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部分學習記憶的行為學方法研究及其應用
點擊次數:95 發布時間:2021-03-18

摘 要:本文介紹了部分行為學相關的儀器及其使用方法,以學習記憶為中心從儀器的構造組成、實驗原理、使用方法、研究領域等方麵對其進行了總結。文章從以上幾個方麵對部分行為學儀器進行了進一步探討,為其在學習記憶等相關研究提供近一步證據。

關 鍵 詞:學習記憶;行為學;研究;應用

 

學習和記憶是腦的高級功能是各種認知功能形 成的基礎隨著科技的發展為了進一步了解學習記憶的機製不斷湧現出各種先進的實驗技術和方法本文將重點探討目前常用的生物機能學實驗儀器相關的行為記憶研究實驗方法及其應用對部分行為學儀器及使用方法作一簡要的綜述以期為相關方麵研究人員提供一些相關信息

1 開場活動實驗箱

開場活動實驗箱( Open field test) 可用於評價抑 鬱模型黑質損傷下丘腦垂體腎上腺軸的研究中醫 的電針療法研究等1開場活動實驗箱是由長 62. 5 cm 74 cm 51 cm 的黑色不透明塑料板長 方體構成其中一側板上有 2 個透明帶下麵的用於小鼠的行為學觀察上麵的用於大鼠的行為學觀察在這一側麵外配有反光鏡區域中央區頂部裝有 2 個燈管上麵配有視頻監測係統可以通過攝像頭觀 察動物的活動情況實驗通常設定單次總時間 默認為 300 s實驗人員可自行設定實驗的數據采集時間應大於等於 3 s本儀器能精que定量在設定的時間內自動監測動物活動對動物的自發活動進行二維測定能定量測定藥物對中樞神經係統的興奮與鎮作用對新環境的適應能力評估動物的運動能力 焦慮前後及給藥前後行為學變化廣泛應用於藥物 藥理學生物生理學行為生物學等的研究中2

2   Y 宮實驗

Y 迷宮主要應用於動物的辨別性學習工作記憶 及參考記憶的測試3Y 迷宮由 3 個完全相同的臂組成: 臂長 30 cm臂寬 6 cm臂高 15 cm每個臂盡頭有食物提供裝置

同時每個臂的末端安有光信號每個臂的下麵由電柵作為地板刺激方式為程控隨機模式

刺激電壓通常在 24 ~ 180 V 之間實驗時根據分析動物取食的策略即進入各臂的次數

時間正確次數錯誤次數路線等參數可以反映出實驗動物的空間記憶能力本儀器廣泛用於行為學和認知實驗中測試動物的空間記憶能力可以全自動探測動物zhi定的時間內動物主動逃避和被動逃避次數4該儀器可用於學習記憶老年癡呆智力與衰老新藥開發/篩選/評價的研究廣泛應用在藥理學毒理學預防醫學神經生物學動物心理學及行為生物學等多 個學科及計算機輔助教學等領域是醫學院校開展行為學研究尤其是學習與記憶研究的經典實驗

3  T 迷宮實驗

T 迷宮通過食物誘導實驗方式進行動物學習記憶的實驗5T 迷宮與 Y 迷宮非常相似

也是由 3 組成分別為: 選擇臂( 臂長 26. 6 cm臂寬 7. 6 cm 臂高 15 cm)

起始臂( 臂長 36. 4 cm臂寬 7. 6 cm 15 cm) 和準備區( 臂長 9. 8 cm

臂寬 7. 6 cm臂高 15 cm) ,每個臂盡頭有食物提供裝置直徑 2 cm 1. 2 cm但與 Y 迷宮的主要區別是 T 迷宮未提供獎懲條件完全利用動物探索的天性因此能大可 能地減少影響實驗結果的混雜因素T 迷宮通過食物誘導進行動物學習記憶實驗采用視覺相關的分析 方法對動物的行為進行分析獲得動物根據誘導後的 行為數據6是醫學院校研究行為學認知實驗 習記憶藥理學毒性作用等較好的實驗方法

4 高架十字迷宮

高架十字迷宮( High plus maze) 是利用動物對新 奇環境的探究性和對高懸敞開臂的恐懼形成矛盾衝 突行為來考察動物的焦慮狀態高架十字迷宮是由 兩條相對開放臂( 臂長 30 cm臂寬 6 cm臂高15 cm) 和兩條相對閉合臂( 30 cm 6 cm 0. 6 cm) 及中央區( 6 cm × 6 cm) 連接而成高架十字 迷宮高架高度為 50 cm齧齒類動物由於嗜暗性會 傾向於在閉臂中活動但出於好奇心和探究性又會在 開臂中活動在麵對新奇刺激時動物同時產生探究的衝動與恐懼這就造成了探究與回避的衝突行為從而產生焦慮心理而抗抑鬱藥物能明顯增加進入開臂的次數與時間7高架十字迷宮廣泛應用於新藥研發藥理學毒理學預防醫學神經生物醫學動物心理學及行為生物學等多個學科的科學研究領域

是開展行為學研究尤其是焦慮抑鬱研究的經典實驗

5 高架零迷宮

高架零迷宮是在高架十字迷宮的基礎上發展而 來的裝置它結合了傳統和革新的行為學檢測方式用於焦慮分析8高架零迷宮是一個高架的環形平 平台上相對稱地設置了兩處圍欄和兩處開放區 其跑 6 cm外直徑為 45 cm 33 cm高架高度為 50 cm高架零迷宮的這種設計 方式消除了傳統高架十字迷宮的平台區不用計算動物在平台上的時間相對而言可以讓動物處於不間斷的探索中本儀器用於測量動物的焦慮程度即動物在閉臂停留時間與開臂停留時間的比值; 同時係統 還可以測量進入各區域的次數停留時間以及探頭次 數等重要的行為數據高架零迷宮是醫學院校研究實驗動物抗焦慮致焦慮藥物藥理的重要實驗手段

