動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗(yàn)之T迷宮實(shí)驗(yàn)(T-Maze TEST)的方法步驟及注意事項(xiàng)
瀏覽次數(shù):877 發(fā)布日期:2025-8-13
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T迷宮實(shí)驗(yàn)(T-Maze TEST)是一種經(jīng)典的行為實(shí)驗(yàn),主要用于研究嚙齒類動(dòng)物的記憶能力,其主要是利用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)新環(huán)境喜愛探索的天性,并借助食物為其提供探究動(dòng)力,由于動(dòng)物每次選擇探索方向時(shí)都需要記住前一次探索過的方向,因此T迷宮實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行У販y定動(dòng)物的空間記憶能力。
T迷宮現(xiàn)已廣泛用于動(dòng)物的空間學(xué)習(xí)、交替行為、條件識(shí)別學(xué)習(xí)和工作記憶的研究,是心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域中常用的工具,對(duì)于了解學(xué)習(xí)和記憶過程以及認(rèn)知功能的神經(jīng)基礎(chǔ)非常有價(jià)值。
實(shí)驗(yàn)設(shè)備
實(shí)驗(yàn)采用賽昂斯T迷宮視頻分析系統(tǒng)研究小鼠的空間記憶能力。
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產(chǎn)品特點(diǎn)
1、鋁合金、不銹鋼、透明或黑色有機(jī)玻璃攝像系統(tǒng)
2、采用視頻攝像跟蹤技術(shù),實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過程的自動(dòng)化
3、可定時(shí)錄制視頻圖象,以多種方式顯示指標(biāo)
4、視頻文件格式支持AVI壓縮格式,壓縮比率高
5、面向科研和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI),能夠記錄原始的視頻圖像
6、可在星光條件下進(jìn)行視頻分析,對(duì)動(dòng)物的干擾更小
7、軌跡點(diǎn)坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)和指標(biāo)結(jié)果可導(dǎo)入到Excel,并進(jìn)行直方圖\曲線\軌跡的處理,方便用戶在SPSS、SAS等生物分析統(tǒng)計(jì)軟件中作進(jìn)一步分析處理
8、用戶可設(shè)置彼此獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存檔文件夾, 便于實(shí)驗(yàn)資料管理
9、避免了人工計(jì)數(shù)引入的誤差和對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的干擾,實(shí)驗(yàn)結(jié)果真實(shí)性可靠
10、自動(dòng)生成軌跡圖、軌跡坐標(biāo)點(diǎn)和指標(biāo)結(jié)果的實(shí)時(shí)顯示
11、提供完整的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫功能,作為研究的真實(shí)記錄和今后進(jìn)行教學(xué)演示的素材
12、支持升級(jí)為全自動(dòng)電動(dòng)門,自動(dòng)給食
實(shí)驗(yàn)用雄性成年大鼠。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)練和測試期間,大鼠體重每周增加不超過5g。
實(shí)驗(yàn)方法
這里介紹傳統(tǒng)T-形迷宮實(shí)驗(yàn)和T-形迷宮自主交替實(shí)驗(yàn)。
1、 傳統(tǒng)T-形迷宮實(shí)驗(yàn)
(1)適應(yīng) 在T-形迷宮臂內(nèi)分撒6粒食丸(45g),讓大鼠適應(yīng)迷宮5min,每天一次,連續(xù)5天。
(2)強(qiáng)迫選擇訓(xùn)練 將大鼠放入主干臂的起始箱,打開閘門,讓大鼠進(jìn)入迷宮的主干臂。隨機(jī)、交替選擇左右兩臂之一放入4粒食丸,同時(shí)關(guān)閉另一臂,使動(dòng)物被迫選擇食物強(qiáng)化臂并完成攝食;每天6次,連續(xù)4天。
(3)延遲位置匹配(delayed matching-to-position,DMP)訓(xùn)練
1)將動(dòng)物放入閘門關(guān)閉的起始箱,打開閘門,讓動(dòng)物進(jìn)入主干臂。
2)關(guān)閉一側(cè)目標(biāo)臂,強(qiáng)迫動(dòng)物進(jìn)入另一側(cè)開放臂以獲得2粒食丸獎(jiǎng)賞。
