【原】小鼠神经行为学试验方法

小鼠神经行为学试验方法

目前，观测动物的学习记忆的试验主要包括以下几种：水迷宫实验、跳台试验、避暗箱试验、穿梭箱试验、洞板试验、运动探索试验，和自主活动试验等。

1. Morris水迷宫实验

1981年，英国心理学家Morris首次设计应用了这种水迷宫及其程序。目的是帮助大脑学习记忆机制的研究。起初实验动物主要为大鼠，此后该迷宫系统成为评估啮齿类动物空间学习和记忆能力的经典程序，广泛运用于神经生物学、药学等领域的基础和应用研究中。

Morris水迷宫由一个圆形水池、水下平台以及一套图像自动采集和处理系统（摄像机、录像机、显示器和分析软件等）组成。实验过程中，水池被或不被布帘围绕，但周围有若干恒定的可被动物利用的外部线索。

         

1.1原理

水是啮齿类动物非常厌恶的刺激或环境。鼠在水池中就会急于寻找逃路。它们的习性为在水池四周寻找出口逃避，但深而光滑的垂直池壁阻碍了这种企图。实验中设置的水下平台（用于小鼠的常为水面下1 cm）可提供鼠栖身的场所。但在巨大的水面上，强迫游泳的动物不能看见平台。它们若要快速找到平台而避免淹没就必须利用环境中的线索进行定位。从而检测了鼠记住环境中的线索及其与平台位置关系而对平台进行定位的能力（学习记忆能力）。经典的Morris水迷宫所检测的是鼠在多次的训练中学会寻找固定位置的隐藏平台，形成稳定的空间位置认知，这种空间认知是通过加工空间信息（外部线索）形成的。平台的位置与鼠自身所处的位置和状态无关，是一种以异我为参照点的参考认知，因此所形成的记忆是一种空间参考记忆（reference memory）。从信息的加工和提取方式来看，这种参考记忆进入意识系统，其储存的机制主要涉及海马等边缘系统以及大脑皮层的有关脑区。

1.2.观察指标

潜伏期，路径，初始角度，不同象限的停留时间和长度，搜索策略。实验过程的实时存储及回摄。

2. 穿梭箱实验

穿梭箱在学习、记忆实验中较为常用。试验装置实验箱大小为50cm×16cm×18cm。箱底部格栅为可以通电的不锈钢棒，箱底中央部有一高1.2cm的挡板，将箱底部分隔成左右两例。实验箱顶部有光源，蜂鸣音控制器。

训练时，将大白鼠放入箱内任何一侧，20s后开始呈现灯光或（或）蜂鸣音，持续15s，后10s内同时给以电刺激(100V，O.2mA，50Hz，AC)。最初，动物只对电击有反应，即逃至对侧以回避电击。20s后再次出现条件刺激并继之在动物所在侧施以电刺激，迫使动物跳至另一侧……如此来往穿梭。当绰鸣音或／Q灯光信号呈现时，大白鼠立即逃至对侧安全区以躲避电击，即认为出现了条件反应(或称主动回避反应)。每闲天训练一回，每回100次。约训练4—5回后．动物的主动回避反应率可达80％～90％。

此法可同时观察被动和主动回避性反应.此外．从动物的反应次数也可以了解动物系处于兴奋或抑制状态。

穿梭箱主动逃避程序: 实验持续5天，每天50次训练（trial）。将小鼠放入仪器中适应和探索2min，此时，明暗箱间的门打开。2 min过后，小鼠被放在正确的箱内，实验开始。每次训练持续30 s。其间，有2个刺激：先是作为条件刺激的声音信号（78dB, 5s），后是作为非条件刺激的电休克（0.3 mA,25 s）。训练间歇为25－38 s（平均30s）。训练期间，箱间的门打开，但当小鼠的4爪都进入了对侧箱或训练要中止时门被关闭。下次训练就地开始。可能有3种类型的反应：逃避（avoidance） 在声音信号期间小鼠就逃至对侧箱中；逃跑（escape） 在电休克期间小鼠逃至对侧箱中；无反应 小鼠并不逃至对侧箱中。记录每天的逃避反应次数。学习过程出现被定义为每天逃避反应次数增加而逃跑或无反应次数减少。

穿梭箱被动逃避程序: 实验开始前17 h，小鼠被放入黑暗实验室。

获得实验  将小鼠放入仪器中适应和探索3min，此时，明暗箱间的门打开。然后门被关闭，而小鼠位于正确箱内适应30s。该箱被543lx光照，门开。当小鼠进入暗箱后，门闭，0.3 mA电休克10s。每只小鼠受训一次，进入暗箱的最大潜伏期为5min。

