T迷宮實(shí)驗(yàn)手冊(cè)
一、實(shí)驗(yàn)原理
近半個(gè)世紀(jì)前，Kivy和Dember等人證明大鼠能辨別T-形迷宮（T-maze）兩臂顏色的變化。他們發(fā)現(xiàn)，將雄性大鼠置于T-形迷宮的主干臂 15-30min，讓其能看見(jiàn)、但不能進(jìn)入黑白兩臂。然后，改變其中一個(gè)臂的顏色，使兩臂同為黑色或白色。讓大鼠自由選擇T-形臂。結(jié)果顯示，大鼠總是選擇改變了顏色的那個(gè)臂（新異臂）。這一過(guò)程要依靠動(dòng)物的記憶來(lái)完成。由此發(fā)展而成的T-形迷宮實(shí)驗(yàn)成為目前用于評(píng)價(jià)空間記憶的最常用的動(dòng)物模型之一。當(dāng)然，現(xiàn)在的T-形迷宮使用的是食物而不是臂的顏色作為動(dòng)物探究的動(dòng)力。通常用這一模型來(lái)研究動(dòng)物的空間工作記憶（spatial working memory），即測(cè)定動(dòng)物只在當(dāng)前操作期間有用的信息。經(jīng)改進(jìn)后的T-形迷宮也可用來(lái)評(píng)價(jià)參考記憶（reference memory），即記錄在這一實(shí)驗(yàn)中任何一天、任何一次的測(cè)試都有用的信息。
Ｔ迷宮是檢測(cè)嚙齒類動(dòng)物空間工作記憶的一種經(jīng)典行為學(xué)方法，與前額葉皮層功能相關(guān)。小鼠節(jié)食至原體重85％。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
實(shí)驗(yàn)設(shè)備： 迷宮由兩個(gè)長(zhǎng)46cm、寬10cm、高10cm的目標(biāo)臂（goal arms）和一個(gè)與之垂直的長(zhǎng)71cm、同樣寬度和高度的主干臂（stem）或起始臂（approach alley）組成。主干臂內(nèi)置一個(gè)16cm×16cm的起始箱，并有一閘門(mén)與主干臂的另一部分相聯(lián)。飲水不限，但進(jìn)食控制在每天 16-20g，以使體重保持在非進(jìn)食大鼠體重的85%。在整個(gè)訓(xùn)練和測(cè)試期間，大鼠體重每周增加不超過(guò)5g。T迷宮尺寸可以根據(jù)參考的實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)來(lái)對(duì)照修改，如圖1.1。
圖1.1 上海欣軟制作
三、實(shí)驗(yàn)方法
①訓(xùn)練前2 d，撫摸小鼠并將其放入T迷宮適應(yīng)10 min，在迷宮兩臂碗里放入食物，待小鼠取食完畢后將其取出。
②訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)：每一個(gè)trial包括兩個(gè)部分，即forced run和test run。forced run：任意選擇T迷宮的一臂，用木閘門(mén)將之關(guān)閉，小鼠只能進(jìn)入一臂獲取食物。取食完畢，立即取出，用酒精清洗去除氣味。15 s后，撤去所有的閘門(mén)。Test run：兩臂全部打開(kāi)，將小鼠放入開(kāi)始臂中，若小鼠選擇未曾進(jìn)入的臂，為正確選擇，給予食物獎(jiǎng)勵(lì)；若重復(fù)進(jìn)入相同的臂，則為錯(cuò)誤選擇，不給予食物。每只動(dòng)物每天進(jìn)行4個(gè)trial，每次間隔15min，連續(xù)4 d，分別計(jì)算每天每組小鼠的正確率。當(dāng)平均正確率都達(dá)到85％以上，訓(xùn)練階段結(jié)束。
③測(cè)試實(shí)驗(yàn)：延長(zhǎng)forced run和test run之間的時(shí)間間隔至1min和3min，分別計(jì)算每組小鼠的正確率。
四、 注意事項(xiàng)
①大鼠和小鼠具有良好的空間辨別功能，能很快學(xué)會(huì)并準(zhǔn)確操作迷宮。因此，T-形迷宮和放射臂迷宮均被廣泛用于測(cè)試動(dòng)物的空間記憶能力。T-形迷宮用于研究不同腦區(qū)對(duì)空間記憶的影響。它對(duì)某些腦結(jié)構(gòu)，尤其是海馬的毀損作用敏感。此外，許多藥物或毒素都可增強(qiáng)或削弱動(dòng)物在T-形迷宮的空間記憶。實(shí)驗(yàn)所用的動(dòng)物除大鼠和小鼠外，還包括豬、羊、烏龜和鴿子等。
