动物行为实验指南丨大小鼠八臂迷宫实验方法

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八臂迷宫是一种研究动物空间记忆的迷宫模型，主要用于不同药物处理以及疾病模型下动物学习、记忆、觅食策略、空间认知等多方面的研究。它由八边形中央区和与其连接的八条工作臂组成。八臂迷宫实验操作目前没有标准统一的工作流程。想要达到最终追踪测试标准即工作记忆错误和参考记忆错误均小于15%，通常需要2~4周甚至更长时间。实验者通过在特定食饵臂末端放入食饵作为对进入该臂的奖赏，而在其余臂内不放食饵或通过刺激手段惩罚实验动物的方式对实验动物进行迷宫觅食训练。动物在饥饿驱使下探索迷宫寻找食饵，通过一定时间的训练后，可对迷宫各臂进行自由探索并成功躲避没有食饵的工作臂完成觅食。在研究工作记忆时，所有臂都会放置一个(食物)奖励，并且动物每次只能到达一个臂。在研究参考记忆时，只有特定臂放置奖励，并且动物只能到达奖励臂。多次到达一个臂被认为工作记忆错误，到达没有奖励的臂算作参考记忆错误。通过水，电等刺激-应答模块建立完整的条件、非条件环境刺激，配合视频采集系统记录实验动物觅食或逃避策略，提供灵敏且易于操作的技术以分析不同药物处理或疾病模型损伤对记忆相关脑区的影响，用于评估发育神经损伤处理对啮齿类动物空间学习记忆认知的影响。

- 大小鼠八臂迷宫，型号：XR-XB102，上海欣软 -

实验组10只按照改良方法进行训练。实验开始前一周所有大鼠开始控制摄食量，每日定时投喂饲料10g/只，控制体质量保持在原体质量的80%~85%，饮水不限。并于固定时间对将要进行实验的大鼠实施抚摸安抚以适应环境，并于实验开始前禁食12h。

实验方法

第1日：让大鼠适应迷宫环境。将禁食12h的2组大鼠随机各再分为5组，每组2只。将迷宫闸门同时打开并在各臂末端及中央区域各投放5个瓜子仁作为食饵，2只大鼠同时放入迷宫中央区域,让其自由摄食、探究10min，每日训练2次。以大鼠后肢完全进入臂门记为进入该臂1次。

第2日：重复第1日的训练。实验人员于训练开始前轻柔安抚动物5~10min，使其放松地自由探索迷宫环境。

第3日：迷宫及食饵位置保持不变，每只大鼠单独进入迷宫训练，使其大胆独自探索迷宫环境。每只鼠在单次训练结束后用体积分数75%酒精喷洒擦拭箱体以去除气味滞留。

第4日：为对照组大鼠设定特定食饵臂以及空食饵臂，例如1号动物食饵臂1，3，5，6;空食饵臂为2，4，7，8。实验组大鼠设定固定食饵臂及电加热惩罚臂，例如:1号动物食饵臂为2，4，5，8;电加热惩罚臂为1，3，6，7。在每个食饵臂投放1颗瓜子仁作为食饵。电加热惩罚装置温度设定为60℃。电加热惩罚臂末只放置电加热装置而不放食饵。实验者将大鼠轻柔地放入至八臂迷宫中央，适应环境30s后同时打开闸门让其自由探究直至吃完食饵或总探索时间达10min结束训练，每日训练2次。

第5至第7日；重复第4日的训练。

第8日：连接视频轨迹跟踪采集系统，设定大鼠编号及采集信息，只在对应编号的食饵臂放置1颗瓜子仁作为食饵，而在其他臂中不做任何处理。每只鼠在实验结束后用体积分数75%酒精喷洒擦拭箱体以去除气味滞留。实验者轻柔地将大鼠放置于迷宫中央，适应环境30s后同时打开闸门并开始记录其自由探究运动轨迹。

数据分析

软件分析2组大鼠移动距离、移动速度、总体耗时、总的入臂次数和平均探究时间，参考记忆错误以及工作记忆错误等实验指标，以评估两种方法对大鼠空间学习记忆探索能力。工作记忆错误(working memory errors)，即在同一次实验中大鼠再次进入已经吃过食饵的臂;参考记忆错误(reference memory errors),即在一次实验中动物进入非食饵臂。

对照组大鼠在传统方式训练7d后无法达到八臂迷宫实验追踪测试标准，而实验组大鼠在改良实验方法训练7日后均达到八臂迷宫实验追踪测试标准。

Fig1 两组实验动物运动试验轨迹图

采用在无食饵臂增加电加热设备刺激大鼠足底的改良八臂迷宫实验方案,并且通过实验证明相对于传统方法，此方案能在连续7d的训练过程中使大鼠在八臂迷宫中快速准确完成觅食活动。

总结

应用改良实验方法在相同训练时间内能显著缩短觅食运动平均移动距离和探索时间,更好体现动物进化中优先选择食饵策略。分析两组大鼠平均运动速度可知，改良实验中60℃的足底热刺激对大鼠运动能力无明显影响。证明相对于其他水、光、电强刺激,合理温度的热刺激更能降低受试动物的应激概率，以免出现实验动物因过于恐惧停止探索或强刺激作用下的恐惧情绪对空间记忆形成影响等所致实验失败现象。形成的实验操作流程能在训练7d后完成检测大鼠空间学习记忆的八臂迷宫实验。相比于传统实验方法，改良迷宫设备造价低廉，价格优势明显，且操作流程简单易学，并能显著缩短迷宫训练周期，为更好评价实验动物空间分离记忆功能检测提供新方案。