动物行为实验指南丨水迷宫（水迷路）实验测试方法
脑声常谈
2024-11-07 10:18
发布于上海
科普领域创作者
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水迷宫实验是一种强迫实验动物（如大鼠或小鼠）学习寻找隐藏在水中平台的实验，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。这种实验被广泛应用于学习记忆、老年痴呆、海马/外海马研究、智力与衰老、新药开发/筛选/评价。水迷宫实验利用了动物的一种“探索”和“更替”的倾向，即当它们离开一个臂时，总是倾向于跑向之前未跑过的“新”臂。由于小鼠不愿意在水中，因此会寻找能爬出水面的阶梯。经过训练后，小鼠能够记住找到阶梯的路线。水迷宫除用于学习、记忆试验，也可用于抗疲劳试验。
Fig1 水迷宫布局图示
水迷宫自动记录仪是由迷宫游泳箱和自动记录仪两部分组成。迷宫游泳箱采用聚乙烯塑料制成，尺寸为长100cm、宽100cm、高30cm；内径长90cm、宽90cm、高30cm，泳道宽度为12cm，泳道走向固定。水迷宫的布局，包括多个泳道和终点（标记为S）。小鼠需要从不同的起点（标记为E1, E2, E3, E4等）出发，通过记忆找到隐藏在水下的终点。水温一般保持在22-26℃左右，这个温度范围可以减少动物因水温不适而产生的应激反应。开启自动记录仪，调试好摄像头的角度和焦距，使其能够清晰地拍摄到整个迷宫区域，并且确保图像采集和数据记录功能正常运行。同时，设置好记录的参数，如时间间隔、坐标精度等。自动显示小鼠在水迷宫中的错误次数和到达终点需时间。当小鼠出现错误和游至出口处可自动报警。
水迷宫（水迷路）实验仪，上海欣软
训练阶段：
初次放入动物
将动物轻轻地放入水迷宫的起始位置，这个起始位置在整个实验过程中要保持固定，一般是在泳道的一端。同时启动自动记录仪，开始记录动物的行为。观察动物在水中的初始反应，动物可能会出现短暂的惊慌和乱游现象，这是正常的应激反应。
引导动物熟悉迷宫
可以使用一些温和的引导方式，如在泳道的一侧放置一些可见的标记或者利用轻微的水流引导动物沿着泳道游动。这个阶段的目的是让动物初步熟悉水迷宫的环境和泳道走向，时间可以持续1-2天，每天进行2-3次训练，每次训练时间约5-10分钟。
重复训练
在动物对迷宫有了初步的熟悉后，开始正式的训练过程。将动物放入起始位置，让其自行寻找出口或者目标区域，目标区域可以是迷宫中的一个特定角落或者放置有小平台的位置。
每天进行3-4次训练，每次训练之间的间隔时间约为1-2小时，训练周期可以根据实验要求设定为5-10天左右。在每次训练过程中，自动记录仪会记录动物的游泳路径、速度、寻找目标所花费的时间等数据。
打开所有盲端，让小鼠从起点游到终点，在3min内不能游到终点，就由实验员引导游到终点。每次到达终点后，用毛巾擦干身体，休息20min，再次进行训练。每只小鼠每天训练3次，连续3d共训练9次，记录每只小鼠第1次和第9次训练的逃避潜伏期。每天测试后，将小鼠放回原鼠笼饲养。将水迷路清洗干净，用75%的酒精擦拭。
实验步骤：
小鼠学习记忆能力的测试工具为水迷路，分为1个起点，1个逃生平台，4个盲端。饲养过程中 每5d利用水迷路进行1次学习记忆能力测试，共测试 5 次。每次测试前先让小鼠学习逃生路线，关闭所有盲端，只留出正确逃生路线。将小鼠从起点放入水中，小鼠出于“本能”而逃离，沿正确路线游到逃生平台，立即用毛巾擦干小鼠。休息20min，测试小鼠学习记 忆能力，打开所有盲端，使逃生路线出现岔路。再次将小鼠从起点放入水中，记录小鼠游到逃生平台所用时 间(即: 逃避潜伏期)以及进入盲端的错误次数。3min未到逃生平台，就由实验员引导其游到终点，时间记为 3min，进入盲端的错误次数以3min内为准。测试后，将每只小鼠放回原鼠笼饲养。将水迷路清洗干净，用 75%酒精擦拭除味。
记录行为：
将动物放入起始位置，记录动物在寻找隐藏目标过程中的各种行为数据。包括动物在不同区域的搜索时间、游泳轨迹的复杂程度、是否出现重复的无效搜索路径等。这个阶段的测试次数一般为3-5次，每次测试之间间隔适当时间，以避免动物过度疲劳影响实验结果。
记录总观察时间、总活动时间、进入每个盲区次数、运动轨迹图、实验视频、运动速度。
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