巴恩斯迷宮的實驗流程與測試指標(biāo)

在動物行為學(xué)中，巴恩斯迷宮（Barnes maze）是一種用于研究小鼠空間學(xué)習(xí)和記憶能力的實驗工具。它是由美國心理學(xué)家E. C. Barnes于1979年設(shè)計的，是一種無遮蔽的、圓形的迷宮。巴恩斯迷宮的結(jié)構(gòu)包括一個圓形平臺，上面有許多小孔，以及一個隱藏的逃生箱或目標(biāo)區(qū)域。迷宮的周邊布有亮光引導(dǎo)，從而引導(dǎo)它們尋找逃生箱。

一、巴恩斯迷宮的構(gòu)造

巴恩斯迷宮宮體采用無味的ABS塑料材質(zhì)或者醫(yī)用有機(jī)板制成的一個圓形平臺，顏色為黑色或者灰色，可旋轉(zhuǎn)，直徑122cm。平臺周邊有18個或40個等距離圓洞，分別用于大鼠和小鼠，洞的直徑分別為10cm和5cm。其中一個洞（稱為目標(biāo)洞）與一暗箱（即目標(biāo)箱）相聯(lián)。其他圓洞則為空洞，不與任何物體相聯(lián)。暗箱設(shè)置成抽屜式，便于從中取出動物。從平臺表面看不見目標(biāo)箱。迷宮抬高140cm。動物通過目標(biāo)洞可逃至目標(biāo)箱內(nèi)。
二、巴恩斯迷宮實驗的流程

1.前期訓(xùn)練：在實驗開始之前，小鼠通常需要進(jìn)行一段時間的前期訓(xùn)練。

• 實驗開始前一天，將動物單個從目標(biāo)洞置于目標(biāo)箱內(nèi)適應(yīng)4min。
• 將動物置于迷宮中央的塑料圓桶（直徑20cm，高27cm）內(nèi)限制活動5s。
• 移開圓桶，啟動計時器，實驗者在擋簾后進(jìn)行觀察。動物四肢均進(jìn)入目標(biāo)箱，則計為一次逃避（escape）,并讓動物在箱內(nèi)停留30s。每一動物一次最多觀察4min。在此期間如果動物仍然找不到目標(biāo)箱，則將動物從迷宮移開，放入目標(biāo)箱內(nèi)并停留30s。利用這一間隙清潔迷宮。動物每天訓(xùn)練兩次，連續(xù)5~6d。
• 從第二次訓(xùn)練開始，每次訓(xùn)練之前將迷宮隨機(jī)轉(zhuǎn)動一至數(shù)個洞的位置，但目標(biāo)箱始終固定在同一方位。這樣做的目的是防止動物依靠氣味、而非憑借記憶來確定目標(biāo)洞的位置。

2.實驗階段：在實驗中，將動物放置在迷宮的中心位置，目標(biāo)是找到逃生箱或目標(biāo)區(qū)域。小鼠通過探索迷宮上的小孔來找到逃生箱。

3.記錄行為：實驗過程中，研究人員會記錄小鼠在迷宮中的行為表現(xiàn)，如進(jìn)入和離開小孔的次數(shù)、停留時間等。這些數(shù)據(jù)有助于評估小鼠對迷宮結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)和記憶能力。軟件采用上海欣軟信息科技有限公司自主研發(fā)的VisuTrack動物行為分析軟件。

4.實驗重復(fù)和記憶測試：為了得到可靠的結(jié)果，實驗通常會進(jìn)行多次重復(fù)。此外，研究人員還可以在一段時間后進(jìn)行記憶測試，以評估小鼠對迷宮結(jié)構(gòu)的記憶能力。

三、巴恩斯迷宮實驗中常用的指標(biāo)

• 實驗記錄以下參數(shù)：探究任何一個洞的潛伏期、到達(dá)目標(biāo)箱的潛伏期。
• 逃生箱進(jìn)入次數(shù)：記錄小鼠進(jìn)入逃生箱的次數(shù)，這反映了小鼠學(xué)習(xí)和記憶迷宮結(jié)構(gòu)的能力。進(jìn)入逃生箱的次數(shù)越多，表示小鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力越好。
• 探索時間：記錄小鼠在迷宮中探索的時間。較短的探索時間表示小鼠學(xué)習(xí)能力較好。
• 錯誤次數(shù)：記錄小鼠在迷宮中犯下的錯誤次數(shù)。錯誤包括進(jìn)入錯誤的小孔或沒有找到逃生箱。較少的錯誤次數(shù)表示小鼠學(xué)習(xí)和記憶迷宮結(jié)構(gòu)的能力較好。
• 搜索策略：研究人員還可以觀察小鼠在迷宮中的搜索策略。例如，小鼠可能采用隨機(jī)探索或有目的性的搜索策略。這可以通過觀察小鼠的運(yùn)動路徑和選擇小孔的順序來確定。

四、巴恩斯迷宮實驗中常用的方法：

• 空間學(xué)習(xí)訓(xùn)練：在實驗開始之前，小鼠通常需要經(jīng)過一段時間的前期訓(xùn)練。這包括將小鼠逐步引導(dǎo)到迷宮中，讓它們熟悉迷宮的結(jié)構(gòu)和任務(wù)要求。訓(xùn)練可以使用漸進(jìn)增加難度的方法，如逐步減少逃生箱的隱藏程度或增加迷宮上的刺激。
• 視覺提示：為了幫助小鼠定位逃生箱，研究人員可以在逃生箱附近設(shè)置視覺提示，如明亮的標(biāo)志或特殊的圖案。這些視覺提示可以幫助小鼠更快地學(xué)習(xí)迷宮的空間布局。
• 記憶測試：在一段時間的訓(xùn)練后，研究人員可以進(jìn)行記憶測試，以評估小鼠對迷宮結(jié)構(gòu)的記憶能力。記憶測試可以在逃生箱被移除后進(jìn)行，觀察小鼠是否能夠記得逃生箱的位置，并迅速找到目標(biāo)區(qū)域。
• 藥物或基因操縱：巴恩斯迷宮實驗還可以用于研究藥物或基因?qū)�動物學(xué)習(xí)和記憶的影響。通過給小鼠注射特定的藥物或進(jìn)行基因操縱，研究人員可以觀察其對空間學(xué)習(xí)和記憶能力的影響。