(好资料)10_morris水迷宫实验

十、Morris水迷宫实验（一）目的和原理为了研究在疾病条件下空间记忆（Spatial memory）,工作记忆（Working memory）和空间辨别能力（Spatial diariminability）的变化，可采用Morris水迷宫。Morris水迷宫是一种训练大鼠在水箱中游泳并找藏在水下逃避平台的实验方法。由于没有任何可接近的线索以标志平台位置，所以动物的定位能力需应用水迷宫外的结构作为线索。学会是指动物能够在短时间内找到平台。尽管啮齿类动物可以通过非空间策略发现平台，但采用空间策略最有方式，只需少量的实验，就可培养年轻动物的空间策略。（二）实验装置应用于Morris水迷宫的水池是一个圆柱体，大小有两种：一种是Morris最初设计的“经典”水池。这种水池的直径为1.32m,高度为0.60m。第二种为目前改进的水池，直径为2.14 m,高为0.40 m。前一种水池水深为0.40 m，后一种为0.25 m，水池的内部为均匀的乳白色，不得有任何的标记。采用适当的恒温设备使水温保持在261。这两种水池均在各国实验室广泛使用，研究者可根据具体情况，选择其一。水池应放在坚固的平台上，并且有良好的注水和排水设备。一般将水池置于坚固的、可移动支架较好。这样不仅仅便于水迷宫的安置，而且有利于摄像头位置的调整。但是，一旦水迷宫的位置确定，就不要轻易变动，尤其在一轮水迷宫的测试中，位置绝对不能改变。沿水箱边缘相等分布的四个点作为起始点，这样水箱就被分四个相同象限（四分之一园），一个小的平台位于某一个象限的中央。在进行训练（参照记忆）时间（数天），平台必须放在绝对相同的位置。根据实验的不同，平台可以是藏于水面下（水面下1 cm）而不可见（Hidden platfarm），也可以露出水面上（水面上1cm）而可见（Cueing produce），也有采用两个平台（Two platform task），其中一个平台可提供逃避，另外一个一触即下沉，这两个平台都是可见平台，而且外观和高度完全一样。因此,Hidden platform通常采用乳白色，与水池、水（加有牛奶）颜色的一致，使平台藏于水面下而完全看不见。与此相反的是，Cueing produce和Two platform task为黑色或黑白相间的条纹，使平台露于水面之上而醒目。图10-14为示意图。图10-14 Morris水迷宫示意图现代化的Morris水迷宫系统可进行图像的自动采集和分析。这种系统有多种型号，但工作原理和流程大致相似：电视摄像头采集大鼠游泳图像（模拟信号）图像输入到电脑中的图像采集卡图像采集卡进行模/数转换，大鼠游泳的模拟图像转化为数字图像数字图像储存于硬盘中将数字图像进行图像分析，得到有关的测试参数。研究者可根据实际情况自行配置，也可购买成套的水迷宫系统。采购这类系统时应注意：（1）系统应当提供足够的参数，至少要包括大鼠找到平台所需要的总时间（潜伏期）、总路径的长度、在各个象限所停留的时间和路径、大鼠的初始夹角，最后还能绘出大鼠游泳的轨迹。（2）由于电脑技术的飞速发展，软、硬件迅速被更新，以至于用于当初开发水迷宫系统的电脑平台已经被淘汰，因此，相对陈旧的水迷宫系统可能不被购买者所使用的主流电脑所兼容。特别是水迷宫的图像采集卡和电脑的显卡的兼容性是系统兼容的关键。关于水迷宫所处的环境也非常的重要。应当有专门的实验室用于水迷宫测试。水迷宫实验室的物品和水池的位置要固定不动，投放大鼠的实验人员投放完成后，也要待在固定的位置，因为它们都可能作为空间信息（spatial cue）而被大鼠用于作业之中。电脑操作者应当在另外的房间，以减少干扰。水迷宫实验室应当保持安静，光线柔和而均匀。这里特别要强调的是房间的照明布置极为重要。因为光线不仅可作为空间信息被受试大鼠用于作业中，而且可影响观察者记录特别是对图像的自动采集和分析影响极大。据笔者以及Morris等人的经验，水迷宫实验室的照明布置应当有以下几个特点：杜绝室外光线。室外光线的强度和方向无法有效控制，它对室内的照明也无法控制，因此，应避免室外光线照明。