6 水迷路實驗箱

水迷路實驗分析係統是一種強迫實驗動物( 小鼠) 遊泳學習尋找隱藏在水中平台的一種實驗水迷路實驗箱是由高級醫用有機板製作而成外形尺寸長為 80 cm寬為 60 cm高為 22. 5 cm迷路路 徑寬度為 7. 6 cm終點台階高度為 9 cm水迷路實驗箱實現了水迷路學習記憶自動探測法可自動測定 小鼠在水迷宮中進入盲區的錯誤次數和達到終點所需時間經實驗證明小鼠連續訓練 4 d80% 的動物可學會辨別反映在短時間內可抵達終點如藥物引 起記憶障礙則到達終點所需時間明顯延長錯誤次數增多水迷路實驗分析係統主要用於測試實驗動 物對空間位置感和方向感( 空間定位) 的學習記憶能力被廣泛應用於學習記憶老年癡呆海馬研究智力與衰老新藥研發藥理學神經生物學等研究領域在世界上已經得到廣泛認可是研究學習記憶的經典實驗

7 八臂迷宮

八臂迷宮( 8-Arm Maze) 用來檢測藥物或大腦受損狀態下學習和記憶方麵的表現它由 8 個完全相同的臂組成這些臂從一個中央平台放射出來所以又被稱為放射迷宮( adial Maze) 9八臂迷宮實驗箱是由高級醫用有機板製作而成外形尺寸: 各臂長度 30 cm

寬度為 6 cm高度為 15 cm喂食槽直徑為 2 cm深度為 1. 2 cm實驗時根據分析動物取食的策略即進入每臂的次數時間正確次數錯誤次數 路線等參數可以反映出實驗動物的空間記憶能力 相對而言八臂迷宮操作簡便可行而且運用計算機視覺分析原理自動偵測完成時間工作臂記憶錯誤次數參考臂記憶錯誤次數現已被廣泛用於學習記

憶認知實驗功能評價

8 Morris 水迷宮

Morris水迷宮是英國心理學家 Morris 20 世紀 80 ( 1981) 代初設計並應用於腦學習記憶機製研究的一種實驗手段在阿爾茨海默病( AD) 研究中的用非常普遍10Morris 水迷宮實驗裝置為一個盛 滿水的圓形水池其直徑大鼠 1. 2 ~ 2 m小鼠0. 8 ~ 1. 6 m水池分成 4 個象限在其中一個象限的液麵下 隱藏著一個直徑 8 ~ 12 cm

的平台平台距離液麵1 ~ 2 cm實驗時水溫一般控製在 24 ℃ 左右Morris 水迷宮實驗主要分為定位航行實驗( Place navigation) 和空間探索實驗( Spatial probe) 兩個階段

本儀器主 要根據實時跟蹤大小鼠運動軌跡可以統計分析實驗動物在 4 個象限內外環經過的路徑和時間6 時段有效率朝向角平均運動速度經過虛擬平台次數虛擬平台停留的時間等參數來分析動物的學習記憶能力11自從 Morris 水迷宮發明以來被廣泛應 用於學習記憶老年癡呆海馬研究智力與衰老新藥研發藥理學毒理學預防醫學神經生物學動物心理學等多個學科的科學研究中

9 巴恩斯迷宮

巴恩斯迷宮( Barnes Maze) 是由美國學者 Carol A Barnes 1979 年發明的用於檢測動物空間記憶能力的裝置12巴恩斯迷宮是由特製醫用有機板製成的一 個圓形平台可旋轉

直徑為 75 cm平台周邊有 18 個等距離圓洞分別用於大鼠和小鼠; 洞的直徑分別為 10 cm 5 cm其中一個洞( 稱為目標洞) 與一個 暗箱( 即目標箱) 相連為了防止實驗動物從迷宮中逃離平台距離地麵至少應該在50 cm 以上Barnes 迷宮實驗係統利用齧齒類動物避光喜暗且愛探究的特性而建立動物獲得的記憶強化是從一個光亮敞開的平台上麵逃往位於平台下麵的一個黑暗狹小的箱裏該箱稱為目標箱動物通過訓練學習並記憶目標箱的位置該模型不需要食物剝奪和足底刺擊對動物的應激性刺激較小; 實驗對動物的體力要求很

能減少因年齡因素所致的體力下降對實驗結果的影響; 實驗需要的時間較少; 能更好的防止其他因素來影響實驗因此在記憶研究中較為常用尤其適 用於與應激相關的記憶研究以及基因敲除小鼠的行為表型研究

10 結論與展望

學習和記憶是大腦的重要功能之一是人類思維 活動的基本環節目前對學習記憶的研究進十分迅速關於學習記憶測定的新方法和新技術更是層出不窮尤其隨著研究的深入實驗者設計的動物模型 不斷改良對實驗的儀器和裝置要求也不斷提高 們將記憶一般分成 3 個階段即獲得鞏固和再現 本文簡要闡述了部分行為學儀器的構造和使用方法 希望大家根據自己實驗的整體情況選擇簡便有效的 方法為學習記憶的研究開辟新的途徑如何把這些 行為學研究方法和醉新的研究技術有效的結合起來 為學習記憶的研究提供更廣闊的思路是今後學習記憶的行為學研究的發展方向。

 

 

 

 

 

 

 

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