動物行為學實驗之T迷宮實驗(T-Maze TEST)的方法步驟及注意事項
T迷宮實驗（T-Maze TEST）是一種經(jīng)典的行為實驗，主要用于研究嚙齒類動物的記憶能力，其主要是利用實驗動物對新環(huán)境喜愛探索的天性，并借助食物為其提供探究動力，由于動物每次選擇探索方向時都需要記住前一次探索過的方向，因此T迷宮實驗能夠有效地測定動物的空間記憶能力。
T迷宮現(xiàn)已廣泛用于動物的空間學習、交替行為、條件識別學習和工作記憶的研究，是心理學和神經(jīng)科學領(lǐng)域中常用的工具，對于了解學習和記憶過程以及認知功能的神經(jīng)基礎(chǔ)非常有價值。
實驗設(shè)備
實驗采用賽昂斯T迷宮視頻分析系統(tǒng)研究小鼠的空間記憶能力。
產(chǎn)品特點
1、鋁合金、不銹鋼、透明或黑色有機玻璃攝像系統(tǒng)
2、采用視頻攝像跟蹤技術(shù)，實現(xiàn)了實驗過程的自動化
3、可定時錄制視頻圖象，以多種方式顯示指標
4、視頻文件格式支持AVI壓縮格式，壓縮比率高
5、面向科研和計算機輔助教學（CAI），能夠記錄原始的視頻圖像
6、可在星光條件下進行視頻分析，對動物的干擾更小
7、軌跡點坐標序列數(shù)據(jù)和指標結(jié)果可導入到Excel，并進行直方圖\曲線\軌跡的處理，方便用戶在SPSS、SAS等生物分析統(tǒng)計軟件中作進一步分析處理
8、用戶可設(shè)置彼此獨立的實驗數(shù)據(jù)存檔文件夾， 便于實驗資料管理
9、避免了人工計數(shù)引入的誤差和對實驗動物的干擾，實驗結(jié)果真實性可靠
10、自動生成軌跡圖、軌跡坐標點和指標結(jié)果的實時顯示
11、提供完整的實驗數(shù)據(jù)庫功能，作為研究的真實記錄和今后進行教學演示的素材
12、支持升級為全自動電動門，自動給食
實驗用雄性成年大鼠。飲水不限，但進食控制在每天16~20g，以使體重保持在非進食大鼠體重的85%。在整個訓練和測試期間，大鼠體重每周增加不超過5g。
實驗方法
這里介紹傳統(tǒng)T-形迷宮實驗和T-形迷宮自主交替實驗。
1、 傳統(tǒng)T-形迷宮實驗
（1）適應 在T-形迷宮臂內(nèi)分撒6粒食丸（45g），讓大鼠適應迷宮5min，每天一次，連續(xù)5天。
（2）強迫選擇訓練 將大鼠放入主干臂的起始箱，打開閘門，讓大鼠進入迷宮的主干臂。隨機、交替選擇左右兩臂之一放入4粒食丸，同時關(guān)閉另一臂，使動物被迫選擇食物強化臂并完成攝食；每天6次，連續(xù)4天。
（3）延遲位置匹配（delayed matching-to-position,DMP）訓練
1）將動物放入閘門關(guān)閉的起始箱，打開閘門，讓動物進入主干臂。
2）關(guān)閉一側(cè)目標臂，強迫動物進入另一側(cè)開放臂以獲得2粒食丸獎賞。
3）立即（最短延遲，少于5s）將動物放回主干臂，開始匹配訓練中的第二次訓練；此時兩個目標臂均開放。動物將兩前肢和至少兩后肢的一部分置于一個目標臂時完成“一次選擇”。動物返回到強迫選擇訓練時進入過的臂則獲得食物獎賞（4粒食丸），記錄一次正確選擇；若動物進入另一臂，則沒有食物獎賞，并且將其限制在該臂內(nèi)10秒，記錄一次錯誤選擇。
4）一次匹配訓練結(jié)束后將動物放回籠內(nèi)5~10min（與此同時訓練其他動物），再重復下一次匹配訓練。每天8次。
動物連續(xù)兩天的正確選擇次數(shù)達到15/16，則認為達到標準，可以開始實驗。如動物經(jīng)過30天訓練仍然達不到標準，則予以淘汰。
5）動物訓練達標后一天，給予一次匹配訓練。所不同的是，強迫選擇訓練后，將T-形迷宮旋轉(zhuǎn)180度，再進行上述開放臂的訓練。這樣做的目的是評價動物是否為定位性操作（有賴于迷宮外信號）或反應性操作（不依賴迷宮外信號）。
