第二章　模式動物行為學(xué)實(shí)驗

第一節(jié)　Morris水迷宮

Morris水迷宮（Morris water maze，MWM）是一種強(qiáng)迫實(shí)驗動物（大鼠、小鼠）游泳，學(xué)習(xí)尋找隱藏在水中平臺的一種實(shí)驗，主要用于測試實(shí)驗動物對空間位置感和方向感（空間定位）的學(xué)習(xí)記憶能力。被廣泛應(yīng)用于學(xué)習(xí)記憶、老年癡呆、海馬研究、智力與衰老、新藥開發(fā)/篩選/評價、藥理學(xué)、毒理學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、動物心理學(xué)及行為生物學(xué)等多個學(xué)科的科學(xué)研究和計算機(jī)輔助教學(xué)等領(lǐng)域，在世界上已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)可，是醫(yī)學(xué)院校開展行為學(xué)研究，尤其是學(xué)習(xí)與記憶研究的首選經(jīng)典實(shí)驗。

1.實(shí)驗原理

雖然老鼠是天生的游泳健將，但是它們卻厭惡處于水中的狀態(tài)，同時游泳對于老鼠來說是十分消耗體力的活動，它們會本能地尋找水中的休息場所。尋找休息場所的行為涉及一個復(fù)雜的記憶過程，包括收集與空間定位有關(guān)的視覺信息，再對這些信息進(jìn)行處理、整理、記憶、加固，然后再取出，目的是能成功地航行并且找到隱藏在水中的站臺，最終從水中逃脫。

2.儀器裝置

（1）水池：Morris水迷宮由直徑120cm（小鼠）或160～200cm（大鼠），高50cm的圓筒構(gòu)成。

（2）平臺：直徑6cm（小鼠）或12cm（大鼠），高度30cm圓形透明平臺。置于水下1～2cm（大鼠）或者0.5～1cm（小鼠）。

（3）水溫：（21±1）℃。

（4）光源：要保證水池水面上沒有光影，避免光線在水面的反射，以免留在水面的光照影子被軟件的采集系統(tǒng)將光影和鼠的影子混淆；如果是白色的水池背景，就可以在水池上方用兩根條形的發(fā)散日光燈，這樣可以減少反射光在水面的背影；如果是黑色的水池背景，就在水池四個象限的上方放置4個60W的燈泡或25W的管燈，不用功率特別大的燈。燈泡的高度應(yīng)該足夠高，不能被攝像頭捕獲到。另外還可以在水池四周裝一圈簾子（顏色一般是黑色、淺藍(lán)色或者白色），這樣可以將光的影子擋住，又保持一定的透光度。同時也可以減少外界的人站在水池旁邊某個地方或走來走去，對老鼠形成一個不定的空間參照物。

（5）空間線索（參照物）：水池應(yīng)該置于一個較大的房間內(nèi)，池壁上懸掛兩個以上物體作為近距離視覺參照物，并在水池外房間內(nèi)有多種遠(yuǎn)距離視覺參照物。比如幾何圖形（正方形、三角形、圓形等）懸掛于水池以外的墻上，高度是必須讓老鼠在游泳的時候看見的范圍，所以應(yīng)該在其視平線以上。這些幾何圖形可以用寬5～15cm的塑料板制成，高度必須高過站臺，可以用1m的線掛在水池周圍；這些幾何圖形一般涂成黑色，因為嚙齒類動物對黑色比較敏感；這些幾何圖形一般不少于3個。另外實(shí)驗室環(huán)境是一個十分重要的因素，實(shí)驗室的設(shè)備、儀器、工作臺、椅子、門窗和燈具等陳設(shè)的位置和實(shí)驗人員進(jìn)行實(shí)驗操作時所站立的位置都可能被大小鼠看見，如果移動會影響實(shí)驗結(jié)果。因為動物有時常會利用實(shí)驗室內(nèi)固有的環(huán)境作為它搜索目標(biāo)時的參照物。

（6）攝像跟蹤系統(tǒng)：見圖2-1。

3.實(shí)驗內(nèi)容

（1）獲取實(shí)驗（隱藏平臺訓(xùn)練）：用假設(shè)的兩條垂直相交直線“＋”將水迷宮劃分成四個象限，標(biāo)記為：北（N）、南（S）、東（E）、西（W）。S為實(shí)驗者所在位置，N為S對面，E是實(shí)驗者右側(cè)，W為實(shí)驗者左側(cè)，平臺置于西南（SW）象限中心。按照每個入水的起始位置到平臺的距離最接近于相等的原則，入水點(diǎn)為N、E、東南（SE）、西北（NW）。老鼠連續(xù)進(jìn)行5～6天，每天4次的游泳訓(xùn)練。每天每次入水點(diǎn)的順序根據(jù)半隨機(jī)分布數(shù)決定。老鼠找到隱藏平臺的時間即為隱藏平臺潛伏期（escape latency，s）。每次訓(xùn)練的上限時間為60s（小鼠）或120s（大鼠）。若老鼠在規(guī)定時間內(nèi)無法找到隱藏平臺，則隱藏平臺潛伏期記錄為60s或120s，引導(dǎo)其上平臺并在平臺上停留、休息15s。將老鼠從平臺上拿下來，休息30～60s后再進(jìn)行下一次訓(xùn)練。游泳距離、速度和運(yùn)動軌跡均被系統(tǒng)攝像并記錄。

（2）記憶保留試驗（空間探索）：最后一天的隱藏平臺訓(xùn)練結(jié)束后24h，將平臺移出，老鼠從原平臺所在的對側(cè)象限入水，攝像跟蹤系統(tǒng)記錄老鼠60s或120s內(nèi)在每個象限游泳所消耗的時間（time in target quadrant）、穿越原平臺的次數(shù)（platform crossings）、游泳速度（swimming speed）和游泳路徑（path length）。

見圖2-2。

（肖乃安　林寶平　潘曉東）