②動(dòng)物選擇的準(zhǔn)確性與兩次選擇之間的間隔及每一訓(xùn)練間期內(nèi)的選擇訓(xùn)練次數(shù)等有關(guān)。正常動(dòng)物經(jīng)短時(shí)間的間隔（例如5s），其選擇準(zhǔn)確性非常高。而經(jīng)過(guò)極長(zhǎng)時(shí)間的間隔（例如超過(guò)1h），其選擇接近隨機(jī)性操作。強(qiáng)迫選擇訓(xùn)練后。如只給一次目標(biāo)臂選擇，準(zhǔn)確性通常很高。但是，如給予多次選擇，則選擇次數(shù)越多，準(zhǔn)確性越差。
③嚙齒類動(dòng)物有單向偏愛(ài)的特性。這種單向偏愛(ài)與動(dòng)物種屬和品系有關(guān)。例如，C57BL/6J小鼠、ICR小鼠和Purdue-Wistar大鼠更偏愛(ài)左側(cè)，而Spague-Dawley大鼠和Wistar大鼠更偏愛(ài)右側(cè)。研究表明，超過(guò)2/3的雄性Spague-Dawley大鼠偏愛(ài)右側(cè)，而偏愛(ài)左側(cè)的不到1/5。這種單向偏愛(ài)可影響對(duì)動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶的評(píng)價(jià)。
④主干臂的閘門(mén)是T-形迷宮的重要特征。它既可用于在兩次選擇之間將動(dòng)物限制在起始箱內(nèi)一定的時(shí)間，也可防止動(dòng)物在兩次選擇訓(xùn)練之間探究迷宮。因此，兩次選擇訓(xùn)練之間應(yīng)將動(dòng)物迅速放回主干臂內(nèi)的起始箱。這一點(diǎn)很重要，它可確保動(dòng)物不會(huì)去探究對(duì)側(cè)目標(biāo)臂。
⑤當(dāng)動(dòng)物對(duì)迷宮或?qū)嶒?yàn)者的應(yīng)激恐懼超過(guò)其對(duì)探究和覓食的渴望程度時(shí)，動(dòng)物對(duì)迷宮的探究減少，甚至呆在迷宮某處不動(dòng)而不去探究迷宮。這種恐懼表現(xiàn)為 動(dòng)物在迷宮內(nèi)排便和排尿；當(dāng)抓它時(shí)，動(dòng)物還會(huì)發(fā)出尖叫聲。因此，足夠的應(yīng)激適應(yīng)是必要的。否則，如果動(dòng)物在迷宮內(nèi)不進(jìn)行臂的選擇，就無(wú)從得知它的記憶力是 正常還是減弱。
五、實(shí)驗(yàn)測(cè)試
（1）T迷宮外觀呈“T”形，由一個(gè)主干和兩個(gè)選擇臂構(gòu)成，主干長(zhǎng)為60cm，每個(gè)臂為30cm長(zhǎng)、10cm寬、20cm高。在兩個(gè)選擇臂的末端各有1個(gè)食物杯，用來(lái)放食物（本實(shí)驗(yàn)所用的獎(jiǎng)勵(lì)食物為向日葵籽），在選擇臂的近端有一可抽拉的擋板。迷宮全黑色，使小鼠在獲取食物獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)沒(méi)有任何參考，只能根據(jù)自我判斷選取正確的食物擺放的一端。為增加小鼠尋覓食物的動(dòng)力，在測(cè)試前3d對(duì)小鼠食量進(jìn)行限制（禁食6 h），使其體重下降至正常獲取食物時(shí)的80％-90％。且測(cè)試前2d各進(jìn)行1次訓(xùn)練，讓小鼠在迷宮內(nèi)熟悉環(huán)境數(shù)分鐘，使它們能找到食物。
（2）實(shí)驗(yàn)在安靜的房間內(nèi)進(jìn)行，環(huán)境條件保持穩(wěn)定。在測(cè)試時(shí)，第一步先將迷宮的一個(gè)臂擋住，只允許動(dòng)物到達(dá)T迷宮的另一個(gè)臂，在此動(dòng)物得到食物；在第二步，將T迷宮的兩臂都開(kāi)放，但只有原來(lái)被擋住的臂內(nèi)有食物，小鼠只有選擇進(jìn)入與第一步方向相反的臂才能得到食物，記為1次正確，如小鼠重新進(jìn)入第一步實(shí)驗(yàn)時(shí)去過(guò)的臂記作1次錯(cuò)誤。如此兩步為一組，兩步實(shí)驗(yàn)間隔15 s。每只小鼠每天進(jìn)行 10或15組實(shí)驗(yàn)，記錄其正確選擇次數(shù)，共測(cè)3 d。
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