模型評價水迷宮 動物行為學實驗

Morris水迷宮是英國心理學家Morris于1981年設計并應用于腦學習記憶機制研究的一種實驗手段,其在AD研究中的應用非常 普遍。涉及的被試動物主要是鼠。

Morris水迷宮實驗是一種強迫實驗動物（大鼠、小鼠）游泳，學習尋找隱藏在水中平臺的一種實驗，主要用于測試實驗動物 對空間位置覺和方向覺（空間定位）的學習記憶能力。較為經(jīng)典的Morris水迷宮, 主要的實驗內(nèi)容主要包括定位航行試驗 （Hidden Platform Test）、空間探索試驗（Probe Trains）和可視站臺試驗（Visible Platform Test）三個部分。其中定位航 行試驗歷時5天,每天將大鼠面向池壁分別從4個入水點放入水中各一次,記錄其尋找到隱藏在水面下平臺的時間(逃避潛伏 期,escape latency)。空間探索試驗是在定位航行試驗后去除平臺，任選一個入水點將大鼠放入水池中,記錄其在120s內(nèi)的游 泳軌跡,考察大鼠對原平臺的記憶。可視平臺試驗是將平臺露出水面以使動物能夠看見平臺、毫無困難地直接游向平臺，說 明動物的游泳能力和視力均正常，不影響前面兩部分的實驗結(jié)果。 

實驗原理

雖然老鼠是天生的游泳健將，但是它們卻厭惡處于水中的狀態(tài)，同時游泳對于老鼠來說是十分消耗體力的活動，他們會本能 的尋找水中的休息場所。尋找休息場所的行為涉及到一個復雜的記憶過程，包括收集與空間定位有關的視覺信息，再對這些 信息進行處理、整理、記憶、加固、然后再取出，目的是能成功的航行并且找到隱藏在水中的站臺，最終從水中逃脫。

Morris水迷宮的組成部分

1、大鼠圓形水池，直徑160cm（小鼠1米），高50cm，水深30cm，池底黑色，水溫保持在23±2℃；池壁上標記四個等距 離點N、E、S、W作為試驗的起始點，分水池為四個象限，任選—象限在zhong央放置平臺(平臺與池壁圓心距離相等)；平臺黑 色，直徑12cm，高29cm，沒于水下1 cm，使平臺不可見。水池周圍貼有豐富的參照線索(如三角形、四方形、圓、菱形等 幾何圖形置于各個象限)且保持不變，供大鼠用來定位平臺。

2、遮光簾可有效遮蔽雜散光進入試驗區(qū)域。采用遮光簾和間接光源避免光對圖像采集時的干擾。

3、自動錄像記錄系統(tǒng)：包括攝像機、監(jiān)視器、計算機（裝有圖象采集卡及分析軟件），攝像機裝于水池上方約3米處，并與 監(jiān)視器和計算機相連接。實現(xiàn)了實驗過程的自動化，避免了人工計數(shù)引入的主觀誤差和對實驗動物的干擾，增加了實驗結(jié)果 的真實性和可靠性；可在星光條件（0.01Lux）下進行視頻分析（包括實時分析），對動物的干擾更小，星光條件符合嚙齒 類動物（例如大鼠、小鼠）的生活習性；

4、電腦及分析軟件：提取出Morris水迷宮實驗中實驗動物的運動軌跡，并據(jù)此計算出豐富的行為學定量指標，增加了實驗 結(jié)果的可信性；實驗結(jié)果可直接生成Excel文件，便于SPSS、SAS等分析統(tǒng)計軟件中作進一步分析處理。

提供指標

○總路程 ○平均速度 ○上臺時間（潛伏期）○運動軌跡圖（.BMP格式）○四個象限逗留的時間和路程

  應用領域?qū)W

習記憶、老年癡呆、海馬/外海馬研究、智力與衰老、新藥開發(fā)/篩選/評價、藥理學、毒理學、預防醫(yī)學、神經(jīng)生物學、動 物心理學、行為生物學及時辰生物學等多個學科的科學研究和計算機輔助教學（CAI）。

實驗方法

1、定位航行試驗：嚙齒類動物**次游泳時,一般不會找到藏于水面下的不可見的站臺。若動物在入水游泳60～90s以內(nèi)仍未 能找到水池中的站臺或未能爬上站臺時,實驗人員可將動物引導置于站臺上站立10～30s,使動物體會站在站臺上的感覺,這樣 從**次開始,學習成績就能迅速提高。動物爬上站臺后,讓動物在站臺上站立5～10s。將大鼠從站臺上拿下來,休息30～60s以 后再進行下一次訓練。在一般情況下,正常大鼠在經(jīng)過3～5個實驗日訓練后,很快就學會以zui快佳的軌跡搜索到站臺的確切位置。

