(fā)育狀況等對游泳速度可能造成影響。 
6．用老年動物進行實驗時，應確認動物的游泳能力和視力不因年齡增大而影響行為操作。其方法如下：將平臺露出水面以使動物能夠看見平臺。動物放入泳池后如毫無困難地直接游向平臺，說明動物的游泳能力和視力均正常，可以開始實驗。 
7．游泳對動物是一個較大的應激刺激，可引起神經(jīng)內(nèi)分泌的變化。這些變化可能對實驗結(jié)果造成干擾。對老年動物，嚴重時可誘發(fā)心血管疾病而導致卒中甚至死亡。因此，必要時可將動物多次放入泳池或適當延長其游泳時間以增加動物對游泳的適應能力。 
8．當用牛奶或奶粉攪渾泳池的水時，要定期換水以免水腐敗變質(zhì)；