Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的影響因素
Morris水迷宮是利用小鼠尋找水中的休息場所的本能，通過定位航行試驗(yàn)和空間探索試驗(yàn)兩個(gè)部分來測 試小鼠對空間位置感和方向感（空間定位）的學(xué)習(xí)記憶能力。在實(shí)驗(yàn)過程中注意事項(xiàng)不容忽視，只有注意這些外部因素， 才能使實(shí)驗(yàn)不受影響順利進(jìn)行，而且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。
一.水池尺寸
最常見的問題是使用了一個(gè)不合適的水池尺寸，從而到平臺(tái)的距離不合適。許多水池都太小了，或者是處于評估空間學(xué)習(xí)最佳任務(wù)的尺寸下限。更小的水池會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物使用其他策略（比如從水池壁游一個(gè)固定的距離）來解決任務(wù)，同時(shí)最少地使用遠(yuǎn)端線索。值得注意的是，如果水池太小，動(dòng)物通過其他策略找到平臺(tái)，但實(shí)驗(yàn)者不會(huì)意識(shí)到動(dòng)物正在使用非遠(yuǎn)端線索來找到平臺(tái)，這樣就難以發(fā)現(xiàn)問題。因此，從一開始就選擇合適的水池大小是獲得有效空間學(xué)習(xí)的最佳方法。
使用未經(jīng)任何處理的成年、雄性、Long–Evans大鼠，觀察水池大小對任務(wù)表現(xiàn)的影響如圖一所示。
小水池直徑122厘米，大水池直徑210厘米。兩組的水溫相同，平臺(tái)大小（10 cm2）也相同。兩組在同一個(gè)房間同樣的天數(shù)相同的目標(biāo)位置相同的順序接受相同的試驗(yàn)次數(shù)（每天4次）。水池的建造和油漆都是一樣的，唯一的區(qū)別是直徑。對于小水池試驗(yàn)，較小的水池被放置在大水池內(nèi)。可以看出，小水池組對任務(wù)學(xué)習(xí)得很好；但事實(shí)上，他們學(xué)得如此之快，以至于幾乎沒有學(xué)習(xí)曲線。基本上，小水池組在第二天就接近穩(wěn)定表現(xiàn)。相比之下，大水池組在前四天任務(wù)學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出穩(wěn)步提高，并在第5天達(dá)到穩(wěn)定表現(xiàn)。很明顯哪條曲線更適合評估學(xué)習(xí)。因此，不推薦122厘米的水池用于大鼠，可以選擇210厘米的大水池。
另一方面，122厘米的水池是小鼠最常見的尺寸。轉(zhuǎn)基因、敲除和敲入小鼠在MWM中都進(jìn)行了常規(guī)評估。有大量的數(shù)據(jù)表明，在小鼠中，使用一個(gè)直徑為122厘米的水池可以獲得良好的學(xué)習(xí)曲線。這可能是因?yàn)檫@個(gè)大小的水池更適合小鼠的體型，或者因?yàn)樾∈筮M(jìn)行空間任務(wù)比大鼠更困難，因此，一個(gè)更小的搜索區(qū)域是有利于任務(wù)學(xué)習(xí)的。
二.水池設(shè)計(jì)
商業(yè)購買的水迷宮應(yīng)仔細(xì)溝通設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，因?yàn)樗鼈兺ǔ＞哂型怀龅暮缚p、波紋表面或提供近端線索的其他特征，如水箱內(nèi)部的標(biāo)記。這些線索破壞了任務(wù)的研究目的，因?yàn)槟康氖菧y試動(dòng)物使用遠(yuǎn)端線索導(dǎo)航的能力。一個(gè)專業(yè)的迷宮要實(shí)現(xiàn)不顯眼的接縫和統(tǒng)一的內(nèi)部。光滑的內(nèi)壁還可以最大限度地減少動(dòng)物在早期試驗(yàn)中攀爬池壁的嘗試。