6）接著兩天，每天給予10次匹配訓練，每次訓練間隔為60s，用以評價動物的工作記憶操作。記錄進入食物強化臂的次數(shù)和再次進入非強化臂的次數(shù)。后者被認為是工作記憶錯誤。正常健康年輕的大鼠幾乎每次均能準確操作。當操作穩(wěn)定、且選擇準確率高（工作記憶錯誤少于10%）時，可進行藥物測試或腦區(qū)毀損后的操作實驗。
2、 T-形迷宮自主交替實驗
1925年，Tolman首次報道了一個有趣的發(fā)現(xiàn)：在迷宮實驗中，大鼠極少重復進入迷宮的同一臂。大鼠以這種重復交替的方式探究周圍環(huán)境。因而，即使沒有食物獎賞，大鼠仍然保留對所探究區(qū)域有一定的新奇感。正常的交替操作與完整的工作記憶能力相一致。用藥理或解剖毀損的方法可改變這種交替操作行為。實驗方法如下：
（1）充分撫摸大鼠 每天1~2min，連續(xù)5~7d。由于大鼠沒有被剝奪進食，唯一對大鼠有驅(qū)動作用的是其探究迷宮的欲望。因此，動物必須對實驗者和實驗環(huán)境完全適應，沒有恐懼感。充分觸摸大鼠就顯得尤為重要。
（2）將大鼠放入T-形迷宮的主干臂；打開閘門，讓大鼠離開主干進入一個目標臂（四肢進入臂內(nèi)）。
（3）將大鼠放回主干臂，限其在臂內(nèi)一段時間（零倒數(shù)分鐘，但開始時設(shè)定5s比較合適）。
（4）將第2和第3步的操作重復9次，記錄進入每一臂的次數(shù)。對照大鼠在每一實驗間期（共10次訓練）內(nèi)應交替選擇兩目標臂。實驗結(jié)果表述為同一實驗間期內(nèi)交替次數(shù)除以總的選擇次數(shù)。當使用藥物或相關(guān)腦區(qū)毀損等方法減弱記憶力時，這個比率下降。
「注意事項」
1．大鼠和小鼠具有良好的空間辨別功能，能很快學會并準確操作迷宮。因此，T-形迷宮和放射臂迷宮均被廣泛用于測試動物的空間記憶能力。T-形迷宮用于研究不同腦區(qū)對空間記憶的影響。它對某些腦結(jié)構(gòu)，尤其是海馬的毀損作用敏感。此外，許多藥物或毒素都可增強或削弱動物在T-形迷宮的空間記憶。實驗所用的動物除大鼠和小鼠外，還包括豬、羊、烏龜和鴿子等。
2．動物選擇的準確性與兩次選擇之間的間隔及每一訓練間期內(nèi)的選擇訓練次數(shù)等有關(guān)。正常動物經(jīng)短時間的間隔（例如5s），其選擇準確性非常高。而經(jīng)過極長時間的間隔（例如超過1h），其選擇接近隨機性操作。強迫選擇訓練后。如只給一次目標臂選擇，準確性通常很高。但是，如給予多次選擇，則選擇次數(shù)越多，準確性越差。
3．嚙齒類動物有單向偏愛的特性。這種單向偏愛與動物種屬和品系有關(guān)。例如，C57BL/6J小鼠、ICR小鼠和Purdue-Wistar大鼠更偏愛左側(cè)，而Spague-Dawley大鼠和Wistar大鼠更偏愛右側(cè)。研究表明，超過2/3的雄性Spague-Dawley大鼠偏愛右側(cè)，而偏愛左側(cè)的不到1/5。這種單向偏愛可影響對動物學習記憶的評價。
4．主干臂的閘門是T-形迷宮的重要特征。它既可用于在兩次選擇之間將動物限制在起始箱內(nèi)一定的時間，也可防止動物在兩次選擇訓練之間探究迷宮。因此，兩次選擇訓練之間應將動物迅速放回主干臂內(nèi)的起始箱。這一點很重要，它可確保動物不會去探究對側(cè)目標臂。
5．當動物對迷宮或?qū)嶒炚叩膽た謶殖^其對探究和覓食的渴望程度時，動物對迷宮的探究減少，甚至呆在迷宮某處不動而不去探究迷宮。這種恐懼表現(xiàn)為動物在迷宮內(nèi)排便和排尿；當抓它時，動物還會發(fā)出尖叫聲。因此，足夠的應激適應是必要的。否則，如果動物在迷宮內(nèi)不進行臂的選擇，就無從得知它的記憶力是正常還是減弱。T迷宮-學習記憶的行為學研究方法（3）為經(jīng)典的實驗，后續(xù)還會進一步介紹更多的迷宮實驗。