室内物品不应当有强反光，不要采用玻璃墙面；不要把光源直接放在水迷宫的正上方，因为这样可能会在水中形成强烈的倒影；也不要把光源直接放在摄像头的下方，因为这样可能会在摄像头中形成高亮度的影像；水迷宫的反光应当是柔和而均匀，不应当有强烈的倒影。总之，不适当的照明布置，可能在摄像头中形成高亮度的影像，电脑可能将这种高亮度的影像当作是受试大鼠的作业轨迹，掩盖了真正的作业轨迹，而使测试失败。Morris等人提供的水迷宫布置方案可供参考。（三）训练方法Morris水迷宫可用来考察大鼠的空间记忆、工作记忆和空间鉴别能力。有各种方法用于研究大鼠的这三种能力。但是，无论是那一种方法，引导大鼠找到平台的线索都包括两种：空间线索和非空间线索。研究者必须证明实验设计已经排除了非空间线索的干扰，大鼠采用的是空间策略发现平台。研究大鼠的空间记忆是Morris水迷宫的基本功能。可通过一系列的训练使大鼠可在10s以内找到藏于水面下的不可见平台。大鼠第一次游泳，一般不能找到平台（60-90s游泳时间），这时可将大鼠直接置于平台上30s，以平台感受所在的空间位置。从二次开始，学习成绩迅速提高，一般经过20次左右的训练，大鼠可在38s内找到平台。Morris等人证明，在训练的早期（18次），大鼠可能采用非空间策略发现平台，而在随后的训练中，大鼠会逐渐采用空间策略，因为这种方式最有效。大鼠一旦获得这种“空间记忆”后，可研究各种因素对“空间记忆”的影响。最简单的方法是比较大鼠接受某种刺激因素前后，潜伏期的改变。另一种常用的方法是考察大鼠的“空间偏好（spatial bias）”。即接受刺激之后的一段时间（数小时或数天），重新进行水迷宫实验，但这时平台已经被移走，水迷宫内不再有平台，大鼠可能在原平台所在象限停留的时间要长一些。这种“隐藏平台”测试不能提供有关“空间辨别能力”的信息。因为在“隐藏平台”操作中受试大鼠只有记住平台所在空间的方位即可完成作业，因此，它反映的是“空间记忆”。所谓“空间辨别”则是要辨别两个相似空间的差异。“双平台”实验应运而生。所谓“双平台”实验室，是在水迷宫中设置两个外观完全一致（排除“视觉辨别”），但位置不同（空间差异）的可见平台。其中一个平台不会沉没（安全平台），另一个平台一触即下沉（伪安全平台）。大鼠要求学会找到安全平台。Morris等人证明，大鼠同样是采用空间策略进行作业，即通过比较两个外观完全一致的平台所在空间的差异来辨别那一个是安全平台。因此，“双平台”实验可提供“空间辨别能力”的信息。研究者可记录大鼠的“正确反映次数”来研究受试大鼠的“空间辨别能力”。所谓“正确反映次数”就是在一定的实验次数中，大鼠不接触伪安全平台而到达安全平台的次数。显然，“正确反映次数”越高，“空间辨别”能力越好。Morris水迷宫同样可用于“工作记忆”的研究。最简单的程序就是训练大鼠发现新平台的位置，随后检测大鼠寻找平台的成绩。具体的程序是每天每只大鼠训练两次。第一次训练平台置于水池的任何一个象限中，并隐藏在水面下。大鼠通过游泳找到平台，并且停留3060s。在第二次训练中，平台隐藏于与第一次训练相同的位置，同样要求大鼠通过游泳找到平台。如果大鼠能从第一次的训练中获得经验（工作记忆），那么，第二次训练的成绩就会提高。比较两次实验的成绩，就可以评价“工作记忆”的好坏。虽然在同一天的测试中，平台的位置是相同的，但是，不同天的测试中，平台的位置是随机的，以保证每一天平台的位置都是新的，不同于前一天平台的位置。（四）注意事项Morris水迷宫实验是一种行为实验，多种影响动物行为的因素都可影响Morris实验的结果。动物的情绪、实验室的环境、实验的强度等对结果都有影响。在测试以前，研究者应当与受试动物建立良好的感情，让动物熟悉研究者的身体信息，如气味、相貌等。特别是捕捉动物的动作要温柔，不要刺激动物。特别忌讳用手抓大鼠的尾巴，因为这样会极大的刺激动物。有人建议在实验开始的两、三天之前，与大鼠亲密接触（handing rat）。具体的做法是研究者将大鼠从一个笼子转移到另一个笼子中，然后再转移回去，每天一次。注意不要