三. 動(dòng)物品系
不同的小鼠品系在MWM測試中的表現(xiàn)差異很大。其中一種表現(xiàn)相當(dāng)好的品系是C57BL。無論什么供應(yīng)商，C57BL小鼠都是相當(dāng)好的游泳高手，并且放置在水中后有適當(dāng)?shù)挠斡舅阉鞣磻?yīng)。有些品系放進(jìn)水中會(huì)漂浮或轉(zhuǎn)圈，則不能使用。C57BL在MWM中任務(wù)學(xué)習(xí)的研究結(jié)果是一致的，但各實(shí)驗(yàn)室對其他品系小鼠的報(bào)告則有所不同。例如，經(jīng)常進(jìn)行基因靶向的129S品系，其在水中漂浮和不穩(wěn)定表現(xiàn)的發(fā)生率較高，但這也要區(qū)分亞系，因?yàn)閾?jù)報(bào)道，129S2/SvlmJ小鼠在MWM中的表現(xiàn)令人滿意。BALB小鼠在MWM中有的表現(xiàn)良好，有的則表現(xiàn)不佳。
一項(xiàng)旨在在多個(gè)小鼠品系和大量小鼠（～1,500只）中進(jìn)行MWM學(xué)習(xí)的聚類決定因素的因素分析表明，有三個(gè)因素解釋了MWM表現(xiàn)的大部分差異。最大的因素（48%）被稱為趨觸性（thigmotaxis），代表了在水池壁附近游動(dòng)或漂浮的傾向。第二大因素（20%）被稱為被動(dòng)性（passivity），代表游泳緩慢或不游泳。第三個(gè)因素是記憶或目標(biāo)導(dǎo)向的行為（13%）。這種分析的結(jié)果是所測量因素的函數(shù)，因此不同的測量將產(chǎn)生不同的因素分析。盡管如此，這項(xiàng)分析包括了MWM表現(xiàn)的許多重要變量，表明表現(xiàn)的差異很大程度上是由于與小鼠學(xué)習(xí)和記憶無關(guān)的因素造成的，因此在小鼠研究中使用適當(dāng)?shù)膶φ諏Y(jié)果的正確解釋尤為重要。
在大鼠中，白化品系Sprague–Dawley, Wistar, Fischer 344和 Lewis大鼠，色素沉著品系如 Long–Evans 和Lister都被證明可以很好的學(xué)習(xí)空間位置。
四.非執(zhí)行者
在大鼠中很少見到不執(zhí)行任務(wù)的動(dòng)物，但在小鼠中卻有這種情況。與大多數(shù)其他品系相比，MWM中的非執(zhí)行者中在C57BL小鼠中更少見。然而，一些基因修飾可能導(dǎo)致突變動(dòng)物無法完成這項(xiàng)任務(wù)，這種情況相對常見。然而，由于研究目標(biāo)就是進(jìn)行的遺傳操縱，有一部分小鼠不尋找目標(biāo)，這種情況發(fā)生的頻率很高。在這種情況下，問題就變成了如何處理這種情況。最常見的表現(xiàn)是，一些小鼠漂浮著，似乎沒有逃避的動(dòng)力。
目前已經(jīng)嘗試了不同的方法來誘導(dǎo)非執(zhí)行者游泳，但這些方法通常需要實(shí)驗(yàn)者的干預(yù)，例如用很大的聲音驚動(dòng)小鼠，用物體戳它，或者預(yù)先弄濕皮毛以減少浮力（小鼠之所以能浮起來，是因?yàn)樗鼈兊钠っ蟹浪�，可以讓它們一次漂浮幾分鐘。�?0–22 ℃的水中測試小鼠通常會(huì)降低漂浮的頻率）。盡管如此，在考慮實(shí)驗(yàn)者干預(yù)時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎。因?yàn)椋深A(yù)措施很難做到完全客觀一致，可能會(huì)無意中引入偏倚。如果實(shí)驗(yàn)組的漂浮頻率較高或較低，或者實(shí)驗(yàn)處理因素與驚嚇或其他因素相互作用，結(jié)果解釋可能會(huì)混淆。更好的方法是使用不涉及干預(yù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則。