T迷宮現(xiàn)已廣泛用于動物的空間學習、交替行為、條件識別學習和工作記憶的研究，是心理學和神經(jīng)科學領(lǐng)域中常用的工具，對于了解學習和記憶過程以及認知功能的神經(jīng)基礎(chǔ)非常有價值。
實驗設(shè)備
實驗采用賽昂斯T迷宮視頻分析系統(tǒng)研究小鼠的空間記憶能力。
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1、鋁合金、不銹鋼、透明或黑色有機玻璃攝像系統(tǒng)
2、采用視頻攝像跟蹤技術(shù)，實現(xiàn)了實驗過程的自動化
3、可定時錄制視頻圖象，以多種方式顯示指標
4、視頻文件格式支持AVI壓縮格式，壓縮比率高
5、面向科研和計算機輔助教學（CAI），能夠記錄原始的視頻圖像
6、可在星光條件下進行視頻分析，對動物的干擾更小
7、軌跡點坐標序列數(shù)據(jù)和指標結(jié)果可導入到Excel，并進行直方圖\曲線\軌跡的處理，方便用戶在SPSS、SAS等生物分析統(tǒng)計軟件中作進一步分析處理
8、用戶可設(shè)置彼此獨立的實驗數(shù)據(jù)存檔文件夾， 便于實驗資料管理
9、避免了人工計數(shù)引入的誤差和對實驗動物的干擾，實驗結(jié)果真實性可靠
10、自動生成軌跡圖、軌跡坐標點和指標結(jié)果的實時顯示
11、提供完整的實驗數(shù)據(jù)庫功能，作為研究的真實記錄和今后進行教學演示的素材
12、支持升級為全自動電動門，自動給食
實驗用雄性成年大鼠。飲水不限，但進食控制在每天16~20g，以使體重保持在非進食大鼠體重的85%。在整個訓練和測試期間，大鼠體重每周增加不超過5g。
實驗方法
這里介紹傳統(tǒng)T-形迷宮實驗和T-形迷宮自主交替實驗。
1、 傳統(tǒng)T-形迷宮實驗
（1）適應 在T-形迷宮臂內(nèi)分撒6粒食丸（45g），讓大鼠適應迷宮5min，每天一次，連續(xù)5天。
（2）強迫選擇訓練 將大鼠放入主干臂的起始箱，打開閘門，讓大鼠進入迷宮的主干臂。隨機、交替選擇左右兩臂之一放入4粒食丸，同時關(guān)閉另一臂，使動物被迫選擇食物強化臂并完成攝食；每天6次，連續(xù)4天。
（3）延遲位置匹配（delayed matching-to-position,DMP）訓練
1）將動物放入閘門關(guān)閉的起始箱，打開閘門，讓動物進入主干臂。
2）關(guān)閉一側(cè)目標臂，強迫動物進入另一側(cè)開放臂以獲得2粒食丸獎賞。
3）立即（最短延遲，少于5s）將動物放回主干臂，開始匹配訓練中的第二次訓練；此時兩個目標臂均開放。動物將兩前肢和至少兩后肢的一部分置于一個目標臂時完成“一次選擇”。動物返回到強迫選擇訓練時進入過的臂則獲得食物獎賞（4粒食丸），記錄一次正確選擇；若動物進入另一臂，則沒有食物獎賞，并且將其限制在該臂內(nèi)10秒，記錄一次錯誤選擇。
4）一次匹配訓練結(jié)束后將動物放回籠內(nèi)5~10min（與此同時訓練其他動物），再重復下一次匹配訓練。每天8次。
動物連續(xù)兩天的正確選擇次數(shù)達到15/16，則認為達到標準，可以開始實驗。如動物經(jīng)過30天訓練仍然達不到標準，則予以淘汰。
5）動物訓練達標后一天，給予一次匹配訓練。所不同的是，強迫選擇訓練后，將T-形迷宮旋轉(zhuǎn)180度，再進行上述開放臂的訓練。這樣做的目的是評價動物是否為定位性操作（有賴于迷宮外信號）或反應性操作（不依賴迷宮外信號）。
