Y型迷宫已被广泛用于评估动物的空间记忆和学习能力,通常在对照组与疾病模型组或干预组之间进行。该任务涉及观察受试动物记忆先前访问过的迷宫臂的能力。该任务利用了啮齿动物天生的探索性,以及它们倾向于使用最优搜索策略以最小努力获取食物的想法。
在神经退行性疾病或自然衰老导致的海马体损伤受试者中,该任务的表现会减弱或降低。
Y型迷宫存在多种训练方案,但最常用的两种是奖励交替任务和自发交替任务。在奖励交替任务中,实验者决定哪个臂是“正确选择”,而自发交替任务则利用受试者的自然探索驱动力,让其自由选择先探索哪个臂。研究表明,自发交替任务在评估海马体损伤受试者方面更为成功,因为这些动物往往会发展出对一侧的偏好(Deacon和Rawlins 2006)。该任务还用于量化转基因小鼠的认知缺陷,并评估化合物对认知的影响。
Y型迷宫使用的另一种训练方案是延迟交替任务。延迟交替任务允许通过以下步骤评估空间工作记忆:首先允许受试者探索其选择的诱饵臂,并在选择后将其移出,并通过一扇门将其限制在基础臂的起始箱中。在两个试验之间预定延迟时间后,进行正式试验,此时通过打开起始臂的门将受试者重新引入迷宫,并期望其选择在前一次试验中未选择的臂。
一、Y型迷宫预训练
啮齿类动物往往对新食物持谨慎态度。因此,在测试前,在熟悉的环境(饲养笼)中让受试动物熟悉所使用的食物奖励是非常重要的。食物奖励可以是固体(如加糖的早餐麦片)或液体(如巧克力奶)。通常,在化合物测试中会使用液体奖励,因为某些化合物可能会使受试动物吃固体食物成为一种不愉快的体验。在整个训练和测试阶段,受试动物的体重通常保持在自由摄食体重的85%至95%左右。
对于食物剥夺任务,通过在测试前一晚剥夺受试动物的食物来鼓励其觅食行为。受试动物可以成对(通常是笼友)熟悉迷宫,以减少在探索初期对新环境的焦虑。虽然适应训练通常是单独进行的,但这可能需要比成对熟悉更长的时间。迷宫中散布着食物奖励,将受试动物放置在起始臂中,并允许其自由探索迷宫。食物奖励在消耗后立即更换。熟悉过程重复四次,每次暴露之间至少间隔十分钟。适应期通常持续1到2天。接下来,封锁其中一个臂,并在开放的目标臂中放置食物奖励作为诱饵。在此强制试验中,将受试动物放置在起始臂中,并迫使其访问开放的臂。通过随机改变封闭的臂并确保每个臂的试验次数相等,重复此试验,直到受试动物熟悉任务为止。
二、使用Y型迷宫中的奖励交替评估空间记忆
选择试验从在两个臂中放置诱饵开始,并允许受试动物只访问一个臂并消耗食物奖励。此过程通过预先选择正确选择并用门阻挡它来完成。现在,在下一次试验中,未访问的臂成为正确选择。对于即时试验,两个臂都打开,但只有正确选择的臂中放置了诱饵。期望受试动物访问正确选择的臂。如果它做出了正确的选择,则给予食物奖励;如果它选择了错误的臂,则留一些时间给老鼠形成记忆的,然后将其从迷宫中移出。
每个试验大约持续2分钟。每天对每个动物进行十次试验,持续最多十二天测试。在整个测试过程中,正确选择的臂是随机变化的。
三、使用Y型迷宫中的自发交替评估空间学习
自发交替任务基于迷宫的新奇性,因此该任务在不对受试动物进行迷宫预先熟悉的情况下进行。在试验期间,受试动物可以自由选择任何一个放置了诱饵的臂,这与奖励交替任务中封锁一个臂的情况不同。一旦受试动物做出选择,就通过关闭相应的门将其限制在该目标臂中30秒。受试动物在消耗完食物奖励后被从目标臂中移出,并打开迷宫中的门。然后,受试动物再次被放置在起始臂中,并期望其选择与上一次不同的臂。如果受试动物访问了未访问过的臂,则允许其消耗食物奖励;否则,如果它访问了已经访问过的臂,则允许其看到食物井是空的,然后将其从迷宫中移出。
每个试验持续不超过2分钟,每天对每个动物重复进行十次试验,最多持续十二天测试。