大鼠行為運動及Morris水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶的影響機制

【實驗概述】：

熱性驚厥 ( febrile seizures , FS) 又稱高熱驚厥(hyperthermic seizures) , 是兒科最常見的急癥之一 ,一般認為熱性驚厥臨床經(jīng)過及預(yù)后良好。臨床研究發(fā)現(xiàn)熱性驚厥和顳葉癲　有一定聯(lián)系 ; 動物實驗證實熱性驚厥可導(dǎo)致海馬 CA1 、 CA3 區(qū)神經(jīng)元缺失和膠質(zhì)增生。熱性驚厥損害性研究已受到國內(nèi)外學(xué)者的重視。 2002 年 8 月 , 我們采用熱水浴法建立熱性驚厥大鼠模型 , 從實驗角度探討熱性驚厥對大鼠運動行為以及學(xué)習(xí)記憶能力的影響。

Morris水迷宮（Morris water maze, MWM）實驗（型號是XR-XM101）是一種強迫實驗動物（大鼠、小鼠）游泳，學(xué)習(xí)尋找隱藏在水中平臺的一種實驗，Morris水迷宮主要用于測試實驗動物對空間位置感和方向感（空間定位）的學(xué)習(xí)記憶能力，被廣泛應(yīng)用于學(xué)習(xí)記憶、老年癡呆、海馬/外海馬研究、智力與衰老、新藥開發(fā)/篩選/評價、藥理學(xué)、毒理學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、動物心理學(xué)及行為生物學(xué)等多個學(xué)科的科學(xué)研究和計算機輔助教學(xué)等領(lǐng)域，在世界上已經(jīng)得到廣泛地認可，是醫(yī)學(xué)院校開展行為學(xué)研究尤其是學(xué)習(xí)與記憶研究的首選經(jīng)典實驗。

【摘要】：目的　探討大鼠行為運動及Morris水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶能力的影響機制。方法　 6 0只雄性SD大鼠隨機均分為熱性驚厥組 (FS) ,發(fā)熱對照組 (FG)及正常對照組 (NG)。動態(tài)觀察各組大鼠在斜板試驗、懸吊試驗、曠場活動試驗中行為運動的變化以及在Morris水迷宮中空間學(xué)習(xí)記憶能力的改變。結(jié)果　在斜板試驗中 ,大鼠轉(zhuǎn)體時間為FS組 (9 1± 2 6 )s ,FG組 (5 3± 2 1)s,NG組 (5 3± 2 0 )s,FS組和其他兩組比較差異存在顯著性 (P 0 0 1) ;懸吊試驗中 ,大鼠的懸吊時間分別為FS組 (33 4±18 1)s,FG組 (5 0 1± 2 0 3)s,
【關(guān)鍵詞】：行為 動物 記憶 迷宮學(xué)習(xí) Morris水迷宮

材料與方法

一、實驗動物及分組

21 日齡雄性 SD 大鼠 60 只  , 體重為 ( 50 ± 5 ) g ; 大鼠按1～60編號 ,采用隨機數(shù)字法隨機均分為熱性驚厥組( FS ) 、發(fā)熱對照組 ( FG ) 、正常對照組 (NG ) ,每組大鼠

數(shù)目均為 20 只 ; 各組均于 ( 20 ± 3) ℃溫度下飼養(yǎng) ,自由進食飲水。

二、熱性驚厥模型

1. 模型建立 : 采用熱水浴法建立熱性驚厥大鼠模型 ,具體方法為 : 將 FS 組大鼠放入一透明玻璃筒中 ( 直徑 10 cm ,高 50 cm) ,該玻璃筒下部有多個小孔和外部相通 ; 將筒豎立于恒溫水浴箱 (100 cm × 70 cm × 50 cm ) 中 ,通過向玻璃筒底墊放橡膠墊片以調(diào)節(jié)筒中水的深度 , 以大鼠沿筒壁站立時僅露出頭部為準 ; 每只大鼠上、下午均用該方法誘發(fā)驚厥 1 次 ,連續(xù) 5 d 共 10 次 ; 觀察驚厥的發(fā)生并記錄驚厥發(fā)生的潛伏期、級別、持續(xù)時間和驚厥發(fā)生即刻大鼠的直腸溫度。FG 組大鼠以同樣的方法在熱水中浸浴 2 min 而未發(fā)生驚厥。 NG 組不進行任何處理。

