国内大鼠Morris水迷宫实验现状与分析_封敏

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辽宁中医杂志2011年第38卷第11期

国内大鼠Morris水迷宫实验现状与分析

1，2111

封敏，卢圣锋，张承舜，余曙光

（1.成都中医药大学，四川成都610075；2.怀化医学高等专科学校，湖南怀化410008）

摘要：Morris水迷宫实验是评价动物学习记忆能力的经典行为学实验。分析近5年国内大鼠Morris水迷宫实验

的现状，指出在实验方案和参数选择中所存在的问题，并结合国内情况和NatureProtocols推荐方案，提出了一套实验参考方案。

关键词：大鼠；Morris水迷宫中图分类号：R－33文献标识码：A文章编号：1000－1719（2011）11－2170－03学习记忆障碍疾病是现代医学的治疗难点也是神

中医药在学习记忆障碍疾病如阿经科学的研究热点，

尔兹海默病、血管性痴呆等的防治中占有重要地位，对其治疗机制的研究亦逐步开展。在神经科学领域，评估药物或疗法对动物学习记忆功能的影响主要采用行为学实验。Morris水迷宫实验是其中的经典实验之

近年来在中医药研究中也应用得越来越多。它是一，

一种强迫实验动物游泳，学习寻找水下平台的实验，于1981年由英国心理学家RichardG．Morris设计，主要用来评价动物的空间学习记忆能力。Morris水迷宫实

具有可靠的敏感性，且操作简验能提供较多实验指标，

便。因其包涵的内容较多，在实验过程中也易受多种因素的干扰，实验方案和指标的选择不当可导致实验

为主题词，检索结果的失真。笔者以“Morris水迷宫”

CNKI、VIP、万方数据库中近5年发表在核心期刊的相关文献，分析目前国内大鼠Morris水迷宫实验的现状，结合NatureProtocols的推荐方案进行相应探讨，以期为实验者提供一定参考。1实验设备

Morris水迷宫由圆形水池、平台、动物和视频追踪系统组成。训练强度相同的情况下，水池大小是决定动物学习记忆任务难度的重要因素。在国外，大鼠Morris水迷宫实验中直径（2±0.2）m的水池应用较［1－3］［4－11］

，。CharlesVVo-多国内以（1.5±0.1）m多见

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收稿日期：2011－03－01

基金项目：国家自然科学基金资助项目（81072866）；四川省青年科技基

金资助项目（09ZQ026－025）

作者简介：封敏（1982－），女，湖南永州人，讲师，博士研究生，研究方

向：针灸对神经康复的作用。

通讯作者：余曙光（1965－），男，研究员，博士研究生导师，研究方向：针

灸作用原理。

rhees等在NatureProtocols上推荐的大小为2.1m［1］。

平台一般用透明PVC材料制成，目前应用于大鼠实验

［4－5，12］

。在国外，5cm平的多为直径10cm的圆形平台

台也被用在大鼠二次反向空间加缩小平台实验（Spa-tialdouble－reversalwithasmallerplatform）中［13］。国

［11，14－15］

，内文献中实验用水的温度以（26±2）℃较多

研究表明当水温和室温（19～22℃）平衡时，大鼠表现

［1］

最佳。文献中常提到在水中加入脱脂奶粉或无毒染［4］

料，目的是使水变浑浊、隐藏水下平台，也为了视频追踪的需要，加入奶粉亦能消除气味线索。由于种系

SD差别，并非所有大鼠都适用于Morris水迷宫实验，

大鼠和Wistar大鼠是目前国内主要使用的品种，雄性

［4，7，16］

，应用多于雌性有实验表明，同龄大鼠中雄性成

［17］

绩优于雌性。Morris水迷宫实验环境要求安静、光

空间参考物充足，以排除听觉诱导作用，线柔和平衡、

利于大鼠的视觉参考学习和视频追踪系统的良好工

作。实验者如暴露在动物视野之内，则应在实验过程中保持位置固定。2实验方案

定位航行实验和空间探索实验是Morris水迷宫实验最基本的程序，此外还有适应性训练、可视平台实验以及其他附加实验等。国内进行较多的程序是适应性训练、定位航行实验和空间探索实验。

