Barnes迷宮實(shí)驗(yàn)方法

巴恩斯迷宮（Barnes Maze） 是由美國學(xué)者 Carol A. Barnes 于1979年首次提出的一種用于研究動(dòng)物學(xué)習(xí)與空間記憶的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ�。與水迷宮和放射臂迷宮類似，巴恩斯迷宮充分利用了嚙齒類動(dòng)物“避光喜暗、富有探索欲”的特性。實(shí)驗(yàn)的核心機(jī)制是：動(dòng)物在光亮、開放的平臺(tái)上活動(dòng)時(shí)，會(huì)主動(dòng)尋找可以進(jìn)入的黑暗小箱體（目標(biāo)箱），以逃避不適的光照和開放環(huán)境。經(jīng)過多次訓(xùn)練，動(dòng)物會(huì)逐漸形成并保持目標(biāo)箱位置的記憶。

與其他迷宮范式相比，巴恩斯迷宮的應(yīng)激性更�。核�不需要像放射臂迷宮那樣通過饑餓限制來激發(fā)動(dòng)機(jī)，也不像水迷宮那樣存在強(qiáng)烈的水環(huán)境應(yīng)激。因此，它被廣泛應(yīng)用于學(xué)習(xí)記憶相關(guān)的研究，特別是在 應(yīng)激因素影響下的記憶研究 以及 基因修飾小鼠的行為學(xué)表型分析 中應(yīng)用較多。

市面上不同廠家生產(chǎn)的巴恩斯迷宮裝置在結(jié)構(gòu)上大同小異。這里介紹由 科月華誠信息科技有限公司 研發(fā)的巴恩斯迷宮：

• 整體由加固醫(yī)用有機(jī)板制成，圓形平臺(tái)可旋轉(zhuǎn)，直徑約122 cm；

• 平臺(tái)邊緣均勻分布圓洞，大鼠版本有18個(gè)，小鼠版本有40個(gè)；洞徑分別為10 cm（大鼠）和5 cm（小鼠）；

• 其中一個(gè)洞與暗箱（目標(biāo)箱）相連，作為動(dòng)物的逃避出口；其余洞均為空洞，無實(shí)際通路；

• 目標(biāo)箱采用抽屜式結(jié)構(gòu)，便于實(shí)驗(yàn)結(jié)束后快速取出動(dòng)物；

• 平臺(tái)表面不可見目標(biāo)箱位置，迷宮整體抬高約140 cm；

• 部分小鼠版本會(huì)縮小平臺(tái)直徑（如88 cm），同時(shí)減少洞的數(shù)量（如12個(gè)），但洞徑保持不變。這樣的設(shè)計(jì)可以提高動(dòng)物找到目標(biāo)洞的成功率。

無論采用何種規(guī)格，實(shí)驗(yàn)的操作邏輯基本一致，均是通過反復(fù)訓(xùn)練讓動(dòng)物形成對目標(biāo)洞位置的空間記憶。

1. 適應(yīng)階段
   在正式實(shí)驗(yàn)前一天，將動(dòng)物直接從目標(biāo)洞放入目標(biāo)箱中，適應(yīng)4分鐘。

2. 起始定位
   實(shí)驗(yàn)當(dāng)天，將動(dòng)物置于迷宮中央的塑料圓桶（直徑20 cm，高27 cm）中限制5秒，然后移開圓桶并啟動(dòng)計(jì)時(shí)。實(shí)驗(yàn)人員在擋簾后觀察。

3. 實(shí)驗(yàn)過程

   • 當(dāng)動(dòng)物四肢完全進(jìn)入目標(biāo)箱時(shí)，視為一次成功逃避（escape），并讓其在目標(biāo)箱內(nèi)停留30秒；

   • 每只動(dòng)物的測試時(shí)長上限為4分鐘，如在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未能找到目標(biāo)箱，則實(shí)驗(yàn)者將其引導(dǎo)進(jìn)入目標(biāo)箱，并在其中停留30秒；

   • 在兩次訓(xùn)練之間，需要對迷宮進(jìn)行清潔。

   • 每只動(dòng)物每天訓(xùn)練2次，連續(xù)進(jìn)行5～6天。

4. 隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)
   從第二次訓(xùn)練開始，每次實(shí)驗(yàn)前需隨機(jī)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，使洞口位置發(fā)生變化，但目標(biāo)箱始終固定在同一方向。這一設(shè)計(jì)的目的在于避免動(dòng)物依賴氣味等非空間記憶線索來判斷目標(biāo)位置。

5. 記錄指標(biāo)

   • 動(dòng)物探究任意洞的潛伏期；

   • 到達(dá)目標(biāo)箱的潛伏期；

   • 錯(cuò)誤次數(shù)（定義為將頭探入或嘗試進(jìn)入非目標(biāo)洞的行為，包括重復(fù)探究同一錯(cuò)誤洞）。

1. 記憶力評價(jià)

   • 當(dāng)動(dòng)物的記憶力減弱時(shí)，往往表現(xiàn)為：找到目標(biāo)箱前錯(cuò)誤次數(shù)增加、潛伏時(shí)間延長；

   • 若記憶增強(qiáng)，則相反：錯(cuò)誤次數(shù)減少，到達(dá)目標(biāo)箱更快。

2. 氣味干擾
   上一只動(dòng)物在迷宮中留下的氣味可能會(huì)嚴(yán)重干擾下一只動(dòng)物的表現(xiàn)。因此，需要在兩次訓(xùn)練之間對平臺(tái)進(jìn)行隨機(jī)旋轉(zhuǎn)，并用70%酒精徹底清潔，避免殘留氣味產(chǎn)生導(dǎo)向作用。

3. 行為學(xué)影響因素
   巴恩斯迷宮本質(zhì)上屬于開放場范式（open field），因此任何影響動(dòng)物自發(fā)探索或焦慮水平的因素（如藥物處理、基因修飾）都可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

4. 品系差異
   不同小鼠品系在巴恩斯迷宮中的表現(xiàn)差別顯著。例如，129S6小鼠通常缺乏探索行為，很難找到目標(biāo)洞；而C57BL/6J小鼠則表現(xiàn)出較強(qiáng)的探索性，更適合該實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行基因敲除小鼠研究時(shí)，尤其需要考慮品系差異。