試驗共歷時5天，每天定于固定時間段訓練4次。訓練開始時，將平臺置于**象限，從池壁四個起始點的任一點將大鼠面向池 壁放入水池。自由錄像記錄系統(tǒng)記錄大鼠找到平臺的時間和游泳路徑，4次訓練即將大鼠分別從四個不同的起始點（不同象 限）放入水中。大鼠找到平臺后或120秒內(nèi)找不到平臺(潛伏期記為120秒)，則由實驗者將其引導到平臺，在平臺上休息10 秒，再進行下一次試驗。每日以大鼠四次訓練潛伏期的平均值做為大鼠當日的學習成績。

有時鼠可能會在10～30s間隔時間到達之前從站臺上掉下或跳入水中繼續(xù)游泳。一旦這種情況發(fā)生，則將鼠重新放回站臺， 并重新計時，使時間間隔到達（10～30s）。這樣可以確保每只鼠在每次實驗后有相等的時間來觀察和獲取空間信息。

2、將動物移開、擦干。必要時將動物（尤其是大鼠）放在150W的白熾燈下烤5min，放回籠內(nèi)。每只動物每天訓練4次，兩 次訓練之間間隔15~20min，連續(xù)訓練5d。

3、空間探索試驗： 定位航行試驗結(jié)束24h后，撤除站臺。然后任選一相同入水點將鼠放入水中，記錄鼠在120s內(nèi)的游泳路 徑，記錄鼠在目標象限的停留時間和穿越目標象限的次數(shù)，觀察受試鼠的空間定位能力，及在空間探索過程中的變化規(guī)律。 在電腦屏幕上用圓形環(huán)標記出站臺原所在位置，這樣可以記錄穿越原站臺所在位置的次數(shù)。

4、可視平臺試驗：將平臺露出水面以使動物能夠看見平臺。動物放入泳池后如毫無困難地直接游向平臺，說明動物的游泳 能力和視力均正常，可以開始實驗。

注意事項

morris水迷宮具體實驗操作步驟評析

1、水溫：水的溫度要求實驗過程中恒溫。大鼠溫度范圍一般為23± 2℃（小鼠可能低 些在18~22℃）。水溫對潛伏期影響很大，特別是大鼠，如果溫度過高，大鼠在游幾次后漸漸適應了迷宮環(huán)境，它就會把迷 宮當“浴盆”了，放進去以后，就漂浮不動；如果水溫過低，大鼠體溫下降很快，體力也會耗散太多，大鼠游泳能力不能堅持 很久，就會出現(xiàn)游幾次潛伏期突然增大的現(xiàn)象。甚至有些老鼠會出現(xiàn)較明顯的應激反應，比如說會出現(xiàn)抽筋，腹瀉現(xiàn)象。水 溫一般保持25度左右，另外氣溫也會導致水溫偏差過大，應人為的調(diào)節(jié)水溫。所以就要求在水池的底部裝有可以恒定保持水 溫的加熱棒或者其他加熱裝置了。

2、光源：要保證水池水面上沒有光影，主要是要避免光線在水面的反射問題，以免留在水面的光照影子被軟件的采集系統(tǒng) 將光影和鼠的影子混淆；如果是白色的水池背景，就可以在水池上方用兩根條形的發(fā)散日光燈，這樣可以減少反射光在水面 的背影；如果是黑色的水池背景，就在水池四個象限的上方放置4個60瓦的燈泡或25瓦的管燈，不用功率特別大的燈。燈泡 的高度應該足夠高，不能被攝像頭捕獲到。另外還可以在水池四周裝一圈簾子（顏色一般是黑色、淺藍色或者白色），這樣 可以將光的影子擋住，又保持一定的透光度。同時也可以減少外界的人站在水池旁邊某個地方或走來走去，對大鼠形成一個 不定的空間參照物。

3、空間線索（參照物）：水池應該置于一個較大的房間內(nèi)，池壁上懸掛兩個以上物體作為近距離視覺參照物，并在水池外 房間內(nèi)有多種遠距離視覺參照物。比如幾何圖形（正方形、三角形、圓形等）懸掛于水池以外的墻上，高度是必須讓大小鼠 在游泳的時候看的見的范圍，所以應該在其視平線以上，這些幾何圖形可以是寬5cm至15cm塑料板制成，高度是必須高過 站臺,可以用1m的線掛在水池周圍；這些幾何圖形一般涂成黑色，因為嚙齒類動物對黑色比較敏感；這些幾何圖形一般不少 于3個。另外實驗室環(huán)境是一個十分重要的因素,實驗室的設備、儀器、工作臺、椅子、門窗和燈具等陳設的位置和實驗人員 進行實驗操作時所站立的位置都可能被大小鼠看見，如果移動會影響實驗結(jié)果。因為動物有時會常常利用實驗室內(nèi)固有的環(huán) 境作為它搜索目標時的參照物。

4、對比食物驅(qū)動的模型（如放射臂迷宮），水迷宮實驗的*大優(yōu)點在于，動物具有更大的、逃離水環(huán)境的動機。而且不必禁 食，特別適合老年動物的測試。加上它對衰老引起的記憶減弱尤其敏感，因此，水迷宮*常用于老年動物記憶的研究。 morris水迷宮具體實驗操作步驟評析

5、每天在固定時間測試。操作輕柔，避免不必要的應激刺激。

模型評價水迷宮 動物行為學實驗

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