适应性训练能减少应激因素（水环境、抓取等）对

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辽宁中医杂志2011年第38卷第11期

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，“游泳路程”。“累相比之下能更好消除速度的影响

是动物到平台距离的总和，通常由计算积游泳距离”

最后相加，可评价动物机每一秒或每几毫秒测量一次，

。“朝向角”是动物入水游泳轨迹跟目标的接近程度——平台”连线所成的夹开始游泳的方向与“入水点—

“初始角”。有研究表明“逃避潜伏期”、“游角，故又称

“累积游泳距离”和三指标相关程度较高，而泳路程”

［1］

“朝向角”弱于前三者。“搜索策略”也是国内应用较多的指标，将其分为四个方式，搜索效率由高到低

［35－36］

。国外尚有趋向式、随机式、边缘式为：直线式、

［2］

。“学习七型的分法，效率最高直线式，最低趋触式［2］

（slopeoflearning）是一个较新的指标，坡”由“逃避潜伏期”而获得线性回归曲线，用来检测学习效应和

在神经可塑性和神经损伤研究中有重要价学习速度，

值。

，“穿越平台次数”空间探索实验中使用最频繁。

然而实验中，动物穿越平台的发生率较少，甚至为0，尤其是平台缩小或者水池较大的时候，计算机有时亦会发生漏计的情况，用其来评价动物的空间记忆能力

。“穿越有效区次数”或许可以弥补就可能造成假象

，“有效区”这一缺陷是以平台为中心增加一定半径后

“穿台次数”扩大了平台面积。而或许还的圆形区域，

。“原平台象限游泳路可用于动物记忆精度的检测

”、“原平台象限游泳时间/总时间”的使用程/总路程

“穿台次数”。它们是将动物在原平台象限游仅次于

泳的路程或时间除以总路程或总时间所得到的比值。“平均游泳距离”是动物游泳总距离与游泳时间的比

“原平台象限游泳路程/总路程”、“原平值。研究表明

”、“平均游泳距离”和“朝向台象限游泳时间/总时间

［1］

“穿台次数”角”是比更可靠的指标。其他还有如

“首次到达原平台时间”等。4小结

从文献分析可知，国内Morris水迷宫实验尚存在一些问题，如操作程序差异较大，忽视控制程序的重要

指标选择存在缺陷等。这些问题可能导致不同实性，

验得到的结果无法进行较好比较，甚至造成某些实验

也结果失真。一些文献对实验过程的描述不够清楚，

让读者无法评估实验质量。

实验程序的选择，应充分考虑自身设备的情况。再者，对实验者而言，理想的操作程序应该简便而高效。我们在实验中发现，可视平台实验能起到较好的适应训练作用，额外的训练程序可以省略。关于实验

