Morris水迷宮在記憶功能檢測(cè)中的應(yīng)用與方法學(xué)探討

隨著對(duì)學(xué)習(xí)與記憶腦機(jī)制的研究不斷深入，以及尋找認(rèn)知障礙類疾病干預(yù)方法的需求日益增加，如何客觀、準(zhǔn)確地評(píng)估實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的學(xué)習(xí)和記憶水平，已經(jīng)成為神經(jīng)生物學(xué)及神經(jīng)藥理學(xué)領(lǐng)域的重要課題。我們?cè)陂_展老年性癡呆相關(guān)研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，Morris水迷宮是檢測(cè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)習(xí)與記憶能力的核心實(shí)驗(yàn)手段之一。因此，本文結(jié)合科月華誠(chéng)的研究實(shí)踐，對(duì)Morris水迷宮所涉及的記憶屬性及相關(guān)方法學(xué)問(wèn)題進(jìn)行初步探討。

---

1　Morris水迷宮的檢測(cè)流程與記憶屬性

學(xué)習(xí)與記憶是大腦的高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)。學(xué)習(xí)指的是個(gè)體在接受外部信息后改變自身行為的過(guò)程，而記憶則是信息在腦內(nèi)的存儲(chǔ)、加工與提取。它們既是認(rèn)知過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，也是智力結(jié)構(gòu)中的核心組成部分。隨著“多重記憶系統(tǒng)”理論的提出［1，2］，人們對(duì)瞬時(shí)記憶、短時(shí)記憶、長(zhǎng)時(shí)記憶，以及外顯性記憶與內(nèi)隱性記憶（或程序性記憶與陳述性記憶）的劃分有了更深層次的理解。不同類型的記憶可能依賴于不同的神經(jīng)機(jī)制和加工方式，研究特定記憶過(guò)程時(shí)必須明確對(duì)應(yīng)的記憶系統(tǒng)。

Morris水迷宮由英國(guó)心理學(xué)家Morris在20世紀(jì)80年代建立［3］。該裝置由一個(gè)盛水的圓池、隱藏平臺(tái)以及自動(dòng)化的影像采集與分析系統(tǒng)構(gòu)成，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物多為大鼠。其經(jīng)典實(shí)驗(yàn)包括定位航行試驗(yàn)和空間探索試驗(yàn)。定位航行試驗(yàn)要求大鼠多次從不同入水點(diǎn)進(jìn)入水池，記錄其找到平臺(tái)所需時(shí)間（逃避潛伏期）；空間探索試驗(yàn)則是在移除平臺(tái)后觀察大鼠在原平臺(tái)區(qū)域的搜索情況�？煞治龅膮�數(shù)包括：逃避潛伏期、各象限的游泳距離及比例、平臺(tái)穿越次數(shù)、偏離角度等。

在這一實(shí)驗(yàn)范式下，大鼠需要通過(guò)多次訓(xùn)練形成對(duì)固定位置的空間記憶，這種記憶依賴于外部環(huán)境線索，屬于以外部參照為主的空間參考記憶（reference memory），并且與陳述性記憶密切相關(guān)［3，4］。陳述性記憶損傷常見(jiàn)于癡呆和健忘癥患者［5］，因此該實(shí)驗(yàn)方法在認(rèn)知障礙疾病相關(guān)藥物的篩選與驗(yàn)證中具有高度應(yīng)用價(jià)值。

此外，F(xiàn)rick等［6］在經(jīng)典范式上進(jìn)行了拓展，除檢測(cè)參考記憶外，還通過(guò)設(shè)置不固定平臺(tái)位置來(lái)評(píng)價(jià)大鼠的工作記憶（working memory）。這種認(rèn)知過(guò)程要求大鼠對(duì)時(shí)間與空間分離的信息進(jìn)行整合，難度更高。值得注意的是，參考記憶和工作記憶的損傷并非同步發(fā)生，例如Frick的研究顯示，參考記憶受損在17月齡后出現(xiàn)，而工作記憶變化則多在24月齡以后才顯著。

---

2　Morris水迷宮的實(shí)驗(yàn)方法與統(tǒng)計(jì)問(wèn)題

雖然Morris水迷宮的基本流程大體一致，但實(shí)驗(yàn)環(huán)境、檢測(cè)時(shí)限及統(tǒng)計(jì)分析方式對(duì)結(jié)果的影響不可忽視。

2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

空間線索的穩(wěn)定性對(duì)實(shí)驗(yàn)至關(guān)重要，任何周圍物品、掛飾，甚至實(shí)驗(yàn)人員的位置變化，都可能成為動(dòng)物的參照線索，進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此外，水溫對(duì)大鼠的逃避動(dòng)機(jī)也有明顯作用，應(yīng)保持在相對(duì)恒定的偏低水平。光線和聲音同樣需要控制。部分實(shí)驗(yàn)會(huì)在水中加入牛奶使其渾濁，但我們?cè)诳圃氯A誠(chéng)的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，即便不添加牛奶，也不會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。

2.2 檢測(cè)時(shí)限

定位航行試驗(yàn)中允許大鼠尋找平臺(tái)的最大時(shí)限，目前常見(jiàn)的設(shè)定為60s、120s或180s。根據(jù)我們的統(tǒng)計(jì)，超過(guò)60s后找到平臺(tái)的概率很低（僅約5%），因此從效率角度看60s較為合適。但由于最大時(shí)限的不同會(huì)直接影響統(tǒng)計(jì)結(jié)果，如何規(guī)避潛在的系統(tǒng)偏差仍需進(jìn)一步探討。

2.3 統(tǒng)計(jì)分析

Morris水迷宮的逃避潛伏期數(shù)據(jù)具有重復(fù)測(cè)量、自相關(guān)性強(qiáng)、存在截尾值等特點(diǎn)。傳統(tǒng)做法如直接取平均值做t檢驗(yàn)或只分析后3天數(shù)據(jù)，均存在偏差。我們建議采用重復(fù)測(cè)量方差分析結(jié)合截尾數(shù)據(jù)的生存分析方法，以更好地反映不同處理?xiàng)l件下的學(xué)習(xí)記憶變化［8，9］。

---

3　應(yīng)用與評(píng)價(jià)

Morris水迷宮目前主要用于學(xué)習(xí)記憶神經(jīng)機(jī)制研究及神經(jīng)藥理（包括中藥藥理）學(xué)領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的跳臺(tái)或避暗實(shí)驗(yàn)相比，其優(yōu)勢(shì)在于：

• 提供豐富的參數(shù)指標(biāo)，能系統(tǒng)評(píng)估動(dòng)物空間認(rèn)知水平；

• 避免感覺(jué)或運(yùn)動(dòng)缺陷對(duì)結(jié)果的干擾；

• 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)便，誤差較小。

不足之處則在于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需考慮因素較多，統(tǒng)計(jì)學(xué)處理較復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)人員需具備神經(jīng)生物學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的綜合知識(shí)背景。