Morris水迷宫

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Morris水迷宫

一、原理和意义

1981年,英国心理学家Morris首次设计应用了这种水迷宫来研究大鼠大脑学习记忆机制(直径2.14米)。1984年,Morris对原实验程序进行了充实、改进,实现了对大鼠游泳路径的自动化追踪和分析,变化了训练程序以检测空间记忆的不同方面,发展了非空间界定学习的程序。虽然起初的实验对象为大鼠,但此后该迷宫系统成为评估啮齿类动物空间学习和记忆能力的经典程序,广泛运用于神经生物学、药学等领域的基础和应用研究中。

二、所需实验硬件的设备参数

1、Morris恒温游泳池大鼠直径1.5米,高0.6米,小鼠直径1.2米,高0.4米.温度设置24度

2、MORRIS分析软件(安徽正华开发),SCI文章承认。

3、电脑,用于安装分析软件。

4、实验所需药品及实验动物。

5、水池材质:304国标不锈钢或PVC医用塑料可选

6、加热功率:2000瓦

7、温度精确:0.1℃

8、温度波动度:±1℃

9、数值显示类型:000.0

10、大鼠水池规格:直径150cm,高60cm,

11、小鼠水池规格:直径120cm,高40cm

12、可进行离线分析,分析速度为1X,2X,3X,4X四级

13、可进行动物轨迹回放,进行对比

14、分析数据可导入Excel,轨迹图自动生成保存无需人工保存

15、采用USB视频采集,可接笔记本电脑

16、文档式保存方式,使多人使用不相互影响

三、分析软件参数:

1、软件分析指标:

总路程(总活动度)、总时间、潜伏期、平均速度、上台时间、上台前路程、上台前速度、第一象限活动路程、第一象限活动时间、第二象限活动路程、第二象限活动时间、第三象限活动路程、第三象限活动时间、第四象限活动路程、第四象限活动时间、中心活动路程、中心活动时间、周围活动路程、周围活动时间、站台周围范围I活动路程、站台周围范围I 活动时间、站台周围范围II活动路程、站台周围范围II活动时间、站台周围范围III活动路程、站台周围范围III活动时间、站台周围范围IV活动路程、站台周围范围IV活动时间、站台穿越次数。

三、优点

①由于对年龄相关性空间记忆损害有可靠的敏感性,morris水迷宫是判断老年小鼠空间学习记忆能力的特别有用的工具。

②驱动动物逃避的是水刺激,而不需要食物和水的剥夺。因此,避免了剥夺食物和水后给实验动物带来的新陈代谢方面的问题,而这方面问题对某些品系的动物来说可能是危

险的。

③动物不必接受电击,这在那些食欲促进任务(appetitive tasks)如辐射状迷宫和T迷宫中是常规的要求。

④可以消除气味线索。

⑤能提供较多的实验参数,系统全面地考察实验动物空间认知加工的过程,客观地反映其认

知水平。

⑥将实验动物的学习记忆障碍和感觉、运动缺陷等分离开来,减少它们对学习记忆过程检测的干扰。

⑦既可以检测空间参考记忆又可以检测空间工作记忆。在用固定平台测试小鼠的空间参考记忆后再将平台的位置改为不固定,就可检测它们的工作记忆能力。显然,寻找不固定平台的认知过程要复杂一些,需要动物对时间和空间上的分离信息加以整合和判断。

⑧操作简便,数据误差较小。

四、不足

①由于需要监视系统及分析软件,只有少数装备较好的实验室可以开展工作。

②实验程序的设计需要考虑的因素较多,同时需要实验者具备一定的神经生理学、认知生理学和数理统计方面的知识,给实验的开展和结果的解释带来困难,同时也限制了该迷宫的深入广泛的应用。

③由于体力消耗太大,体温也丧失过多,年老体弱鼠完成任务较困难。

④并非所有鼠株都适合于Morris迷宫测试,如BALB/c不能学会该任务(成绩并不随天数的增加而进步),129/SvJ的学习成绩也偏差。

⑤个体间的成绩差异巨大。

⑥某些株,如129/SvJ株的小鼠由于有年龄相关性视路病变(visual pathology),在衰老时完成以视觉为基础的学习记忆任务时就会出现困难。在C57BL/6株,由于严重的秃头症(alopecia)存在,可能使某些小鼠产生抑郁,加上溃疡性皮炎,最终可能影响小鼠的游泳能力而影响实验成绩。

⑦对轻微的学习记忆能力的减退,该迷宫程序可能不敏感。

⑧将动物浸入水中可能引起内分泌或其它应激效应。后者与脑损害或药理学操作间的相互作用具有不确定性。

⑨经过自动监视系统的操作仍需要借助于手工才能完成,这可能使实验变得一些乏味。

⑩所占实验场地过大。

五、注意事项

①小鼠完成该任务的方式与大鼠不完全相同。所以,用于评价大鼠在该任务中的一些指标并不适用于评价小鼠。例如,在探索实验(probe trial)中,在原目标象限所游泳的距离或所花的时间(用于判断大鼠短期记忆力的典型指标)用于小鼠通常是不合适的。而代替的参数,穿过原平台位置的次数,可能就是一个更敏感的指标。

②比较而言,在Morris水迷宫中,小鼠(C57BL/6株)的成绩没有大鼠好(Long-Evans株)。这并不是因为小鼠的空间学习记忆能力差,而是在游泳池内小鼠的空间学习能力可能受到某些非空间因素的阻碍,如游泳的路径不直,游泳时昂头更剧。为此,有人认为:a. 在以水为基础的任务中,不要将小鼠的成绩与大鼠的成绩匹配(match),否则会引起混淆。但是,如果熟知了任务的局限性,该任务还是可用于小鼠的检测;b. 在陆地(dry-land)任务中,尤其是动物的运动性(locomotion)受到臂的限制的任务中,小鼠的成绩应该与大鼠的成绩匹配;c. 小鼠表现出的可以和大鼠比较的行为值得进一步研究,因为该差异有助于理解在空间行为中所使用的种属特异性策略的不同

③就小鼠而言,在Morris水迷宫中不同株的小鼠的学习记忆成绩差异巨大。例如,C57BL/6J、CD-1和DBA/2小鼠是优秀的学习者,而BALB/c小鼠不能学会该任务,如图2。所以,

事先要对自己所用的小鼠是否适合于Morris水迷宫检测进行评价。但各株在Morris水迷宫中学习成绩的好坏可能是相对的,要视所使用的程序而定。例如在C57BL/6J和129T2/Sv 株小鼠间,在标准的空间参考记忆程序中(试验期平台的位置恒定),两株有同样好的成绩,但在逐步式学习(stepwise learning)程序中,C57BL/6J株在各学习阶段内的成绩都比