动物实验常见的行为学检测方法—学习记忆行为实验

在神经学科的研究中，常常使用模式动物进行相关研究，常用的模式动物就是大小鼠。但在实验过程中，小鼠并不能直接和我们沟通，那么我们怎样了解小鼠的状态和情绪呢？这就需要动物行为学实验。

动物行为学实验是神经科学研究领域的重要组成部分，主要侧重于科学客观地评价各种条件下的动物行为。动物行为学实验种类繁多，研究不同的疾病模型时，研究人员需根据关注的具体行为选择合适的研究手段。动物行为学实验可以分为学习记忆类、情绪类、社交行为实验、痛觉测试类和运动行为实验等，其中许多实验需要借助特制的仪器、记录及分析系统。

本章我们先来了解学习记忆行为实验

学习记忆行为实验可以有效评估小鼠的学习能力和记忆能力。通过横向或纵向比较，我们可以明确小鼠在不同变量影响下或不同时期的学习记忆能力。常见的学习记忆行为实验有迷宫实验和新物体识别实验。

学习记忆行为实验主要包括Morris水迷宫、Y迷宫、T迷宫和新事物识别。

Morris水迷宫

Morris水迷宫（Morris water maze, MWM）实验是一种强迫实验动物（大鼠、小鼠）游泳，学习寻找隐藏在水中平台的一种实验，主要用于测试实验动物对空间位置感和方向感（空间定位）的学习记忆能力。在世界上已经得到广泛的认可，是医学院校开展行为学研究尤其是学习与记忆研究的首 选经典实验。

适用动物模型：阿尔滋海默症模型（AD）、创伤性脑损伤模型（TBI）、脓毒症小鼠模型认知障碍、抑郁模型大鼠。

具体方法我们以小鼠为例进行讲解

获得性训练（5天）：

1. 将小鼠头朝池壁放入水中，放入位置随机取东、西、南、北四个起始位置之一。记录小鼠爬上平台所需时间（s）即逃避潜伏期（EL）。（在前几次训练中，如果这个时间超过60s，则引导小鼠到平台。）让小鼠在平台上停留10s；

2. 将小鼠移开、擦干。必要时将小鼠放在150W的白炽灯下烤5min，放回笼内。每只小鼠每天训练4次，两次训练之间间隔20min, 每只小鼠4次训练的平均成绩为平均逃避潜伏期，连续训练5天。

探查训练（1天）：

在获得性训练后，将平台撤除，开始60s的探查训练。将小鼠由原先平台象限的对侧放入水中。记录小鼠在目标象限（原先放置平台的象限）的时间和进入该象限的次数，以此作为空间记忆的检测指标。

对位训练（4天）

将平台放在原先平台所在象限的对侧象限，方法与获得性训练相同。每天训练4次。每次记录找到平台的时间（s）和游泳距离以及游泳速度。

对位探查训练（1天）

对位训练结束后的第二天进行，方法与探查训练相同，记录小鼠60s内在目标象限（平台第二次所在区）所花的时间和进入的次数。

逆转训练

测定小鼠的工作记忆（working memory）。探查训练结束后开始逆转训练。将平台放在原先平台所在象限的相反象限，方法与获得性训练相同。每天训练4次。每次记录找到平台的时间和游泳距离以及游泳速度。

逆转探查训练

最后一次逆转训练的第二天进行，方法与上述探查训练类似；记录小鼠60s内在目标象限（平台第二次所在区）所花时间和进入该区的次数。

学习和记忆能力评估：记录测试小鼠在每个象限中花费的时间、在训练过的平台位置上经过的次数、在未训练的象限中的相应区域中花费的时间和游泳速度。通过记录测试小鼠找到平台的潜伏期、小鼠在目标象限的游泳时间以及穿过平台的次数，进行比较来评估探索试验中测试小鼠的学习和记忆能力。

Y/T迷宫

Y型迷宫法可同时观察动物的逃避条件反射能力和工作记忆能力。

适用动物模型：帕金森动物模型（PD）、AD模型、抑郁大鼠模型、2型糖尿病模型

Y迷宫的应用：Y迷宫实验主要通过灯光和电刺激，使动物形成回避条件反射，观察和记录动物的回避条件反应能力和空间辨别能力，分析和推断动物的学习、记忆和空间认知等方面的能力。

我们先来讲一下逃避条件反射测定

预实验将动物放入Y迷宫中适应3-5min，给予电击，直到动物对3个臂均进行了探索。选择对电击反应比较敏感、运动活跃、逃避反应迅速的动物供测试，淘汰反应迟钝或者过于敏感的动物。

逃避条件反射测定实验前先将动物放入Y迷宫熟悉3-5min，任选一臂作为起步区（动物所在的臂），剩下的二个臂中任选一臂作为安全区。安全区灯亮后持续15S，同时另外二个臂给予电击，训练动物跑到安全区。动物至安全区后熄灯休息30S，开始下一次操作。每次实验在每只大鼠上重复20-30次为一轮。实验需在黑暗、安静的环境中进行。凡大鼠受电击后10S内一次性从起步区逃至安全区的反应称为“正确反应”，否则为“错误反应”。正确反应率达到90%以上为学会标准，电击次数越少，学习能力越强。针对不同的实验可用专门的软件设定各持续时间的值。

空间学习能力测定任选一臂作为“起步区”，另选一臂作为“新颖区”。第一次测试时，将动物背朝中央放入“起步区”，同时关闭“新颖区”，让动物在2个臂中自由探究10-15min；1小时后进行第二次测试，将动物再次背朝中央放入“起步区”，同时打开“新颖区”，让动物自由探究5-10min。

新物体识别

新物体识别实验是一种广泛使用的研究记忆神经生物学的工具。啮齿动物有一种自然的倾向，会花更多的时间探索新物体而不是熟悉的物体。此外，它们可以探索出熟悉物体在新位置增多和呈现的时间顺序。它较迷宫实验的突出优势是不需要长期的训练。

适应期 小鼠在实验装置内(无物体)自由运动10分钟

熟悉期 在装置中放入2个相同的物体(A和B，确保物体没有气味且固定无法被移动)，物体距离两侧壁约10cm(给予实验动物探索空间)。

将小鼠背朝物体放入装置中，用摄像设备及软件来纪录小鼠在每个物体上的探索时间(以嘴或者鼻子接触到物体和凑近物体约2-3cm范围都算对物体的探索)，在5min内测定动物探索每个物体的次数、时间和距离。

测试期 一般选择第二阶段完成后的1h作为检测记忆的时间间隔。将两个相同物体中的一个物体替换成一个不同的物体放入装置中(AC或BC)，同样将小鼠背朝物体从距物体等距离处放入装置中5min。