动物在一段时间的学习后，其认知成绩会强度的问题，

达到极限不再上升，极限以后的训练对于实验者来说

尤其在受试动物较多的情况下会大大加则是多余的，

国外的动物学习时间少于国重实验负担。相比之下，

内，省时省力的实验程序能减轻实验者负担，缩短实验进程。是否进行附加实验，取决于实验目的，难度增加的任务对动物轻微认知障碍的检测更为敏感。国内实

有的实验者验在指标的选择上与国际存在一些差异，

以致未能选取可靠性最高者，忽略了指标本身的缺陷，

或者指标使用过于单一，这些都可能造成实验结果的偏差。

通过对国内Morris水迷宫实验的现状分析，参照NatureProtocols方案，建议：大鼠水迷宫实验时应选择

正式实验的干扰，国内进行较多。一般在正式实验前

大鼠面朝池壁放入水中，游泳120s后，放入一天进行，

［14，18－19］

。包含平台停留的训温暖干燥的笼子结束训练

［20］

练还能加快动物对水迷宫任务的学习。

因所需要的动物能力、动机、策略都与正式实验相同，可视平台实验常被用作控制程序，评估非空间参考

排除运动、感觉缺陷等对认知成绩的影响。学习因素，

平台置于水面上2cm或虽低于水面，但在其上方置一

其余操作与正式实验相同。在国内，可视平台实小旗，

少数采用过的实验以都将其验尚未受到应有的重视，［11，21－23］

。然而，放在正式实验之后进行在正式实验之

还能前进行不仅能排除动物的非空间参考因素干扰，剔除由于运动或感觉缺陷不能完成水迷宫任务的动

达到动物筛选的目的，最大程度保证正式实验成绩物，

的真实性。

定位航行实验又叫隐匿平台实验，是动物通过空间视觉线索找到水下平台，从水中逃生的程序，用于动物

Nature空间学习能力的检测。鉴于实验条件的差异，

Protocols推荐大鼠定位航行实验时间为：半径1.2m水

2.2m水池5天，4个不每只动物每天4次实验，池3天，

同方位各一次，单次游泳时限120s，实验间隔时间（ITI）15s。国内不同实验间操作程序差异较大。目前，国内水池以直径（1.5±0.1）m较多，时间从2天到6天不［5，7，23－25］［5－6，8，26］27］

，、8［24，每天实验次数亦有2～4次次等

［18，28］

。动物单次等，其中8次×4/5天的程序较为多见

［4，10，21，29－30］［5，11，24］

，以120s最多。游泳时限有60s到180s

［6，27］

实验间隔时间15s～30min不等，其中15s对动物空

［1］

间学习最有利。

空间探索实验评价动物空间记忆能力。国内实验操作与NatureProtocols基本一致：实验在最后一次定

撤除平台，大鼠自由游泳位航行实验后24h进行，

60s［1］，每只动物进行一次。也有部分实验在定位航行

［31］［14，32］

。实验后48h进行的，游泳时间亦有120s的

Morris水迷宫实验还有很多附加除以上程序外，

如反向空间实验、二次反向空间加缩小平台实验程序，

等。反向空间实验将平台移至与原平台呈180°的位

动物入水方位也相应调整到与原方位呈180°的地置，

24h后进行空间探索实方，余操作同定位航行实验，

［1，13］

。反向空间实验可以检测动物的再学习能力。验

二次反向空间加缩小平台实验将平台再次移回至最初

位置（原定位航行实验的位置），并且缩小平台面积（如直径10cm减至5cm），余操作不变。本实验增加

除检测动物再学习能力外还可观察动物了实验难度，

学习记忆的精确程度。在国外，反向空间实验近年来

［33］

国内进行尚少。有增加的趋势，

3实验指标

Morris水迷宫实验可提供众多指标，有统计目前

、国内采用最多的是定位航行实验的“逃避潜伏期”

“搜索策略”、“游泳距离”和空间探索实验的“穿越平

”、“原平台象限游泳路程/总路程”、“原平台象台次数

［34］

限游泳时间/总时间”。

，“逃避潜伏期”定位航行实验中是应用最早和最

多的指标，它是动物从入水到爬上平台的时间。其优点是采集方便，在没有视频追踪设备的情况下，也可手动记录，缺点是易受动物游泳能力（如速度）的影响。

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直径2.1m左右的水池，水温19～22℃。如现有设备

建议应选实验程序及其顺为直径1.5m左右的水池，

4次/d；（2）定位航序为：（1）可视平台实验3～4天，

4次/d；（3）空间探索实验1次，于最行实验3～4天，

后一次定位航行实验后24h进行。在实验指标的选择

、上，较可靠指标为：定位航行实验的“逃避潜伏期”

“游泳路程”、“累积游泳距离”“搜索策略”；空间探和

“原平台象限游泳路程/总距离”、“原平台象索实验的

”、“平均游泳距离”；建议多个指限游泳时间/总时间

标联合使用，相互印证。其他附加实验和指标可根据

不同年龄实验者的目的选取。我们在实验中还发现，

段的大鼠学习速度有所不同，其所需的训练强度亦不相同，加之本实验会导致动物体力、体温的快速丧失，不同年龄段大鼠尤其是老年大鼠的实验程序是否应不同，目前尚无研究。

本文主要从实验方案和指标选择方面探讨大鼠Morris水迷宫的实验过程，未涉及数据的处理和分析，也未涉及小鼠的实验操作。总之，在中医药防治学习

高质量的Morris水迷宫实验记忆障碍疾病的研究中，

将会是一个强大的行为学检测工具。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5x3j.html