Morris水迷宮在記憶功能檢測中的應(yīng)用與方法學(xué)探討

隨著對學(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)確地評估實驗動物的學(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。我們在開展老年性癡呆相關(guān)研究過程中發(fā)現(xiàn)，Morris水迷宮是檢測實驗動物學(xué)習(xí)與記憶能力的核心實驗手段之一。因此，本文結(jié)合科月華誠的研究實踐，對Morris水迷宮所涉及的記憶屬性及相關(guān)方法學(xué)問題進(jìn)行初步探討。

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1　Morris水迷宮的檢測流程與記憶屬性

學(xué)習(xí)與記憶是大腦的高級神經(jīng)活動。學(xué)習(xí)指的是個體在接受外部信息后改變自身行為的過程，而記憶則是信息在腦內(nèi)的存儲、加工與提取。它們既是認(rèn)知過程的重要環(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］，人們對瞬時記憶、短時記憶、長時記憶，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，研究特定記憶過程時必須明確對應(yīng)的記憶系統(tǒng)。

Morris水迷宮由英國心理學(xué)家Morris在20世紀(jì)80年代建立［3］。該裝置由一個盛水的圓池、隱藏平臺以及自動化的影像采集與分析系統(tǒng)構(gòu)成，實驗動物多為大鼠。其經(jīng)典實驗包括定位航行試驗和空間探索試驗。定位航行試驗要求大鼠多次從不同入水點(diǎn)進(jìn)入水池，記錄其找到平臺所需時間（逃避潛伏期）；空間探索試驗則是在移除平臺后觀察大鼠在原平臺區(qū)域的搜索情況。可分析的參數(shù)包括：逃避潛伏期、各象限的游泳距離及比例、平臺穿越次數(shù)、偏離角度等。

在這一實驗范式下，大鼠需要通過多次訓(xùn)練形成對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于癡呆和健忘癥患者［5］，因此該實驗方法在認(rèn)知障礙疾病相關(guān)藥物的篩選與驗證中具有高度應(yīng)用價值。

此外，F(xiàn)rick等［6］在經(jīng)典范式上進(jìn)行了拓展，除檢測參考記憶外，還通過設(shè)置不固定平臺位置來評價大鼠的工作記憶（working memory）。這種認(rèn)知過程要求大鼠對時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。

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2　Morris水迷宮的實驗方法與統(tǒng)計問題

雖然Morris水迷宮的基本流程大體一致，但實驗環(huán)境、檢測時限及統(tǒng)計分析方式對結(jié)果的影響不可忽視。

2.1 實驗環(huán)境

空間線索的穩(wěn)定性對實驗至關(guān)重要，任何周圍物品、掛飾，甚至實驗人員的位置變化，都可能成為動物的參照線索，進(jìn)而影響實驗結(jié)果。此外，水溫對大鼠的逃避動機(jī)也有明顯作用，應(yīng)保持在相對恒定的偏低水平。光線和聲音同樣需要控制。部分實驗會在水中加入牛奶使其渾濁，但我們在科月華誠的實驗中發(fā)現(xiàn)，即便不添加牛奶，也不會對結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。

2.2 檢測時限

定位航行試驗中允許大鼠尋找平臺的最大時限，目前常見的設(shè)定為60s、120s或180s。根據(jù)我們的統(tǒng)計，超過60s后找到平臺的概率很低（僅約5%），因此從效率角度看60s較為合適。但由于最大時限的不同會直接影響統(tǒng)計結(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)計分析

Morris水迷宮的逃避潛伏期數(shù)據(jù)具有重復(fù)測量、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條件下的學(xué)習(xí)記憶變化［8，9］。

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3　應(yīng)用與評價

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)的跳臺或避暗實驗相比，其優(yōu)勢在于：

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

• 避免感覺或運(yùn)動缺陷對結(jié)果的干擾；

• 實驗設(shè)計相對簡便，誤差較小。

不足之處則在于實驗設(shè)計需考慮因素較多，統(tǒng)計學(xué)處理較復(fù)雜，實驗人員需具備神經(jīng)生物學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)和統(tǒng)計學(xué)的綜合知識背景。