测试认知功能的行为学评价方法

来源:《神经疾病动物模型制备理论与技术》 发布时间:2019年08月22日 浏览次数: 【字体: 收藏 打印文章

(一)Morris水迷宫实验

实验装置为一个盛有不透明液体的圆形水池,水池的大小国内外各实验室不尽相同。以水池边缘相等分布的4个点作为入水点,这样圆形水池就被等分为4个象限,一个小平台位于某一个象限内,一般在水面下1~2cm。水中加入某种不影响实验的物质以使水变得不透明,常用牛奶或二氧化钛悬液或无毒的白色乳胶涂料,也有学者在水面上撒一层大小相似的泡沫颗粒。实验一般分为定向航行实验和空间探索实验两个阶段。①定向航行实验:随机选择入水点,将动物面向池壁放入水中,允许动物用60s或120s找到隐藏在水下的逃避平台,也有学者用180s,找到平台后允许其在平台上停留30s,如果在规定时间内找不到平台,实验者帮助其找到平台并允许其在平台上停留30s。每天实验2~4次,持续4~5d。②空间探索实验:移出平台,让动物自由游泳,时间限制为30s或60s,整个实验过程均用摄像系统进行实时监控,并记录动物的运动轨迹、找到平台所需的潜伏期及在各象限内的停留时间,实验连续12d。Morris水迷宫实验的用途是多方面的,不仅可以研究顺行性遗忘和逆行性遗忘,而且可以比较空间参照记忆和空间工作记忆。此外,还可以将TBI的记忆缺陷与运动、动机或感觉缺陷区别开来。

(二)放射状迷宫实验

目前常用的放射状迷宫多为8条臂,也有学者采用12条臂或16条臂的迷宫,臂长和臂宽根据实验者的习惯而定,多为50~60cm长、10cm宽,在每条臂的末端放置一个食物盒。为防止动物不经过中央平台而从一条臂直接进入相邻的另一条臂或者从迷宫中逃离,迷宫一般距离地面50cm以上。实验场所为一个采光良好并有明显视觉标志物如门、窗、柜子等的房间,以便给实验动物提供空间参照物。实验方案很多,其中最常用的有以下两种:①在所有臂上的食物盒中都放有食物,把实验动物放置在中央平台上,记录动物进入放射臂的正确次数(未探索过的臂)及错误次数(已探索过的臂),此方案主要反映了动物的工作记忆。②在其中几个臂的食物盒中放置食物,记录动物进入放射臂的正确次数(进入有食物的臂)和错误次数(进入没有食物的臂),此方案主要反映了动物的空间记忆。

(三)Y形迷宫实验

Y形迷宫实验用于工作记忆评测。收集第一个实验的信息以保证第二个实验的成功。大多数版本,这一任务允许动物接近一个迷宫的分支,以获取食物;在第二个实验中动物可以接近两个迷宫分支,但如果进入相反的分支,只能获取一个食物回报。再次进入已访问过的分支(第一个实验中)记为一次错误。工作记忆成分是动物必须记忆哪个分支在第一个实验中已进入过。以便在第二次实验时进入相反的分支。通过延长两个实验的时间间隔来增加任务难度,但随时间延长,准确信息会下降。低体温治疗可改善此任务技能,并降低工作记忆出错率。

(四)跳台实验

跳台实验的实验装置为一被动回避反射箱,大小因实验者习惯而不同,内有一平台作为回避电击安全区,底部为栅栏,栅栏与一刺激器连接,刺激器可对动物足部进行电刺激。实验开始时,将动物置于平台上适应3min或5min,然后给予电刺激,动物跳至栅栏上即受电击,其正常反应是跳回平台,记录动物跳下平台的潜伏期(step down latency, SDL)和逃避回平台上的潜伏期(escape latency, EL),筛选SDL和EL,将2~60s的敏感动物纳入实验组,实验时训练5min或10min使其获得记忆。24h后检测其记忆能力,将动物重新放回到平台上,记录SDL及3min内的错误(从平台跳下)次数以评价动物的学习记忆能力。跳台实验常用于TBI动物模型伤后的行为学评价。TBI影响可能涉及学习记忆的许多脑区,迷宫实验检测了经海马加工处理过的认知行为,而被动回避实验(跳台实验)检测的认知行为不依赖于海马的加工处理。

(五)避暗实验

实验装置分为明暗两室,两室之间有一直径为3cm大小的圆洞,暗室底部铜栅接电。训练时先将小鼠放入反应箱中适应3min,然后暗室底部铜栅通40V、50Hz交流电。将小鼠背对洞口放入明室,小鼠进入暗室则受到电击。训练时避暗潜伏期大于180s者弃去不用。24h后再次将小鼠放入明室,记录5min内第一次进入暗室的时间(潜伏期)和进入次数(错误次数)。如果5min时小鼠仍未进入暗室,错误次数记为0次,潜伏期记为300s。

(六)旷场实验

旷场实验是评价啮齿类实验动物运动功能和焦虑状态的经典方法。操作者将小鼠小心放入旷场正中格,用摄像系统记录动物5min的行为变化,包括水平运动(穿越外周格数和穿越中央格数)、垂直运动及粪便粒数;其中,4只爪子均进入一格方可记录水平运动1次,两前爪腾空或攀附墙壁方可记录垂直运动一次。实验环境由2台15W红色白炽灯提供照明;每只动物实验结束后清除粪便,用70%乙醇喷洒旷场底部并用洁净纱布抹干,以免前一只动物的残留气味对本次实验造成影响;实验共进行2次,间隔1周,实验结束后由不熟悉实验设计人员进行数据提取录入。

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