詳解動(dòng)物行為學(xué)之學(xué)習(xí)記憶研究方法

學(xué)習(xí)記憶是人和動(dòng)物與生俱來(lái)的能力，記憶是學(xué)習(xí)的認(rèn)知側(cè)面，二者不可分割，學(xué)習(xí)產(chǎn)生新的記憶，記憶承載學(xué)習(xí)過(guò)程。

學(xué)習(xí)記憶功能異常是絕大多數(shù)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床特征，如阿爾茨海默癥，帕金森病，癲癇，精神分裂，腦癱，腦卒中等。

我們一般把記憶分為短期記憶和長(zhǎng)期記憶。而根據(jù)記憶機(jī)能系統(tǒng)不同，可分為參考記憶、工作記憶、恐懼記憶等；根據(jù)內(nèi)容不同，可分為情景記憶、情緒記憶、動(dòng)作記憶、邏輯記憶等，相關(guān)行為學(xué)就是由此為原理而產(chǎn)生。

1948年，心理學(xué)家愛(ài)德華·托爾曼第一個(gè)嘗試研究空間內(nèi)老鼠的行為。他把饑餓的老鼠放在迷宮的入口處，迷宮出口處提供食物。托爾曼觀察到動(dòng)物的錯(cuò)誤率隨著訓(xùn)練次數(shù)增加而降低。隨著神經(jīng)科學(xué)的快速發(fā)展，行為學(xué)已經(jīng)是必不可少的研究手段，常見(jiàn)的學(xué)習(xí)記憶動(dòng)物行為學(xué)方法如下：
 
1.T/Y迷宮
 
依據(jù)動(dòng)物天生的探索習(xí)性（傾向于每次探索未探索方向），檢測(cè)動(dòng)物在T型/Y型迷宮中不同臂的探索情況，結(jié)合行為學(xué)記錄分析軟件，可以分析運(yùn)動(dòng)速度，穿梭次數(shù)，繪制運(yùn)動(dòng)軌跡等。相關(guān)的實(shí)驗(yàn)范式很多，有加入食物獎(jiǎng)勵(lì)的，也有加入氣味/聲音作為cue， 也有加入delay延遲期的，適用于工作記憶，參考記憶檢測(cè)。
       
2.八臂迷宮/Barnes迷宮
 
放射性八臂迷宮，不同臂的方向可粘貼不同形狀的圖案提示，每個(gè)臂的盡頭有食物裝置，食物隨機(jī)放置，或者將食物與相應(yīng)圖案對(duì)應(yīng)起來(lái)，根據(jù)動(dòng)物本能探索和取食的策略，記錄動(dòng)物進(jìn)入每個(gè)臂的次數(shù)、時(shí)間、正確次數(shù)、錯(cuò)誤次數(shù)、路線等參數(shù)可以反應(yīng)空間記憶能力。
 
Barnes迷宮由周邊布滿孔洞的圓形平臺(tái)構(gòu)成，在其中一個(gè)洞的底部放置盒子作為動(dòng)物的躲避場(chǎng)所，可使用光，噪音，風(fēng)等刺激作為動(dòng)物找到躲避洞口的動(dòng)機(jī)。實(shí)驗(yàn)時(shí)將動(dòng)物放在平臺(tái)中央，記錄動(dòng)物找到目標(biāo)洞口的時(shí)間，進(jìn)入錯(cuò)誤洞口的次數(shù)反應(yīng)參考記憶，也可以記錄重復(fù)進(jìn)入錯(cuò)誤洞口的次數(shù)反應(yīng)工作記憶。
 
3.水迷宮
 
水迷宮由恒溫圓形水池，隱藏在水面下的目標(biāo)平臺(tái)和水池正上方的視頻采集系統(tǒng)組成，嚙齒類(lèi)動(dòng)物雖然善于游泳，但是它們比較厭惡長(zhǎng)期處于水環(huán)境中，會(huì)本能性的尋找水中的休息場(chǎng)所。水迷宮實(shí)驗(yàn)記錄動(dòng)物在規(guī)定時(shí)間內(nèi)尋找平臺(tái)的情況，結(jié)合行為學(xué)記錄系統(tǒng)，可以分析小鼠每次找到平臺(tái)所花的時(shí)間，游泳速度，不同象限的穿梭次數(shù)，活動(dòng)軌跡等，適用于空間記憶和工作記憶檢測(cè)。
   
4.新物體識(shí)別
 
將動(dòng)物在兩個(gè)或者更多的物體周邊停留一段時(shí)間進(jìn)行熟悉，然后用一個(gè)新物體代替原來(lái)的物體。如果記憶正常，小鼠會(huì)花費(fèi)更長(zhǎng)時(shí)間去探索新物體；如果探索兩種物體花費(fèi)的時(shí)間相同，就可以被視為記憶缺失。
   
5.主動(dòng)回避/被動(dòng)回避實(shí)驗(yàn)
 
