三、基于延迟和努力的自动T迷宫决策分析方案
四、评价指标与统计方法
第三章评估大/小鼠空间工作记忆和参考记忆的Y迷宫实验方案
二、实验材料
全文25000字+,Y/T迷宫实验少走弯路
一.任务概述
二.不同版本T迷宫任务的比较
目前已经开发了不同版本的T迷宫任务,可以根据测试的关键特征进行区分:
三.实验动物
T迷宫任务可用于大鼠、小鼠、沙鼠、猪、绵羊、山羊、乌龟和鸽子等。对于大鼠和小鼠来说,有空间组织的测试通常学习得很快,并且执行得非常准确。相比其他品系,C57BL/6小鼠被广泛认为更适合进行行为任务,但大多数近交繁殖品系也表现良好,如白化小鼠NMRI、CD-1等。129S2Sv小鼠,或具有较多129遗传背景的转基因小鼠,最好避免使用。HoodedLister大鼠是理想的实验动物,但白化品系的Sprague-Dawley或wistar大鼠也表现得相当好,但可能在迷宫中行动速度会慢一些。至于每组动物的数量,这可以是非常灵活的,因为该测试可以重复很多次,以增加数据量。因此,如果你有10只对照组大鼠和10只损毁组大鼠,并且只是想知道两组是否有差异,每只大鼠进行5次试验通常就足够了。其实,T迷宫交替任务也可以用来量化单个啮齿动物的表现。例如,你可能希望检查在一组海马损毁的大鼠中,每只大鼠是否都有明确的功能损伤。为了评估单个动物的表现,可能需要20+个试验/大鼠。如果动物的适应程度良好,每次试验通常只需要1-2min。
四.实验设备
图1:T迷宫平面图。尺寸为厘米:R=大鼠,M=小鼠
表1:T迷宫尺寸(长度×宽度)汇总。所有的单位都是厘米
五.实验方案
在开始T迷宫任务之前,应确定入臂标准。一般来说,每次试验选择的标准是整个动物(包括尾巴尖)均进入目标臂内。一些研究人员可能也会选择使用其他标准,比如四只脚进入目标臂,或者只使用两个前足进入作为标准,但建议包括尾尖,因为当所有四只脚都进入一个目标臂时,动物仍会犹豫并可能纠正自己的选择(其实也证明大鼠正在识别,即认知过程正在发生)。值得注意的是,当它们最终进入正确的目标臂时,它们会迅速移动到臂的远端。因此,这个包括尾尖的标准可能是最敏感的。但无论采用哪种标准,只要严格遵守,就应该不会存在实验者偏倚的问题。但为了完全避免实验者偏倚的可能性,采取实验者对动物分组的盲法是可取的。这很容易实现,例如,通过在药理学研究中将药物治疗进行编码,最好是由行为训练人员以外的人来管理。
如果执行奖赏交替任务,请遵循下面的选项A。如果进行自发交替任务,请遵循下面的选项B。
A.奖赏交替任务
1.实验程序
(2).在饲养笼里给动物喂实验时用的奖赏食物,使动物在熟悉的环境中适应奖赏食物的味道,以避免面对没吃过的新食物而产生的低食症,因为啮齿动物对于吃新东西很警惕。关于给它们的确切的数量在此阶段并不重要:对于大鼠,大约每只给予20颗奖赏食丸;对于小鼠,大约每只2毫升奖赏牛奶。在光暗循环的黑暗阶段开始前一小时,将食物盛在一个小盒子里,放进饲养笼。(注意找一个合适的容器以免垫料大量混进食物里)。
(4).试验前准备:在任何行为任务中,动物应该处于测试的最佳唤醒状态。把它们带进测试室后,让它们待一个小时。如果立即进行测试,它们就会过度兴奋,不集中注意力。相反,也不要让它们待一个小时以上,否则它们可能会睡觉。
(5).适应和训练试验
首先适应动物,如下文(i)(ii)(iii)所述。当动物被单独放在迷宫中时,能够毫不犹豫地探索,并且没有过度排便或排尿,代表动物适应良好,这通常是在训练后的4天内达到。可以先用迷宫样的设备适应,逐步再用真正的T迷宫适应,尤其是当动物看起来很紧张时最适合这样逐步适应。一旦这些动物适应了,通常每天进行10次试验。下文步骤(iv)采样试验和步骤(v)测试试验为一对匹配训练。一次匹配测试后将动物放回饲养笼。即第一只动物测试完,随后这一组的动物依次进行它们各自的第一个匹配测试,然后进行下一轮。每个试验的采样目标臂由随机序列确定,每个动物和每个测试阶段都有不同的序列。连续相同臂的最大数量为三个,以防止养成位置定式的习惯。合适的随机序列可以由计算机生成。
(i)让动物适应迷宫样的环境。(A)对于封闭迷宫的预适应,可以用一个巷道装置,类似迷宫的一个臂。让动物从装置的一端跑到另一端,在那里放有充足的奖赏食物,并允许它们喝或吃掉所有食物。如果事先进行了很好的抚摩适应,每组使用3分钟的适应试验,然后进行下一组。大多数动物在六次试验之内就能实现在装置中大胆跑动。(B)对于高架迷宫的预适应,由于迷宫的高度和缺乏高墙所引起的更大的焦虑,将需要更多的适应。特别是对于小鼠,它们在升高的环境/迷宫中更不容易进食。因此,在高处训练之前,在封闭环境中的过渡训练可能是必要的。这样它们就不会像是直接从饲养笼到高架十字迷宫的开臂一样跨度那么大。接着,非常建议让它们先在一个有食物的中等高度的平台上适应。对于小鼠,一个大约30×10厘米的矩形平台,可以用于群体适应,把同一笼的都放上去。对于大鼠来说,一个50厘米的正方形会是一个合适的平台大小。当所有的大鼠/小鼠都能在平台上吃东西时,就可以在此平台上单独适应它们,然后再去适应T迷宫本身。
(iii)最后适应是将其中一个目标臂的闸门关闭,让单个动物从起始臂开始行动,在左右两个臂进行相等数量的适应。
(iv)在采样和测试试验中均使用奖赏食物进行强化。采样试验中,关闭一侧目标臂,将动物放在起始箱域,强迫动物进入另一侧目标臂,吃掉所有的奖赏食物。实验者如果需要在现场,那就站在起始箱的中央,这样实验者的身体位置就不会影响动物的臂选择。
(vi)当动物表现稳定且选择准确性高时(训练达标标准是工作记忆错误小于15%)开始进行给药测试或脑区损毁研究。或者,也可以研究药物或脑区损毁对学习这项任务的影响,那给药和损毁需要在训练前进行。
图2:奖赏交替任务
4.注意事项
B.自发交替任务
自发交替任务是基于这样的现象,即啮齿动物以交替的方式探索它们的环境,即使探索没有得到食物的奖赏,啮齿动物仍对环境有探索动机。该任务的正常交替表现需要完整的工作记忆能力。药理学操作或脑区损毁通常是在测试自发交替任务之前进行的。该任务与奖赏交替类似,除了没有对迷宫进行适应,而是利用迷宫的新奇性驱动动物的自发探索/交替。该方案全程允许大/小鼠自由选择目标臂,在第一个采样试验中不像在奖赏交替那样需要设置强迫选择。因为这些动物的动机只是它们探索迷宫的欲望(也就是说,它们没有限制饮食),所以,动物必须对实验者和实验环境完全适应,没有恐惧感。