有的研究者采用的方法是，如果一只小鼠漂浮，就讓它在水中停留，最大時(shí)間到試驗(yàn)的規(guī)定時(shí)間。如果它一直沒有游泳，則將其移走，并對下一只動(dòng)物進(jìn)行測試。當(dāng)一組中的其他動(dòng)物完成后，對該漂浮者小鼠進(jìn)行第二次試驗(yàn)。如果這次它游泳了，它就繼續(xù)接受完整的試驗(yàn)序列，排除掉第一次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。如果它在第二次試驗(yàn)中也漂浮，則將它送回籠子，第二天再次進(jìn)行試驗(yàn)。如果它第二天游泳了，則它可以繼續(xù)測試，不過是落后于它的同伴一天。如果它依然不能游泳，將它退出測試順序，直到今天其他動(dòng)物完成測試，然后對這只小鼠進(jìn)行最后一次測試。如果它在第四次嘗試中未能游泳，則將它從實(shí)驗(yàn)中移除。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，對每組中漂浮者的頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，以確定與野生型相比，實(shí)驗(yàn)操作是否顯著改變了非執(zhí)行者的頻率。如果是這樣的話，那么必須根據(jù)選擇偏差的可能性謹(jǐn)慎地解釋數(shù)據(jù)。
五.總結(jié)
總之，硬件設(shè)施和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的年齡、性別、品系差異均影響MWM任務(wù)表現(xiàn)。研究表明，老年小鼠在MWM中表現(xiàn)較差。雄性嚙齒動(dòng)物表現(xiàn)優(yōu)于雌性；此外，小鼠的漂浮情況比大鼠更明顯。因此，在測試前要保證這些因素在各組是均一的。證據(jù)還表明，應(yīng)激動(dòng)物在MWM中表現(xiàn)更差，因此，應(yīng)監(jiān)測可能導(dǎo)致應(yīng)激的環(huán)境因素，如溫度、光照和噪聲，并在整個(gè)任務(wù)中保持這些非實(shí)驗(yàn)因素恒定。
一.水池尺寸
最常見的問題是使用了一個(gè)不合適的水池尺寸，從而到平臺(tái)的距離不合適。許多水池都太小了，或者是處于評估空間學(xué)習(xí)最佳任務(wù)的尺寸下限。更小的水池會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物使用其他策略（比如從水池壁游一個(gè)固定的距離）來解決任務(wù)，同時(shí)最少地使用遠(yuǎn)端線索。值得注意的是，如果水池太小，動(dòng)物通過其他策略找到平臺(tái)，但實(shí)驗(yàn)者不會(huì)意識(shí)到動(dòng)物正在使用非遠(yuǎn)端線索來找到平臺(tái)，這樣就難以發(fā)現(xiàn)問題。因此，從一開始就選擇合適的水池大小是獲得有效空間學(xué)習(xí)的最佳方法。
使用未經(jīng)任何處理的成年、雄性、Long–Evans大鼠，觀察水池大小對任務(wù)表現(xiàn)的影響如圖一所示。
另一方面，122厘米的水池是小鼠最常見的尺寸。轉(zhuǎn)基因、敲除和敲入小鼠在MWM中都進(jìn)行了常規(guī)評估。有大量的數(shù)據(jù)表明，在小鼠中，使用一個(gè)直徑為122厘米的水池可以獲得良好的學(xué)習(xí)曲線。這可能是因?yàn)檫@個(gè)大小的水池更適合小鼠的體型，或者因?yàn)樾∈筮M(jìn)行空間任務(wù)比大鼠更困難，因此，一個(gè)更小的搜索區(qū)域是有利于任務(wù)學(xué)習(xí)的。
二.水池設(shè)計(jì)
