T迷宮、Barnes迷宮、八臂輻射迷宮、Morris水迷宮比較

T迷宮、Barnes迷宮、八臂輻射迷宮、Morris水迷宮比較

 

在非臨床有效性研究過程中，主要采用行為學試驗研究藥物對動物學習記憶功能的影響。人和動物的內部心理過程是無法直接觀察到的，只能根據可觀察到的刺激反應來推測腦內發生的過程，對腦內記憶過程的研究只能從人類或動物學習或執行某項任務后間隔一定時間，測量他們的操作成績或反應時間來衡量這些過程的編碼形式、貯存量、保持時間和它們所依賴的條件等等。學習、記憶實驗方法的基礎是條件反射，各種各樣的方法均由此衍化出來。目前已經建立了大量的學習記憶研究的行為學方法，各有優缺點。現將常用的迷宮簡述如下。

 

1、T迷宮實驗

 

觀察指標：動物完成實驗所需的時間、每次探索和前一次不同臂的比例。

 

優缺點：優點是T型迷宮未提供獎懲條件，完全是利用動物探索的天性，因此能最大可能的減少影響實驗結果的混雜因素。缺點是嚙齒動物有天生的偏側優勢，即動物在T型迷宮中更偏向于一邊走（左邊或右邊），而且這種現象存在種系差異以及性別差異。

 

由于動物每次轉換探索方向時都需要記住前一次探索過的方向，因此T型迷宮實驗能很好的測驗動物的工作記憶，從而測定動物的空間記憶能力。和T型迷宮類似的還有Y型迷宮，其實驗的設計原理和實驗方案和Y型迷宮都十分相似，只是把迷宮的形狀由T型換成Y型。

 

2、Barnes迷宮實驗

 

原理：動物利用提供的視覺參考物，有效確定躲避場所的臂所在的部。Barnes迷宮由一個圓形平臺構成，在平臺的周邊，布滿了很多穿透平臺的小洞。平臺的直徑、厚度以及洞口寬度根據實驗動物不同而不同。洞口數目由實驗者習慣而定，一般為10到30個。在其中一個洞的底部放置有一個盒子，作為實驗動物的躲避場所；其它洞的底部是空的，試驗動物無法進入其中。實驗場所和其它迷宮實驗場所類似，要求能給實驗動物提供視覺參考物。實驗方案根據實驗者的習慣以及不同的實驗要求而定，每次訓練后都用70%的酒精進行清洗，并變換正確的洞口，但洞口的空間位置不變，以防止動物通過嗅覺而找到洞口。Barnes迷宮一般采用強光、噪聲以及風吹等刺激作為實驗動物進入躲避洞口的動機。

 

觀察指標：測定動物對于目標的空間記憶能力。實驗時把實驗動物放置在高臺的中央，記錄實驗動物找到正確洞口的時間，以及進入錯誤洞口的次數以反應動物的空間參考記憶能力。也可以通過記錄動物重復進入錯誤的洞口數來測量動物的工作記憶。

 

優點：不需要食物剝奪和足底電擊，因此對動物的應激較小。實驗對于動物的體力要求很小，能最低限度的減少因年齡因素所致的體力下降對實驗結果的影響。實驗所需時間較少，整個實驗能在7～17天內完成。能防止動物憑借氣味來完成實驗。

 

3、放射狀迷宮實驗（八臂輻射迷宮）

 

原理：大鼠利用房間內遠側線索所提供的信息，可以有效地確定放置食物的臂所在部位。放射狀臂形迷宮可以用于大鼠空間參照記憶和工作記憶的研究。參照記憶過程中，信息在許多期間/天內都是有用的，并且通常在整個實驗期間都是需要的。而工作記憶過程與參照記憶過程不同，它只有一個主要但暫時的信息，由于迷宮內所提供的信息（臂內誘餌）僅對一個實驗期間有用，而對后續實驗無用，大鼠必須記住在延遲間隔期內（分鐘到小時）內的信息。在臂形迷宮中作出正確選擇以食物作為獎賞。

 

優缺點：適合于測量動物的工作記憶和空間參考記憶，并且其重復測量的穩定性較好。但有些藥物（苯丙胺），可以影響下丘腦功能或造成食欲缺乏，影響迷宮中所采用的食欲動機，因此動物就不能很好的完成迷宮實驗。

 

4、Morris水迷宮實驗

 

原理：一種小鼠、大鼠能夠學會在水箱內游泳并找到藏在水下逃避平臺的實驗方法。由于沒有任何可接近的線索以標志平臺的位置，所以動物的有效定位能力需應用水箱外的結構作為線索。迷宮由圓形水池、自動攝像及分析系統兩部分組成，圖像自動采集和處理系統主要由攝像機、計算機、圖像監視器組成，動物入水后啟動監測裝置，記錄動物運動軌跡，試驗完畢自動分析報告相關參數。

 

檢測指標：實驗程序包括：（1）定位航行實驗（place navigation），用于測量小鼠對水迷宮學習和記憶的獲取能力。實驗歷時4天，上、下午各訓練1次，共計8次。實驗觀察和記錄小鼠尋找并爬上平臺的路線圖及所需時間，即記錄其潛伏期和游泳速度。（2）空間搜索實驗（spatial probe test），用于測量學會尋找平臺后，對平臺空間位置記憶的保持能力。定位航行實驗結束后，撤去平臺，從同一個入水點放入水中，測其第一次到達原平臺位置的時間、穿越原平臺的次數。

 

優缺點：Morris水迷宮是目前世界公認的較為客觀的學習記憶功能評價方法。利用Morris水迷宮檢測空間記憶學習能力。水迷宮與放射臂狀迷宮相比較的主要優越性在于①在水迷宮中，動物訓練所需的時間較短（1周），而臂形迷宮則需要幾周的訓練時間；②迷宮內的線索，例如氣味可以被消除掉；③大的劑量-效應研究可以在一周內進行；④可以利用計算機建立圖像自動采集和分析系統，這就能根據所采集的數據，制成相應的直方圖和運行軌跡圖，便于研究者對實驗結果作進一步分析和討論，用來研究有關大鼠運動或動機問題；⑤動物在實驗中可以不禁食。從理論上講，水迷宮實驗是一個厭惡驅動的實驗而臂形迷宮實驗是食欲驅動的實驗。