摘 要:本文介绍了部分行为学相关的仪器及其使用方法，以学习记忆为中心从仪器的构造组成、实验原理、使用方法、研究领域等方面对其进行了总结。文章从以上几个方面对部分行为学仪器进行了进一步探讨，为其在学习记忆等相关研究提供近一步证据。

关 键 词:学习记忆;行为学;研究;应用

学习和记忆是脑的高级功能，是各种认知功能形 成的基础。随着科技的发展，为了进一步了解学习记忆的机制，不断涌现出各种先进的实验技术和方法。本文将重点探讨目前常用的生物机能学实验仪器相关的行为记忆研究实验方法及其应用，对部分行为学仪器及使用方法作一简要的综述，以期为相关方面研究人员提供一些相关信息。

1 开场活动实验箱

开场活动实验箱( Open field test) 可用于评价抑 郁模型、黑质损伤、下丘脑垂体肾上腺轴的研究、中医 的电针疗法研究等［1］。开场活动实验箱是由长 62． 5 cm、宽 74 cm、高 51 cm 的黑色不透明塑料板长 方体构成，其中一侧板上有 2 个透明带，下面的用于小鼠的行为学观察，上面的用于大鼠的行为学观察，在这一侧面外配有反光镜。区域中央区顶部装有 2 个灯管，上面配有视频监测系统，可以通过摄像头观 察动物的活动情况。实验通常设定单次总时间，系 默认为 300 s，实验人员可自行设定，实验的数据采集时间应大于等于 3 s。本仪器能精que定量，在设定的时间内自动监测动物活动，对动物的自发活动进行二维测定，能定量测定药物对中枢神经系统的兴奋与镇静作用、对新环境的适应能力、评估动物的运动能力、 焦虑前后及给药前后行为学变化，广泛应用于药物、 药理学、生物生理学、行为生物学等的研究中［2］。

2   Y 迷宫实验

Y 迷宫主要应用于动物的辨别性学习、工作记忆 及参考记忆的测试［3］。Y 迷宫由 3 个*相同的臂组成: 臂长 30 cm、臂宽 6 cm、臂高 15 cm。每个臂尽头有食物提供装置

，同时每个臂的末端安有光信号，每个臂的下面由电栅作为地板，刺激方式为程控随机模式，

刺激电压通常在 24 ～ 180 V 之间。实验时根据分析动物取食的策略，即进入各臂的次数、

时间、正确次数、错误次数路线等参数，可以反映出实验动物的空间记忆能力。本仪器广泛用于行为学和认知实验中测试动物的空间记忆能力，可以全自动探测动物zhi定的时间内，动物主动逃避和被动逃避次数［4］。该仪器可用于学习记忆、老年痴呆、智力与衰老、新药开发/筛选/评价的研究，广泛应用在药理学、毒理学、预防医学、神经生物学、动物心理学及行为生物学等多 个学科及计算机辅助教学等领域，是医学院校开展行为学研究尤其是学习与记忆研究的经典实验。

3  T 迷宫实验

T 迷宫通过食物诱导实验方式进行动物学习记忆的实验［5］。T 迷宫与 Y 迷宫非常相似

，也是由 3 个臂组成，分别为: 选择臂( 臂长 26． 6 cm、臂宽 7． 6 cm、 臂高 15 cm) 、

起始臂( 臂长 36． 4 cm、臂宽 7． 6 cm、臂 高 15 cm) 和准备区( 臂长 9． 8 cm

、臂宽 7． 6 cm、臂高 15 cm) ，每个臂尽头有食物提供装置，直径 2 cm，深 度 1． 2 cm。但与 Y 迷宫的主要区别是 T 迷宫未提供奖惩条件，*利用动物探索的天性，因此能大可 能地减少影响实验结果的混杂因素。T 迷宫通过食物诱导进行动物学习记忆实验，采用视觉相关的分析 方法对动物的行为进行分析，获得动物根据诱导后的 行为数据［6］，是医学院校研究行为学、认知实验、学 习记忆、药理学、毒性作用等较好的实验方法。

4 高架十字迷宫

高架十字迷宫( High plus maze) 是利用动物对新 奇环境的探究性和对高悬敞开臂的恐惧形成矛盾冲 突行为，来考察动物的焦虑状态。高架十字迷宫是由 两条相对开放臂( 臂长 30 cm、臂宽 6 cm、臂高15 cm) 和两条相对闭合臂( 臂 长 30 cm、臂 宽 6 cm、臂 高 0． 6 cm) 及中央区( 6 cm × 6 cm) 连接而成，高架十字 迷宫高架高度为 50 cm。啮齿类动物由于嗜暗性会 倾向于在闭臂中活动，但出于好奇心和探究性又会在 开臂中活动，在面对新奇刺激时，动物同时产生探究的冲动与恐惧，这就造成了探究与回避的冲突行为，从而产生焦虑心理。而抗抑郁药物能明显增加进入开臂的次数与时间［7］。高架十字迷宫广泛应用于新药研发、药理学、毒理学、预防医学、神经生物医学、动物心理学及行为生物学等多个学科的科学研究领域

，是开展行为学研究尤其是焦虑抑郁研究的经典实验。

5 高架零迷宫

高架零迷宫是在高架十字迷宫的基础上发展而 来的装置，它结合了传统和革新的行为学检测方式用于焦虑分析［8］。高架零迷宫是一个高架的环形平 台，平台上相对称地设置了两处围栏和两处开放区， 其跑 道 宽 度 为 6 cm、外直径为 45 cm、内 直 径 为 33 cm、高架高度为 50 cm。高架零迷宫的这种设计 方式消除了传统高架十字迷宫的平台区，不用计算动物在平台上的时间，相对而言，可以让动物处于不间断的探索中。本仪器用于测量动物的焦虑程度，即动物在闭臂停留时间与开臂停留时间的比值; 同时系统 还可以测量进入各区域的次数、停留时间以及探头次 数等重要的行为数据。高架零迷宫是医学院校研究实验动物抗焦虑、致焦虑药物药理的重要实验手段。