2. 驚厥級別 : 驚厥級別參照 Jiang 等[ 1 ]的標準 :0級 ,未發(fā)生抽風(fēng) ;1 級 ,面部抽動 ;2 級 ,點頭 ;3 級 , 前肢陣攣抽搐 ;4 級 ,全身強直 ;5 級 ,全身強直陣攣。

三、運動行為研究

1. 斜板試驗 ( inclined plane test , IPT ) : 將大鼠按頭向下的方向置于 45 °傾斜的木板上 ,記錄大鼠本能地轉(zhuǎn)體為頭向上所需的時間 ,記錄時間單位為 s 。

2. (over hanging test ,OHT ) : 使大鼠雙前肢抓住一懸空 ( 高度 50 cm) 的水平銅棒 ( 直徑015 cm) , 記錄大鼠由放置至掉下的時間 , 記錄時間

單位為 s 。

3.  ( open field test , OFT) : 將一60 cm × 60 cm × 60 cm 的無頂木盒底部等分為 36 個小方格 ,大鼠放置于木盒底部的中央 , 記錄 30 s 內(nèi)大鼠活動經(jīng)過的格子數(shù)。記分標準為 : 大鼠 1/ 2 以上身體進入相鄰方格記 1 分 ,后肢性站立記 1 分 ,合計為其總分。

以上測試于熱水浴后 1 h 非連續(xù)測試 5 次 , 取其均值為當日成績。

四、  ( Morris water maze test ,MWMT )

1. Morris 水迷宮組成 :Morris 水迷宮全套設(shè)備由上海欣軟信息科技有限公司提供建成。

水 迷 宮 由 圓 形 水 池 ( 直 徑 160 cm , 高50 cm ) 、 圖象采集系統(tǒng) ( 攝像頭) 以及SuperMaze操作分析系統(tǒng)( 微機及軟件) 組成。圓形水池被通過圓心的兩條假想垂線劃分為 4 個象限 ,并在池壁外側(cè)相應(yīng)處標記。在其中一個象限的正中水域內(nèi)放置一個圓形透明站臺 ( 直徑 10 cm ,高 28 cm) ,站臺隱于水面下2 cm處 ,水溫保持于 24 ℃左右。

2. Morris 水迷宮試驗程序 : ( 1 ) 定位航行試驗(place navigation test ,PNT ) : 試驗前一天使大鼠在水池內(nèi)自由游泳 2 min ,以熟悉環(huán)境。試驗時間共 5 d ,每天上、下午各進行 4 次 ( 每只大鼠隨機從每個象限的中點面壁式入水 1 次) ,圖象采集系統(tǒng)及分析系統(tǒng)自動記錄保存大鼠的運動軌跡、找到站臺的潛伏期( escape latency) 、游泳時間、游泳速度、游泳距離及尋找站臺的搜尋策略等信息。如果 120 s 仍未找到站臺 ,由操作者將大鼠引上站臺休息 4 s 并將潛伏期記為 120 s 。( 2 ) 空間探索試驗 ( spatial probe test ,

SPT ) : 于第 5 日上午完成 4 次定位航行試驗后 ,下午第 5 次試驗時將站臺撤除 , 選定和站臺區(qū)域相對的象限的中點為入水點 ,記錄大鼠在 120 s 內(nèi)為搜尋站臺而穿過站臺區(qū)域的次數(shù)、時間比例及搜尋策略。

3. 搜尋策略 ( strategy) : 大鼠搜尋站臺的策略分為直線式 ( straight ) 、趨向式 ( taxis) 、隨機式 ( random)和邊緣式 ( marginal ) 。直線式指以入水點與站臺中點的連線為中軸線 , 大鼠在一定的范圍內(nèi)沿近似于直線的運動軌跡搜尋站臺 ; 趨向式類似于直線式 ,只是偏離上述的中軸線較多 ,運動軌跡較長 ; 邊緣式是以大鼠運動區(qū)域的中點為圓心 ,取一定半徑做圓 ,大鼠的大部分運動軌跡均落在圓以外 , 近似于大鼠沿池內(nèi)壁做環(huán)繞站臺的邊緣運動 ; 隨機式指不符合以上任意一種搜尋策略的運動方式。從搜尋站臺的效率來看 ,四種策略的優(yōu)劣次序依次為直線式、趨向式、隨機式、邊緣式。