前者要求動(dòng)物主動(dòng)從厭惡刺激的環(huán)境中逃離，后者要求動(dòng)物克制自己不進(jìn)入有惡性刺激的環(huán)境。二者原理都是利用動(dòng)物的好暗避光（明暗穿梭），對(duì)厭惡刺激（例如足底刺激）的恐懼等相關(guān)的記憶而建立。
    主動(dòng)回避常用穿梭箱/跑道回避，穿梭箱箱體的一側(cè)有聲音/光聯(lián)系的電擊刺激，另外一側(cè)為安全區(qū)域，當(dāng)動(dòng)物進(jìn)入刺激側(cè)時(shí)給與電擊，讓動(dòng)物形成刺激條件和環(huán)境的關(guān)聯(lián)，可根據(jù)小鼠再次進(jìn)入刺激環(huán)境的逃避情況測(cè)試記憶保持能力。跑道回避，動(dòng)物需要穿過(guò)固定的斜坡，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)安全區(qū)就可以避免受到電刺激。實(shí)驗(yàn)主要觀察記錄動(dòng)物在訓(xùn)練不同天中到達(dá)安全區(qū)的時(shí)間，逃避的速度，及錯(cuò)誤次數(shù)（未能及時(shí)到達(dá)安全區(qū)）。研究人員認(rèn)為主動(dòng)回避實(shí)驗(yàn)主要反應(yīng)動(dòng)物的非陳述記憶的能力。
    跳臺(tái)實(shí)驗(yàn)由底部可通電的反應(yīng)箱和中心安全平臺(tái)組成，當(dāng)箱子底部通電，小鼠會(huì)躲避電擊跳到平臺(tái)上，訓(xùn)練階段結(jié)束后隔一段時(shí)間對(duì)動(dòng)物進(jìn)行測(cè)試，記錄第一次跳下的時(shí)間（潛伏期），電擊次數(shù)，錯(cuò)誤次數(shù)等可以動(dòng)物空間記憶和記憶保持能力。爬桿實(shí)驗(yàn)和跳臺(tái)實(shí)驗(yàn)相似，只是平臺(tái)換成了質(zhì)地堅(jiān)硬的爬桿。
   
6.條件性恐懼實(shí)驗(yàn)
   
用于嚙齒類(lèi)動(dòng)物（大小鼠）環(huán)境相關(guān)的條件性恐懼記憶的研究。嚙齒類(lèi)動(dòng)物在恐懼時(shí)會(huì)表現(xiàn)出特有的僵直狀態(tài)（Freezing），這種狀態(tài)下的動(dòng)物會(huì)傾向于保持靜止不動(dòng)的防御姿勢(shì)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，給予聲音信號(hào)（條件刺激）后給予電（非條件）刺激，訓(xùn)練結(jié)束后進(jìn)行聲音信號(hào)或者環(huán)境聯(lián)系實(shí)驗(yàn)。一般情況下嚙齒動(dòng)物在相應(yīng)的環(huán)境和不同環(huán)境下相同的聲音信號(hào)都會(huì)出現(xiàn)明顯的Freezing反應(yīng)，測(cè)試也可以在訓(xùn)練結(jié)束后立即或者幾天后檢測(cè)，可以反應(yīng)條件信號(hào)下的長(zhǎng)期/短期恐懼記憶的保持消退情況。
   
7.操作性條件反射測(cè)試箱
 
用于研究操作性條件反射的典型儀器，不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ娇梢詸z測(cè)動(dòng)物獎(jiǎng)賞，學(xué)習(xí)記憶，成癮等，并且可以細(xì)致分析動(dòng)物注意力，動(dòng)機(jī)，決策等相關(guān)參數(shù)。相對(duì)于一般的迷宮類(lèi)實(shí)驗(yàn)，操作箱關(guān)聯(lián)更高級(jí)的認(rèn)知行為，更能反應(yīng)不同腦區(qū)之間的相互聯(lián)系，在神經(jīng)環(huán)路研究上更具有優(yōu)勢(shì)。

Lafayette操作箱由可定制化的箱體，實(shí)驗(yàn)?zāi)�塊（壓桿，觸鼻，液體獎(jiǎng)賞，固體顆粒獎(jiǎng)賞，噪音，燈光，觸屏等），靈活化的編程軟件控制系統(tǒng)組成。箱體可根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行定制，包括大小鼠，鳥(niǎo)類(lèi)，豬，靈長(zhǎng)類(lèi)等，同時(shí)箱體支持與外部設(shè)備聯(lián)合應(yīng)用，如電生理，光纖記錄，鈣成像，自主給藥，視頻拍攝等。研究人員可根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇帶有觸屏操作模塊，更好的研究視覺(jué)相關(guān)的學(xué)習(xí)記憶；或者楔形實(shí)驗(yàn)箱體，更有利于嚙齒類(lèi)動(dòng)物學(xué)習(xí)訓(xùn)練任務(wù)。

   
以上就是常見(jiàn)的學(xué)習(xí)記憶動(dòng)物行為學(xué)方法介紹！
 
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