6）接著兩天，每天給予10次匹配訓練，每次訓練間隔為60s，用以評價動物的工作記憶操作。記錄進入食物強化臂的次數(shù)和再次進入非強化臂的次數(shù)。后者被認為是工作記憶錯誤。正常健康年輕的大鼠幾乎每次均能準確操作。當操作穩(wěn)定、且選擇準確率高（工作記憶錯誤少于10%）時，可進行藥物測試或腦區(qū)毀損后的操作實驗。
2、 T-形迷宮自主交替實驗
1925年，Tolman首次報道了一個有趣的發(fā)現(xiàn)：在迷宮實驗中，大鼠極少重復進入迷宮的同一臂。大鼠以這種重復交替的方式探究周圍環(huán)境。因而，即使沒有食物獎賞，大鼠仍然保留對所探究區(qū)域有一定的新奇感。正常的交替操作與完整的工作記憶能力相一致。用藥理或解剖毀損的方法可改變這種交替操作行為。實驗方法如下：
（1）充分撫摸大鼠 每天1~2min，連續(xù)5~7d。由于大鼠沒有被剝奪進食，唯一對大鼠有驅(qū)動作用的是其探究迷宮的欲望。因此，動物必須對實驗者和實驗環(huán)境完全適應，沒有恐懼感。充分觸摸大鼠就顯得尤為重要。
（2）將大鼠放入T-形迷宮的主干臂；打開閘門，讓大鼠離開主干進入一個目標臂（四肢進入臂內(nèi)）。
（3）將大鼠放回主干臂，限其在臂內(nèi)一段時間（零倒數(shù)分鐘，但開始時設(shè)定5s比較合適）。
（4）將第2和第3步的操作重復9次，記錄進入每一臂的次數(shù)。對照大鼠在每一實驗間期（共10次訓練）內(nèi)應交替選擇兩目標臂。實驗結(jié)果表述為同一實驗間期內(nèi)交替次數(shù)除以總的選擇次數(shù)。當使用藥物或相關(guān)腦區(qū)毀損等方法減弱記憶力時，這個比率下降。
「注意事項」
1．大鼠和小鼠具有良好的空間辨別功能，能很快學會并準確操作迷宮。因此，T-形迷宮和放射臂迷宮均被廣泛用于測試動物的空間記憶能力。T-形迷宮用于研究不同腦區(qū)對空間記憶的影響。它對某些腦結(jié)構(gòu)，尤其是海馬的毀損作用敏感。此外，許多藥物或毒素都可增強或削弱動物在T-形迷宮的空間記憶。實驗所用的動物除大鼠和小鼠外，還包括豬、羊、烏龜和鴿子等。
2．動物選擇的準確性與兩次選擇之間的間隔及每一訓練間期內(nèi)的選擇訓練次數(shù)等有關(guān)。正常動物經(jīng)短時間的間隔（例如5s），其選擇準確性非常高。而經(jīng)過極長時間的間隔（例如超過1h），其選擇接近隨機性操作。強迫選擇訓練后。如只給一次目標臂選擇，準確性通常很高。但是，如給予多次選擇，則選擇次數(shù)越多，準確性越差。
3．嚙齒類動物有單向偏愛的特性。這種單向偏愛與動物種屬和品系有關(guān)。例如，C57BL/6J小鼠、ICR小鼠和Purdue-Wistar大鼠更偏愛左側(cè)，而Spague-Dawley大鼠和Wistar大鼠更偏愛右側(cè)。研究表明，超過2/3的雄性Spague-Dawley大鼠偏愛右側(cè)，而偏愛左側(cè)的不到1/5。這種單向偏愛可影響對動物學習記憶的評價。
4．主干臂的閘門是T-形迷宮的重要特征。它既可用于在兩次選擇之間將動物限制在起始箱內(nèi)一定的時間，也可防止動物在兩次選擇訓練之間探究迷宮。因此，兩次選擇訓練之間應將動物迅速放回主干臂內(nèi)的起始箱。這一點很重要，它可確保動物不會去探究對側(cè)目標臂。
5．當動物對迷宮或?qū)嶒炚叩膽た謶殖^其對探究和覓食的渴望程度時，動物對迷宮的探究減少，甚至呆在迷宮某處不動而不去探究迷宮。這種恐懼表現(xiàn)為動物在迷宮內(nèi)排便和排尿；當抓它時，動物還會發(fā)出尖叫聲。因此，足夠的應激適應是必要的。否則，如果動物在迷宮內(nèi)不進行臂的選擇，就無從得知它的記憶力是正常還是減弱。T迷宮-學習記憶的行為學研究方法（3）為經(jīng)典的實驗，后續(xù)還會進一步介紹更多的迷宮實驗。
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