商業(yè)購買的水迷宮應(yīng)仔細(xì)溝通設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，因?yàn)樗鼈兺ǔ＞哂型怀龅暮缚p、波紋表面或提供近端線索的其他特征，如水箱內(nèi)部的標(biāo)記。這些線索破壞了任務(wù)的研究目的，因?yàn)槟康氖菧y試動(dòng)物使用遠(yuǎn)端線索導(dǎo)航的能力。一個(gè)專業(yè)的迷宮要實(shí)現(xiàn)不顯眼的接縫和統(tǒng)一的內(nèi)部。光滑的內(nèi)壁還可以最大限度地減少動(dòng)物在早期試驗(yàn)中攀爬池壁的嘗試。
不同的小鼠品系在MWM測試中的表現(xiàn)差異很大。其中一種表現(xiàn)相當(dāng)好的品系是C57BL。無論什么供應(yīng)商，C57BL小鼠都是相當(dāng)好的游泳高手，并且放置在水中后有適當(dāng)?shù)挠斡舅阉鞣磻?yīng)。有些品系放進(jìn)水中會(huì)漂浮或轉(zhuǎn)圈，則不能使用。C57BL在MWM中任務(wù)學(xué)習(xí)的研究結(jié)果是一致的，但各實(shí)驗(yàn)室對其他品系小鼠的報(bào)告則有所不同。例如，經(jīng)常進(jìn)行基因靶向的129S品系，其在水中漂浮和不穩(wěn)定表現(xiàn)的發(fā)生率較高，但這也要區(qū)分亞系，因?yàn)閾?jù)報(bào)道，129S2/SvlmJ小鼠在MWM中的表現(xiàn)令人滿意。BALB小鼠在MWM中有的表現(xiàn)良好，有的則表現(xiàn)不佳。
在大鼠中，白化品系Sprague–Dawley, Wistar, Fischer 344和 Lewis大鼠，色素沉著品系如 Long–Evans 和Lister都被證明可以很好的學(xué)習(xí)空間位置。
四.非執(zhí)行者
在大鼠中很少見到不執(zhí)行任務(wù)的動(dòng)物，但在小鼠中卻有這種情況。與大多數(shù)其他品系相比，MWM中的非執(zhí)行者中在C57BL小鼠中更少見。然而，一些基因修飾可能導(dǎo)致突變動(dòng)物無法完成這項(xiàng)任務(wù)，這種情況相對常見。然而，由于研究目標(biāo)就是進(jìn)行的遺傳操縱，有一部分小鼠不尋找目標(biāo)，這種情況發(fā)生的頻率很高。在這種情況下，問題就變成了如何處理這種情況。最常見的表現(xiàn)是，一些小鼠漂浮著，似乎沒有逃避的動(dòng)力。
目前已經(jīng)嘗試了不同的方法來誘導(dǎo)非執(zhí)行者游泳，但這些方法通常需要實(shí)驗(yàn)者的干預(yù)，例如用很大的聲音驚動(dòng)小鼠，用物體戳它，或者預(yù)先弄濕皮毛以減少浮力（小鼠之所以能浮起來，是因?yàn)樗鼈兊钠っ蟹浪�，可以讓它們一次漂浮幾分鐘。�?0–22 ℃的水中測試小鼠通常會(huì)降低漂浮的頻率）。盡管如此，在考慮實(shí)驗(yàn)者干預(yù)時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎。因?yàn)椋深A(yù)措施很難做到完全客觀一致，可能會(huì)無意中引入偏倚。如果實(shí)驗(yàn)組的漂浮頻率較高或較低，或者實(shí)驗(yàn)處理因素與驚嚇或其他因素相互作用，結(jié)果解釋可能會(huì)混淆。更好的方法是使用不涉及干預(yù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則。