3)立即(最短延遲,少于5s)將動(dòng)物放回主干臂,開始匹配訓(xùn)練中的第二次訓(xùn)練;此時(shí)兩個(gè)目標(biāo)臂均開放。動(dòng)物將兩前肢和至少兩后肢的一部分置于一個(gè)目標(biāo)臂時(shí)完成“一次選擇”。動(dòng)物返回到強(qiáng)迫選擇訓(xùn)練時(shí)進(jìn)入過的臂則獲得食物獎(jiǎng)賞(4粒食丸),記錄一次正確選擇;若動(dòng)物進(jìn)入另一臂,則沒有食物獎(jiǎng)賞,并且將其限制在該臂內(nèi)10秒,記錄一次錯(cuò)誤選擇。
4)一次匹配訓(xùn)練結(jié)束后將動(dòng)物放回籠內(nèi)5~10min(與此同時(shí)訓(xùn)練其他動(dòng)物),再重復(fù)下一次匹配訓(xùn)練。每天8次。
動(dòng)物連續(xù)兩天的正確選擇次數(shù)達(dá)到15/16,則認(rèn)為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),可以開始實(shí)驗(yàn)。如動(dòng)物經(jīng)過30天訓(xùn)練仍然達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),則予以淘汰。
5)動(dòng)物訓(xùn)練達(dá)標(biāo)后一天,給予一次匹配訓(xùn)練。所不同的是,強(qiáng)迫選擇訓(xùn)練后,將T-形迷宮旋轉(zhuǎn)180度,再進(jìn)行上述開放臂的訓(xùn)練。這樣做的目的是評(píng)價(jià)動(dòng)物是否為定位性操作(有賴于迷宮外信號(hào))或反應(yīng)性操作(不依賴迷宮外信號(hào))。
6)接著兩天,每天給予10次匹配訓(xùn)練,每次訓(xùn)練間隔為60s,用以評(píng)價(jià)動(dòng)物的工作記憶操作。記錄進(jìn)入食物強(qiáng)化臂的次數(shù)和再次進(jìn)入非強(qiáng)化臂的次數(shù)。后者被認(rèn)為是工作記憶錯(cuò)誤。正常健康年輕的大鼠幾乎每次均能準(zhǔn)確操作。當(dāng)操作穩(wěn)定、且選擇準(zhǔn)確率高(工作記憶錯(cuò)誤少于10%)時(shí),可進(jìn)行藥物測試或腦區(qū)毀損后的操作實(shí)驗(yàn)。
2、 T-形迷宮自主交替實(shí)驗(yàn)
1925年,Tolman首次報(bào)道了一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn):在迷宮實(shí)驗(yàn)中,大鼠極少重復(fù)進(jìn)入迷宮的同一臂。大鼠以這種重復(fù)交替的方式探究周圍環(huán)境。因而,即使沒有食物獎(jiǎng)賞,大鼠仍然保留對(duì)所探究區(qū)域有一定的新奇感。正常的交替操作與完整的工作記憶能力相一致。用藥理或解剖毀損的方法可改變這種交替操作行為。實(shí)驗(yàn)方法如下:
(1)充分撫摸大鼠 每天1~2min,連續(xù)5~7d。由于大鼠沒有被剝奪進(jìn)食,唯一對(duì)大鼠有驅(qū)動(dòng)作用的是其探究迷宮的欲望。因此,動(dòng)物必須對(duì)實(shí)驗(yàn)者和實(shí)驗(yàn)環(huán)境完全適應(yīng),沒有恐懼感。充分觸摸大鼠就顯得尤為重要。
(2)將大鼠放入T-形迷宮的主干臂;打開閘門,讓大鼠離開主干進(jìn)入一個(gè)目標(biāo)臂(四肢進(jìn)入臂內(nèi))。
(3)將大鼠放回主干臂,限其在臂內(nèi)一段時(shí)間(零倒數(shù)分鐘,但開始時(shí)設(shè)定5s比較合適)。
(4)將第2和第3步的操作重復(fù)9次,記錄進(jìn)入每一臂的次數(shù)。對(duì)照大鼠在每一實(shí)驗(yàn)間期(共10次訓(xùn)練)內(nèi)應(yīng)交替選擇兩目標(biāo)臂。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表述為同一實(shí)驗(yàn)間期內(nèi)交替次數(shù)除以總的選擇次數(shù)。當(dāng)使用藥物或相關(guān)腦區(qū)毀損等方法減弱記憶力時(shí),這個(gè)比率下降。
「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)過極長時(shí)間的間隔(例如超過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)物有單向偏愛的特性。這種單向偏愛與動(dòng)物種屬和品系有關(guān)。例如,C57BL/6J小鼠、ICR小鼠和Purdue-Wistar大鼠更偏愛左側(cè),而Spague-Dawley大鼠和Wistar大鼠更偏愛右側(cè)。研究表明,超過2/3的雄性Spague-Dawley大鼠偏愛右側(cè),而偏愛左側(cè)的不到1/5。這種單向偏愛可影響對(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,就無從得知它的記憶力是正常還是減弱。T迷宮-學(xué)習(xí)記憶的行為學(xué)研究方法(3)為經(jīng)典的實(shí)驗(yàn),后續(xù)還會(huì)進(jìn)一步介紹更多的迷宮實(shí)驗(yàn)。