[发明专利]用于动物记忆训练系统的闭合旋转式迷宫装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种有关研究建立动物学习和记忆行为训练方法的模型，特别是一种用于动物记忆训练系统的闭合旋转式迷宫装置。可应用于神经生理学、神经药理学和心理学等领域。

背景技术

目前，动物行为实验是研究脑高级功能及其他神经科学的不可缺少的重要手段，尤其在神经生理学、神经药理学等行为医学研究方面具有更重要地位。其中迷宫实验是行为实验的经典项目，是研究大鼠(或小鼠)学习记忆功能最常用的实验之一，也是认知药物筛选常用的动物模型。

在迷宫任务中，迷宫装置的仪器本身可以告知动物需要它们怎么做（ 类似于人类实验的指导语）。在该任务中，研究者一般都会提到工作记忆和参照记忆（Reference Memory）这两个概念。动物要完成一次任务， 首先需要的是参照记忆，它反映了动物对任务中各个试次（Trial）间相关信息的学习（ 比如空间线索位置、迷宫的样子和实验规则等），因此动物在形成参照记忆的过程中， 参照信息应该存在于每次实验过程中。在实验室情境中，动物的工作记忆是指在每轮（Session）实验中不同的试次之间保留信息的能力。比较而言，工作记忆在各个试次之间是不同的，是动物保持每个试次信息（刚到过的地方） 的记忆能力。一个试次之后， 大鼠能够擦掉这次特定的工作记忆，但保持参照记忆不变。因此工作记忆只在一个试次中起作用，参照记忆则属于长时记忆。

现有的迷宫装置主要有以下几种：1、旱迷宫测量动物工作记忆模型：旱迷宫主要是指各种辐射迷宫（radial arm maze）、Y迷宫、T迷宫等。Y、T型迷宫和 Barnes迷宫实验未提供奖惩条件，完全是利用动物探索的天性，这类迷宫任务是在动物饥饿动机驱动下学习记忆的，因此实验前一周内要严格控制动物的食物摄取量，使其体质量减轻至原来的85％左右。但此方法存在的问题就是动物的绕臂行走天性和饥饿程度等非学习因素对实验结果存在影响。

2、水迷宫测量动物工作记忆模型：经典的水迷宫模型是Morris水迷宫（Morris water maze，MWM），利用动物避免水淹而寻找站台的逃生动机进行学习记忆任务。另外在旱迷宫的基础上可以往实验装置里加入水，形成8臂辐射水迷宫或T水迷宫、Y水迷宫等，以消除气味线索对实验成绩的影响。利用水迷宫进行行为测试时，不需要控制动物饮食饮水；动物训练所需的时间较短，约1周；可以利用计算机建立图像自动采集和分析系统，这就能根据所采集的数据，制成相应的直方图和运行轨迹图，便于研究者对实验结果作进一步分析和讨论等。但MWM的缺点在于动物游泳的潜伏期与其运动机能状态密切相关，所以影响动物运动机能的药物和动物本身的状态都有可能影响实验的正常结果。另外，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。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；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；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；个体间的成绩差异巨大；某些株，如129/SvJ株的小鼠由于有年龄相关性视路病变，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；对轻微的学习记忆能力的减退，该迷宫程序可能不敏感；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；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；所占实验场地过大。

3、其他鼠行为模型：一次性被动回避和跳台（ 或爬杆） 模型是两种较简单的研究学习记忆的模型，适用于研究记忆保持和记忆巩固。这两个模型都是记录动物在遭受一次电击后多长时间不进入给电击的小室或不跳下平台来测验记忆的保持和巩固的；新物体识别实验是一种测量动物非空间工作记忆能力的模型，利用了动物先天对新物体有探索倾向的原理。在测试期内，如果动物记住了旧物体，则动物对旧物体的探索时间要少于新物体。