有的研究者采用的方法是，如果一只小鼠漂浮，就讓它在水中停留，最大時(shí)間到試驗(yàn)的規(guī)定時(shí)間。如果它一直沒有游泳，則將其移走，并對下一只動(dòng)物進(jìn)行測試。當(dāng)一組中的其他動(dòng)物完成后，對該漂浮者小鼠進(jìn)行第二次試驗(yàn)。如果這次它游泳了，它就繼續(xù)接受完整的試驗(yàn)序列，排除掉第一次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。如果它在第二次試驗(yàn)中也漂浮，則將它送回籠子，第二天再次進(jìn)行試驗(yàn)。如果它第二天游泳了，則它可以繼續(xù)測試，不過是落后于它的同伴一天。如果它依然不能游泳，將它退出測試順序，直到今天其他動(dòng)物完成測試，然后對這只小鼠進(jìn)行最后一次測試。如果它在第四次嘗試中未能游泳，則將它從實(shí)驗(yàn)中移除。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，對每組中漂浮者的頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，以確定與野生型相比，實(shí)驗(yàn)操作是否顯著改變了非執(zhí)行者的頻率。如果是這樣的話，那么必須根據(jù)選擇偏差的可能性謹(jǐn)慎地解釋數(shù)據(jù)。
五.總結(jié)
總之，硬件設(shè)施和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的年齡、性別、品系差異均影響MWM任務(wù)表現(xiàn)。研究表明，老年小鼠在MWM中表現(xiàn)較差。雄性嚙齒動(dòng)物表現(xiàn)優(yōu)于雌性；此外，小鼠的漂浮情況比大鼠更明顯。因此，在測試前要保證這些因素在各組是均一的。證據(jù)還表明，應(yīng)激動(dòng)物在MWM中表現(xiàn)更差，因此，應(yīng)監(jiān)測可能導(dǎo)致應(yīng)激的環(huán)境因素，如溫度、光照和噪聲，并在整個(gè)任務(wù)中保持這些非實(shí)驗(yàn)因素恒定。
- 六月應(yīng)用文獻(xiàn)匯總：光遺傳光纖記錄設(shè)備在失眠焦慮等研究中的應(yīng)用
- 動(dòng)物步態(tài)分析系統(tǒng)Phase Dispersions使用教程
- 腦干神經(jīng)肽Y調(diào)控急性和慢性應(yīng)激引起食欲下降和焦慮行為機(jī)制詳解
- 顧成華團(tuán)隊(duì)揭示不同腦區(qū)血腦屏障結(jié)構(gòu)和功能差異性分子機(jī)制詳解
- 激光散斑血流成像助力發(fā)現(xiàn)40Hz閃光通過腺苷信號增強(qiáng)小鼠腦類淋巴流動(dòng)
- 甲狀腺激素T3通過直接作用于皮層神經(jīng)環(huán)路調(diào)控探索行為機(jī)制詳解
- 青春期少突膠質(zhì)細(xì)胞髓鞘化限制成年視覺皮層神經(jīng)元可塑性研究詳解
- 劉明剛徐天樂團(tuán)隊(duì)慢性瘙癢誘發(fā)焦慮的神經(jīng)環(huán)路研究機(jī)制詳解
- 康森特邀您參加海南醫(yī)科大腦體互作前沿技術(shù)交流會(huì)
- 瑞沃德邀您參加2024年小鼠實(shí)驗(yàn)前沿技術(shù)培訓(xùn)會(huì)
- 友誠開學(xué)季大促購哈佛呼吸機(jī)贈(zèng)動(dòng)物手術(shù)器械
- 康森特與您相約2024年中醫(yī)藥學(xué)會(huì)中藥實(shí)驗(yàn)藥理分會(huì)
- 講座：正常老齡化和阿爾茨海默癥小鼠的視覺功能
- 慧榮和助力中科院馬光輝等對呼吸道傳染病疫苗的研究
- 講座：2024年第一屆腦-體互作研究前沿技術(shù)培訓(xùn)會(huì)
- 慧榮和攜吸入給藥系統(tǒng)等參展呼吸道給藥會(huì)議RDD2024
Copyright(C) 1998-2024 生物器材網(wǎng) 電話：021-64166852;13621656896 E-mail：info@bio-equip.com