一、實驗?zāi)康?/strong>
了解Y-迷宮實驗的原理。
掌握Y-迷宮實驗的方法。
觀察實驗動物在建立條件反射過程中的學習、記憶能力。
二、實驗原理
Y-迷宮實驗通過燈光和電刺激,促使動物形成回避條件反射。研究者觀察和記錄動物的回避條件反應(yīng)能力和空間辨別能力,以分析和推斷動物的學習、記憶和空間認知等方面的能力。
三、實驗動物
實驗中使用大鼠和小鼠作為實驗動物。
四、實驗軟件
VisuTrack動物高端行為分析軟件
五、實驗器材
Y-迷宮實驗器材包括三等分輻射式迷路箱和控制儀。迷路箱由等長的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ臂和三者的交界區(qū)組成。每臂長45cm,底部鋪設(shè)直徑0.2cm、長14cm、間距1cm的電柵。各臂頂端安裝一盞15W的刺激信號燈?刂苾x具有電壓、延時和自動控制按鈕,以及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、0四個按鈕。
在實驗中,按下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ按鈕會點亮相應(yīng)臂的信號燈,使該臂成為安全區(qū)(紅燈區(qū))。無燈光的兩臂及交界區(qū)通電成為非安全區(qū)(電擊區(qū))。按下0按鈕,所有臂都不通電,但交界區(qū)通電。信號燈亮后,稍停片刻電柵才開始通電,這一間歇期由延時控制按鈕調(diào)節(jié)。也可使用自動控制按鈕,使燈光和通電由控制儀自動控制。
Y-迷宮實驗旨在通過燈光和電刺激,培養(yǎng)動物形成回避條件反射。實驗?zāi)康陌ɡ斫鈱嶒炘、掌握實驗方法,以及觀察動物在建立條件反射過程中的學習和記憶能力。實驗動物選用大鼠和小鼠,而實驗軟件為VisuTrack動物高端行為分析軟件。實驗中的學習測試和記憶保持測試提供了詳細的步驟和觀察指標,包括訓練次數(shù)、測試次數(shù)、錯誤反應(yīng)次數(shù)、正確反應(yīng)率等。
六、實驗方法與步驟
6.1篩(預(yù))選
將大鼠置于Y-迷宮箱中,適應(yīng)3~5分鐘后施以適當電擊,直至其探索進入所有3臂為止。挑選活躍、對電擊反應(yīng)較為敏感、逃避反應(yīng)迅速的大鼠供以測試,淘汰那些反應(yīng)遲鈍或過于敏感的個體。
預(yù)選出在電擊次數(shù)≤3次的情況下,連續(xù)2次正確反應(yīng)的動物,即對電擊反應(yīng)較為敏感的大鼠作為實驗對象。在上述初步篩選的基礎(chǔ)上,通過正式的迷宮訓練,淘汰未達到學會標準(學不會)的大鼠。
6.2正誤判定的標準
大鼠在受到電擊后直接從起步區(qū)逃至安全區(qū)或在通電后的10秒內(nèi)一次性跑向安全區(qū)為“正確反應(yīng)”,若逃至任何無燈光的其他臂則記為錯誤反應(yīng)。
6.3 達標(學會)標準
連續(xù)進行10次測試,其中有9次或以上的正確反應(yīng)(正確反應(yīng)率≥90%)被定為學會標準。在每個實驗日進行20次訓練測試,錯誤反應(yīng)次數(shù)(EN)≤2次,全天總反應(yīng)時間(TRT)≤120秒作為判定大鼠學會的標準。由于EN反映了大鼠反應(yīng)的正確程度,而TRT則反映了大鼠反應(yīng)時間的長短,因此這一標準更為全面地評估了大鼠的學習和記憶能力。
以上是每只大鼠達標(學會)的標準,全組大鼠達標(學會)的標準為全組正確率(學會動物數(shù)/該組動物總數(shù)×100%)達85%以上。
6.4. 學習測試
在實驗開始前,首先將大鼠放入迷宮中適應(yīng)3~5分鐘。
(1) 隨機休息法:安全區(qū)的燈光以無規(guī)則次序變換,旨在訓練大鼠辨別燈光刺激及安全方位的能力。每次大鼠受電擊后逃到安全區(qū),燈光繼續(xù)作用10~15秒,熄燈后結(jié)束一次測試。大鼠所在支臂成為下一次測試的起點,兩次測試時間間隔為30秒或休息1分鐘后再進行第2次測試,依次重復,測試至達到連續(xù)9/10標準。
(2) 隨機不休息法:安全區(qū)以無規(guī)則的次序變換,開始時對大白鼠所在支臂與另一支臂通電,動物在電擊下逃竄至燈光區(qū)后再保持10秒或30秒為一次測試。然后動物所在支臂成為下次測試的起始位置進行下一次測試。
(3) 順序法:三臂末端按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅰ臂輪流作為起步區(qū)或安全區(qū)。
這些方法可分為兩類:①每天固定訓練次數(shù),一般為20次,連續(xù)訓練3~4天。大鼠通常能在此期間達到學會標準。②不固定訓練次數(shù),采用分段連續(xù)訓練法,即每訓練10次,休息1分鐘,直到大鼠學會為止,訓練在1天內(nèi)完成。一般多采用第一種方法。
6.5 記憶保持(再現(xiàn))測試
在學習測試后的24小時、48小時、1周和30天,再以相同的方法測試至達到9/10的標準。正確反應(yīng)的次數(shù)被定義為A,以A/10表示記憶的保持能力。這個值越高,說明記憶力越好。
七、測試指標
(1) 達標所需的訓練次數(shù)(電擊次數(shù)、反應(yīng)次數(shù)、測試次數(shù)):表示動物在學習達到標準前所需的測試數(shù),反映其空間分辨反應(yīng)的學習記憶成績。
(2) 達標所需的天(日)數(shù):記錄每只大鼠達到學會標準所用的天數(shù)。
(3) 錯誤反應(yīng)次數(shù)(errors number EN):一個實驗日完成所有反應(yīng)中錯誤反應(yīng)的次數(shù)。
(4) 全天總反應(yīng)時間(total reaction time TRT):動物的反應(yīng)時(潛伏期),指從信號燈亮開始至大鼠第一次逃至燈亮區(qū)為止所耗的時間。全天總反應(yīng)時是一個實驗日(全天)完成所有反應(yīng)(包括正確反應(yīng)和錯誤反應(yīng))所需的時間。
(5) 主動回避率:大鼠在燈亮但未通電的5秒內(nèi)完成逃避反應(yīng)的次數(shù)占總反應(yīng)次數(shù)的百分比。安全區(qū)燈亮,電刺激尚未開始時,大鼠即逃往安全區(qū)表明大鼠已經(jīng)形成了明暗辨別條件反射(主動回避反應(yīng))。
(6) 正確反應(yīng)率(行為正確率):正確反應(yīng)數(shù)占總測試數(shù)的百分比。
(7) 全組正確率:學會的動物數(shù)占該組動物總數(shù)的百分比。
(8) 3天學會率:在第3天達到學會標準的動物數(shù)占該組動物總數(shù)的百分比。
八、注意事項:
嚴格篩選動物,淘汰對電擊耐受性差或?qū)﹄姄舨幻舾械膭游铩?br />
操作規(guī)范,盡量由專人操作,減少誤差。
實驗環(huán)境安靜,光線適宜。盡量在每天相同時間進行實驗。
刺激的電壓強度一般為30~70V,延時為3~5秒,電柵的導電性能要穩(wěn)定。隨時清理動物糞便,防止電柵短路。