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部分学习记忆的行为学方法研究及其应用
点击次数:220 发布时间:2021-03-18

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 74 cm 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 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 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3Y 迷宫由 3 个完全相同的臂组成: 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5T 迷宫与 Y 迷宫非常相似

也是由 3 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 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 1. 2 cm但与 Y 迷宫的主要区别是 T 迷宫未提供奖惩条件完全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 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( 30 cm 6 cm 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 平台上相对称地设置了两处围栏和两处开放区 其跑 6 cm外直径为 45 cm 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( 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 d80% 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 个完全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( adial 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 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 20 世纪 80 ( 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) 研究中的用非常普遍10Morris 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 个象限内外环经过的路径和时间6 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 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

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 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。

 

 

 

 

 

 

 

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