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聊一聊Morris水迷宫实验中的几种“另类”测试方法和应用
点击次数:103 发布时间:2022-04-25

我们都知道,Morris水迷宫实验经典的测试程序主要包括定位航行试验和空间探索试验两个部分,很多学者都采用此方法研究动物的空间学习记忆能力。可以毫不夸张的说,做过动物行为实验的老师一定都或多或少的接触过或开展过Morris水迷宫测试,Morris水迷宫实验的经典方法被广泛应用,但Morris水迷宫实验并不总是得到最佳使用。其中一些源于对获得最佳数据最重要的设备和测试程序方面的认识不足。在这里,我们提供了对测试方法、设备、关键特性和注意事项方面的归纳,供大家参考交流。



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顾名思义的实验名称




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MWM 不是通常意义上的迷宫——也就是说,它不是迷宫;相反,它是一个开放的圆形水池,大约一半充满了水。内部设计使其尽可能接近无特色。这是一个“迷宫",动物必须搜索才能找到一个相对较小的目标(一个隐藏的平台),该目标被淹没在水面以下并放置在固定位置。通过在水中放置不透明材料(通常是食用色素染料或聚丙烯颗粒),通过创建几乎不可见的平台与背景颜色匹配,或通过在彩色背景下使用透明平台来隐藏平台,从而使其模糊不清动物在游泳时看到的与水的低视觉纵横比。


水迷宫迷宫的两条主轴线是标准的,每条线将迷宫一分为二,相互垂直,形成一个假想的“+"。每条线的末端划分出四个基本点:北 (N)、南 (S)、东 (E) 和西 (W)。这些不是真正的磁罗盘方向,而是指 S 是实验者的位置,N 是在相反的点,E 是实验者的右边,W 是实验者的左边。以这种方式划分迷宫会创建四个相等的象限。该平台位于其中一个象限的中间。实验员可以将平台保持在一个象限进行所有试验,也可以用每个象限中的平台测试四分之一的动物。后一种方法抵消了可能的象限效应。平台通常位于中心和墙壁之间的中间。

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实验方法应用

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空间学习



这是最基本的MWM实验,原理是当动物从水池边不同随机位置入水后,必须学会使用远端提示导航到隐藏平台的直接路径。学习试验为期 5 天,每天进行 4 次试验。试验之间的间隔可以从10-15 秒到 5-15分钟不等。如果动物未能在规定的时间内找到平台,通常会将其捡起并放置在平台上约 15 秒。


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空间反转/逆向学习



将平台重新定位到另一个象限(通常是相反的象限)并每天进行另一组四次试验,持续 5 天。MWM 中的逆向学习揭示了动物是否可以消除其对平台位置的初始学习并获得通往新目标位置的直接路径。跟踪模式通常显示动物首先游到前一个位置,然后开始以拱形模式搜索以找到新目标。


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具有较小平台的空间双反转



许多变化可以添加到基本的 MWM实验中,这些变化可以添加有价值的信息,以了解观察到的缺陷,甚至可能揭示在获取或逆向学习过程中看不到的更微妙的缺陷。有一个可靠的测试方法是再次移动平台,或者回到原来的目标(双反转)或不同的象限(移位),但有一个额外的变化:使用更小的平台。例如,如果起始平台为 10 × 10 cm,则缩小平台可能为 5 × 5 cm。这种平台尺寸的减小对动物的空间精度要求增加了负担,并揭示了一些药物或剂量在采集或逆转过程中看不到的影响。在此测试阶段结束后 24 小时,还将进行简化的平台探测试验。


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重复学习



另一个过程是进行一系列的反转或移位阶段。这允许检查动物在新学习的多个阶段学习能力的灵活性。数据还展示了将平台移动到不同象限的效果。例如,如果平台转移到相邻的象限,新的学习比转移到相反的象限更快。


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空间工作记忆



上述方法用于评估独立于试验的学习(即在给定的测试阶段,目标不会从一个试验转移到另一个试验)。为了评估工作或依赖于试验的学习和记忆,需要一种不同的方法。在这个也称为样本匹配的过程中,平台每天都会重新定位,动物每天进行两次(或多次)试验。在每一天,第一次试验代表一个样本试验。在样品试验期间,动物必须通过反复试验来学习平台的新位置。试验 2(或任何连续试验)是测试或匹配试验,其中测量试验 1 和试验 2 之间的找到平台时间差异。试验 2 在 15 秒的试验间间隔后开始。如果动物回忆起样本试验,它将在第二次试验中游向目标的较短路径。由于平台每天都在移动,前一天平台位置的学习不能转移到第二天的问题;因此,试验 2 期间的每一天的回忆取决于当天的样本试验,并且仅测量临时记忆或工作记忆。


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辨别学习



MWM 也可用于评估视觉辨别学习。在此过程中,使用了两个彼此不同的可见平台,例如一个是白色的,一个是黑色的。一个是标准的固定平台,高于水面,另一个平台从系绳上漂浮。实验动物的任务是了解哪个平台可以用于逃生,哪个平台不能。动物在连续试验中选择的准确性是其区分“真实"目标的刺激信息与“虚假"目标的能力的指标。


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潜在学习



在潜在学习中,测试方法是在每次试验之前而不是之后将动物放在平台上。这将允许实验员确定有多少空间学习源于导航到平台,与到达目标后的方向相比。


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暗示学习/提示学习



在MWM经常使用的控制条件是测试动物学习游向暗示目标的能力。在这个过程中,迷宫周围的窗帘是关闭的,以减少远端线索的可用性。窗帘干扰了动物对可用于空间导航的远端线索的获取。该平台与隐藏式平台相同,但在平台上安装了一个伸出水面约12厘米的“标志"。该标志很容易从整个池中识别出来,这个“提示"被设计成允许动物直接看到平台的位置。为了确保动物使用这个近端线索来定位平台,在每次试验中,目标和起点的位置都被移动到新的位置。这样,实验动物就不能使用远端线索来解决问题。只有可靠地指示平台相对于起点的位置的线索是附在平台上的线索。如果实验动物在暗示学习中受损,那么可能会严重关注是否存在空间缺陷。这是因为暗示学习需要与任务的空间版本相同的基本能力(完整的视力、运动能力(游泳)、基本策略(学会远离墙壁游泳、学会在平台上攀爬))和相同的动机(逃离水)。


因此,如果实验动物不能完成提示的任务,在空间版本中使用远端提示学习的能力就会受到怀疑。这项任务可以在空间记忆测试之前执行,尤其是对小鼠而言。一些动物找到了平台,但随后又跳回水中继续寻找。据推测,这反映了寻找另一条逃跑路线的努力。在最初的几次试验中,一些动物由于在水中而变得足够活跃,以至于当它们第一次找到平台时,并不总是清楚它们是否意识到平台是一个出口。










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