记忆实验  在获得实验完成后3h或24h 进行。操作同上。记录进入暗箱的潜伏期。记忆实验的潜伏期比获得实验的潜伏期短被视为有学习过程发生。

3. 小鼠避暗实验法

3.1原理

此试验利用鼠类的嗜暗习性而设计的。当把这些动物放在与一个暗空间相连的明空间时，它们迅速的进入暗环境并呆在那里。

3.2.观察指标

潜伏期   电击次数  进入暗室的动物数

3.3操作步骤

   试验动物在获得试验后24h进行保留试验。在获得试验中，将动物面部背向洞口放在明室内距离门最远的地方，记录动物进入暗室所需要的时间作为潜伏期。在避暗实验中，90s或180s内不能进入暗室的动物弃去不用。动物进入暗室后，门立即被关上，对动物足部进行电刺激（小鼠：1mA，1s；1.5mA，2s）。然后立即将动物从仪器上拿出来（在10s内），并放回笼子里。24h后进行终止试验均重复一次。终止时间分别为300s（小鼠）或600s（大鼠）。

3.4优点和缺点

简便易行。反应箱越多．同时训练的动物数也越多。以潜伏期作为指标动物间的差异小于跳台法。对记忆过程特别是对记忆再现有较高的敏感性。

4.跳台试验

   跳台实验属一次性刺激回避反应实验（ONE TRAIL AVOIDANCE TEST）。该实验方法操作简单，能够比较客观地反应动物经过一次刺激后记忆获得的功能，也可用来研究长时记忆功能。

   由于正常动物对外界刺激均有一定记忆获得功能，因此，研究增加学习记忆功能的药物作用时，需要对动物的学习和记忆获得功能加以破坏，以便更好地反应药物作用，同时，采用不同的破坏方法，也可分析药物的作用机制。但对于破坏记忆获得功能的药物，在实验中可以直接进行检测。

试验装置为一长方形反射箱，大小为10cm×10cm×60cm，用黑色塑板分割成5间。地面铺以栅栏，间距0.5cm，可以通电，每间角落置一高和直径均为4.5cm的平台。

4.1原理 

在一个开阔的空间，动物大部分时间都在边缘及角落里活动。在一个方形中心设置一个高的平台，当把动物放在平台时，它几乎立即跳下平台并向四周探索接近边缘

4.2指标

 潜伏期：记录动物从上平台到第一次下平台的时间

4.3操作步骤

一个典型的例子包含三个过程：熟悉过程 学习过程 记忆检测

熟悉过程：将动物放在平台上，开始计时，至动物跳下。此时间段为潜伏期。动物探索10s以后，放回笼中

学习过程：动物一旦从平台上跳下后，立即受到电刺激（50Hz 1.5Ma;1s），然后放回笼中

记忆检测：学习试验24h后，将佛女冠无重新放回平台上，记录跳下平台的潜伏期。动物跳下平台或持续停留在平台上标志着验的结束（终止时间为60s）。

将动物放入反应箱内适应环境3min，然后立即通以36V交流电。动物受到电击，其正常反应是跳回平台以躲避伤害性刺激。多数动物可能再次或多次跳至栅栏上，受到电击后又迅速跳回平台。如此训练5min，并记录每鼠受到电击的次数或叫错误次数（number of errors），以此作为学习成绩。24h后重做测试，此即叫记忆保持测试。记录受电击死亡动物数、第一次跳下平台的潜伏期和3min内的错误次数。

4.4结果评价

测定学习过程和记忆试验中的跳下时间，记忆被定义为跳台试验潜伏期的延长。

4.5跳台试验的优点和缺点

  优点：简便易行，一次可同时试验5只动物。既可观察药物对记忆过程的影响，也可观察对学习的影响。有较高的敏感性，尤适合于初筛药物。

缺点：动物的回避性反应差异较大，如需要减少差异或少用动物，可对动物进行预选或按学习成绩好坏分档次进行试验。另外，跳台试验试验在电极前施以条件刺激，则可同时观察被动和主动回避性反应。

4.6 注意事项

①将动物放在平台上时，由于动物由随时跳下平台的可能，所以潜伏期的时间可能因此缩短。

②另一个重要点时电刺激的时间，由于动物前肢轻轻触于电栅栏上时，并不能引起所需的刺激强度，刺激时间和强度应该固定。

③控制实验室的声音也是必须的。

由于存在这些差异，不同作者的结果时很难比较的。

5.自主活动箱实验

动物的自主活动标志着动物中枢神经系统的兴奋状态，当中枢神经系统兴奋时，自主活动加强，抑制时则自主活动减少。观察动物自主活动是评价中枢神兴奋状态的一项主要指标。

多种作用于中枢神经系统的药物都可影响动物的自主活动，因而自主活动的记录是研究中枢神经系统药物的主要方法，而且在新药研究中，观察药物对动物自主活动的影响也是评价药物是否影响中枢神经系统的重要方法．