6 水迷路实验箱

水迷路实验分析系统是一种强迫实验动物( 大 鼠、小鼠) 游泳，学习寻找隐藏在水中平台的一种实验。水迷路实验箱是由高级医用有机板制作而成，外形尺寸长为 80 cm、宽为 60 cm、高为 22． 5 cm，迷路路 径宽度为 7． 6 cm，终点台阶高度为 9 cm。水迷路实验箱实现了水迷路学习记忆自动探测法，可自动测定 小鼠在水迷宫中进入盲区的错误次数和达到终点所需时间。经实验证明，小鼠连续训练 4 d，80% 的动物可学会辨别反映，在短时间内可抵达终点。如药物引 起记忆障碍，则到达终点所需时间明显延长，错误次数增多。水迷路实验分析系统主要用于测试实验动 物对空间位置感和方向感( 空间定位) 的学习记忆能力，被广泛应用于学习记忆、老年痴呆、海马研究、智力与衰老、新药研发、药理学、神经生物学等研究领域，在世界上已经得到广泛认可，是研究学习记忆的经典实验。

7 八臂迷宫

八臂迷宫( 8-Arm Maze) 用来检测药物或大脑受损状态下学习和记忆方面的表现，它由 8 个*相同的臂组成，这些臂从一个中央平台放射出来，所以又被称为放射迷宫( Ｒadial Maze) ［9］。八臂迷宫实验箱是由高级医用有机板制作而成，外形尺寸: 各臂长度 为 30 cm

、宽度为 6 cm、高度为 15 cm，喂食槽直径为 2 cm、深度为 1． 2 cm。实验时根据分析动物取食的策略即进入每臂的次数、时间、正确次数、错误次数、 路线等参数，可以反映出实验动物的空间记忆能力。 相对而言，八臂迷宫操作简便、可行，而且运用计算机视觉分析原理，自动侦测完成时间、工作臂记忆错误次数、参考臂记忆错误次数，现已被广泛用于学习记

忆认知实验功能评价。

8 Morris 水迷宫

Morris水迷宫是英国心理学家 Morris 于 20 世纪 80 年( 1981) 代初设计，并应用于脑学习记忆机制研究的一种实验手段，在阿尔茨海默病( AD) 研究中的应用非常普遍［10］。Morris 水迷宫实验装置为一个盛 满水的圆形水池，其直径大鼠 1． 2 ～ 2 m、小鼠0． 8 ～ 1． 6 m，水池分成 4 个象限，在其中一个象限的液面下 隐藏着一个直径 8 ～ 12 cm

的平台，平台距离液面1 ～ 2 cm，实验时水温一般控制在 24 ℃ 左右。Morris 水迷宫实验主要分为定位航行实验( Place navigation) 和空间探索实验( Spatial probe) 两个阶段

。本仪器主 要根据实时跟踪大小鼠运动轨迹，可以统计分析实验动物在 4 个象限内、中、外环经过的路径和时间，6 个 时段有效率，朝向角，平均运动速度，经过虚拟平台次数，虚拟平台停留的时间等参数来分析动物的学习记忆能力［11］。自从 Morris 水迷宫发明以来，被广泛应 用于学习记忆、老年痴呆、海马研究、智力与衰老、新药研发、药理学、毒理学、预防医学、神经生物学、动物心理学等多个学科的科学研究中。

9 巴恩斯迷宫

巴恩斯迷宫( Barnes Maze) 是由美国学者 Carol A Barnes 1979 年发明的用于检测动物空间记忆能力的装置［12］。巴恩斯迷宫是由特制医用有机板制成的一 个圆形平台，可旋转

，直径为 75 cm。平台周边有 18 个等距离圆洞，分别用于大鼠和小鼠; 洞的直径分别为 10 cm 和 5 cm。其中一个洞( 称为目标洞) 与一个 暗箱( 即目标箱) 相连。为了防止实验动物从迷宫中逃离，平台距离地面至少应该在50 cm 以上。Barnes 迷宫实验系统利用啮齿类动物避光喜暗且爱探究的特性而建立，动物获得的记忆强化是从一个光亮、敞开的平台上面，逃往位于平台下面的一个黑暗、狭小的箱里，该箱称为目标箱，动物通过训练学习并记忆目标箱的位置。该模型不需要食物剥夺和足底刺击，对动物的应激性刺激较小; 实验对动物的体力要求很

小，能减少因年龄因素所致的体力下降对实验结果的影响; 实验需要的时间较少; 能更好的防止其他因素来影响实验。因此，在记忆研究中较为常用，尤其适 用于与应激相关的记忆研究，以及基因敲除小鼠的行为表型研究。

10 结论与展望

学习和记忆是大脑的重要功能之一，是人类思维 活动的基本环节。目前对学习记忆的研究进十分迅速，关于学习记忆测定的新方法和新技术更是层出不穷。尤其随着研究的深入、实验者设计的动物模型 不断改良，对实验的仪器和装置要求也不断提高。人 们将记忆一般分成 3 个阶段，即获得、巩固和再现。 本文简要阐述了部分行为学仪器的构造和使用方法， 希望大家根据自己实验的整体情况选择简便有效的 方法，为学习记忆的研究开辟新的途径。如何把这些 行为学研究方法和醉新的研究技术有效的结合起来， 为学习记忆的研究提供更广阔的思路，是今后学习记忆的行为学研究的发展方向。