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八臂迷宫实验方法

2025-09-10     来源:本站     点击次数:22

八臂迷宫(Radial Arm Maze)实验是经典的动物学习与记忆评价模型之一,由Olton等人在20世纪70年代中期建立。其理论基础是:在进食受控条件下,动物会在食物驱动下对迷宫不同臂道进行探索;经过一定时间的训练后,动物能够记住食物在迷宫中的具体位置。该实验不仅可以考察动物的工作记忆(working memory),还可评估其参考记忆(reference memory)。目前该方法广泛应用于大鼠、小鼠及鸽子等动物的研究,并且对脑区损毁及多种药物(如乙醇、抗胆碱能药物、NMDA受体拮抗剂MK-801等)均表现出高度敏感性。


(一)实验设备

实验多采用八臂放射迷宫,也有使用十二臂或二十四臂的设计。这里介绍 科月华诚信息科技有限公司研发的八臂迷宫系统:

  • 每个臂长约41.9 cm,宽11.4 cm,高10.1 cm,并带有透明顶盖。

  • 臂两侧各安装有相对的光电管,可监测动物的出入情况。

  • 迷宫中央为直径27.4 cm的八角形区域,并配有透明顶盖。

  • 中央区与各臂之间的通道设有可控活动门,以便实验人员控制动物进入不同臂道的顺序。

  • 迷宫可与计算机直接连接,也可采用视频跟踪系统(Video Tracking System)替代光电管进行记录。

  • 迷宫外部设置有明显的空间暗示物(extramaze cues),动物通过识别这些视觉标志进行空间定位。

实验对象通常为大鼠或小鼠。


(二)实验方法
  1. 适应期
    动物需先适应实验环境约1周,之后称重并进行24小时禁食处理。训练期间通过限制性喂食来控制体重,大鼠保持在正常体重的80%~85%(16–20 g/天),小鼠则维持2–3 g/天。

  2. 探索期(第2天)
    在迷宫各臂及中央区均撒放4–5粒小食物(直径3–4 mm)。同时放置4只动物于中央区(所有臂门打开),自由探索和摄食10分钟。

  3. 重复探索(第3天)
    同第2天,进一步帮助动物熟悉迷宫环境,减少应激反应。

  4. 单独训练(第4天起)
    每个臂外端的食盒中放置1粒食物,动物单独探索,10分钟或食物取尽后结束实验。

  5. 食盒训练(第5天)
    食物放置在食盒内,每天训练2次。

  6. 正式测试(第6天起)
    随机选择4个臂放置食物,臂门先关闭,动物置于中央区30秒后放行。动物需在10分钟内取完食物。每天训练2次,间隔1小时以上。


(三)记录与评价指标
  • 工作记忆错误(WME): 动物在同一次实验中重复进入已取过食物的臂。

  • 参考记忆错误(RME): 动物进入从未放置过食物的臂。

  • 总入臂次数测试耗时(完成任务所需时间)。

  • 计算机可进一步分析动物的运动轨迹、活动时间、运动距离等。

当连续5次训练中,工作记忆错误为0次,参考记忆错误≤1次时,即可进入药物干预或脑区损毁实验阶段。


(四)数据分析
  • 工作记忆错误频率(FWME) = 工作记忆错误次数 / 总入臂次数。

  • 参考记忆错误频率(FRME) = 参考记忆错误次数 / 总入臂次数。

  • 平均探究时间(AET) = 总测试时间 / 总入臂次数,用于衡量一般运动活性。

通过比较不同药物或脑区损毁对上述指标的影响,可以直观反映动物的记忆能力变化。


(五)注意事项
  1. 小鼠的迷宫应缩小至大鼠的 1/4–1/2,以减少操作难度。

  2. 若实验仅检测工作记忆,可在所有臂均放置食物。

  3. 慢性应激可能导致性别差异:雄鼠表现为记忆力下降,雌鼠可能在空间记忆上反而增强。

  4. 动物体重需维持健康水平,大鼠每周增加约5 g,避免营养不良。

  5. 实验环境中的外部提示物必须保持固定,避免因物体移动而干扰动物定位。

  6. 根据研究目的,可采用不同臂数(8、16、24、32、40、48臂);臂数越多,对动物空间记忆要求越高。

  7. 食物宜选择小块带有香甜味的颗粒(如巧克力麦圈),或使用液体食物(如巧克力奶),增强驱动力。

  8. 动物若对迷宫或实验人员存在恐惧,应适当增加抚摸或提高臂道高度以减少应激。

  9. 放射臂迷宫适合用于反复或长期记忆测试,通常认为工作记忆代表短期记忆,而参考记忆代表长期记忆。

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