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通過比較五種迷宮的實驗方法、注意事項、評價指標、應用特點以及優缺點，為更好利用迷宮實驗評價大小鼠學習記憶能力提供參考。檢索中國知網和PubMed，搜集 Morris 水迷宮、Y迷宮、八臂迷宮、T迷宮、Barnes迷宮實驗的相關文獻，比較它們的實驗方法、注意事項、評價指標、應用特點以及優缺點。結果發現Morris水迷宮實驗的評價指標多，結果更可靠； Y迷宮操作簡便，但電Y迷宮對動物影響大； 八臂迷宮無水和電刺激，操作簡便； T迷宮無水和電刺激，依靠動物探索天性完成任務； Barnes迷宮以光和聲音刺激動物完成任務，局限性大。評價大小鼠空間學習和記憶能力時五種迷宮均適合，但 Morris水迷宮實驗結果準確性更高。評價工作記憶能力時Morris水迷宮、Y迷宮、T迷宮、八臂迷宮均適合，但Y迷宮自主交替實驗和T迷宮對動物應激小，結果更可靠。
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Morris水迷宮是利用大小鼠會游泳又怕水的天性，強迫其在水中游泳，依靠空間參考標志判定平 臺的位置擺脫水環境。實驗模式有三種： 定位航行模式、空間探索模式、工作記憶模式。定位航行實驗時，動物從不同象限的中點放入迷宮，記錄其登上平臺的時長( 潛伏期) 。空間探索實驗考察其對平臺位置的記憶，記錄動物的穿臺次數。工作記憶模式是定位航行實驗后，每天改變平臺位置，給予動物5～10s的觀察時間，檢測動物在短時間內對平臺新位置的記憶( 即工作記憶) 。
(1) 實驗人員勿隨意走動，室內物品位置勿變動。
(2) 小鼠實驗時水溫維持在20℃ ～ 23℃，水溫過高，則小鼠不愛游動。大鼠因體積大， 耗能多，水溫在24℃ ～ 26℃之間。
(3) 實驗前水中加入墨汁或牛奶、無毒的涂料，更好地隱匿平臺。
(4) 實驗前后，將動物置于平臺上休息一段時間，使動物觀察迷宮四周環境，幫助記憶。
(5) 防止動物 因視覺問題影響尋臺，可在水迷宮實驗前或后進行 可視平臺實驗。
(6) 平臺應放置在象限的中間，不要放置在水池邊緣，避免動物按邊緣式搜索策略無 意找到平臺。
Y迷宮可進行兩種實驗: 電Y迷宮實驗，Y迷宮自主交替實驗。
電Y迷宮實驗是利用鼠類避明趨暗的習性設計的一種條件反射實驗裝置，其三條臂內均裝有燈泡和電網，燈亮的臂無電，而暗臂有電，隨機更換安全臂訓練動物的空間辨別學習能力。實驗分為三個階段，先是訓練期，當動物主動逃避次數達到 80% 以上，則可進入測試階段，最后還可進行記憶再現階段。訓練期記錄動物達到學會標準進行的電 擊總數和動物出錯總數，作為學習的評定指標。測試期統計動物足底電擊中的出錯總數，作為記憶的評定指標。記憶保持是考察動物經過一段時間后再放入迷宮，以評價動物記憶力的高低。建議使用軟件：VisuTrack動物行為分析軟件。
Y迷宮自主交替實驗，*利用嚙齒類動物對新奇環境探索的天性，動物必須依靠前一次的記憶做出正確的進臂選擇，可有效地評價動物的空間工作記憶能力。實驗時將動物放入一條臂的末端，讓其自由探索幾分鐘，一段時間后將動物再次放入迷宮進行正式檢測。記錄動物進入各臂的順序和總次數，當連續三次進入不同的臂時，記為一次正確交替反應，統計正確交替反應次數，計算自主交替率。
對于電Y迷宮，應選擇合適的電壓。
T 迷宮是依靠覓食動機誘導動物完成任務的一 種迷宮，檢測前需對動物進行禁食。實驗中，動物對目標臂的選擇基于記住上次探索過的目標臂，即空間工作記憶，動物對目標臂的正確交替選擇是完整工作記憶能力的體現。T迷宮包括自發連續交替實驗和交替選擇實驗兩種模式：
自發連續交替實驗模式時，動物不用禁食，*借助其愛探索的天性。先讓動物*適應迷宮后，進行一次初始強 制實驗和六次選擇實驗，即關閉其中一條目標臂， 動物從起始箱放入，使其探索另一條開放的目標臂，待進入目標臂后，又重新放回起始箱。10s后開放閘門，讓其自由探索兩條目標臂，待其進入其中 一條臂后，關閉另一條臂，再次放回起始箱，10s后進入下一次選擇實驗，循環進行六次。
交替選擇實驗模式是動物禁食后，進行7～8d的適應性訓練和1d的正式訓練，即適應迷宮后，在兩條目標臂中隨機選擇一條臂末端放入食餌，關閉另一條臂。將動物放入起始箱，使其進入目標臂獲取食餌，連續訓練一段時間后( 保證左右兩臂放食餌的次數相 等) 進入正式實驗階段。先是強迫訓練，選擇一條臂開放并放入食餌，另一條臂關閉，當動物進入有食餌的臂獲得獎勵后，將其馬上放回主干臂，而后讓其自由探索左右兩臂，此前強迫訓練時放食餌 的臂中無食餌，其對側臂有食餌。動物若進入無食餌的臂，記為一次“錯誤次數”，反之為“正確次數”， 重復測試多次。統計總的正確率，正確率越高，潛伏期越短，表明動物工作記憶越好。
當為交替選擇模式時，動物須禁食，至體重減輕為原來的85%～90% ，促使動物覓食。
八臂迷宮以動物尋覓不同臂中的食餌來評價 其空間學習記憶能力，實驗分為訓練期和檢測期。 訓練期: 將食餌放入八條臂末端食盒內，動物從中央區放入，讓其自由尋覓食餌。重復訓練多天，使用VisuTrack軟件（上海欣軟）記錄動物進臂次數，訓練期反映的是依賴海馬有關的 陳述性記憶。檢測期: 隨機在4條臂中放入食餌，另外4條臂關閉，動物限定時間內探索4條開放臂，待動物獲得全部食餌后將其放回中央區等待一 段時間后，開放迷宮八條臂進行測試( 之前沒放食餌的臂放入食餌) 。檢測期主要反映了依賴紋狀體的習慣性記憶。
注意事項
(1) 每天訓練完后， 將整個迷宮旋轉180°，防止動物依靠反向記憶記住空間位置。
(2) 迷宮周圍的所有物品位置需保持不變，防止動物定位不準確。
Barnes迷宮是利用嚙齒動物喜暗避明的習性設計，通過強光照射與噪聲刺激迫使動物在規定時間內尋找某個位置孔洞下的暗箱。實驗分為訓練期和測試期，連續訓練幾天后測試，記錄動物進入暗盒的時間、總路程、速度等，以及進入錯誤洞口的次數以反映動物空間參考記憶能力，也可以通過VisuTrack軟件記錄動物重復進入錯誤洞口次數來測量動物的工作記憶。
注意事項
每次訓練后要隨機轉動迷宮，保 證連續兩天迷宮位置不同，但目標箱位置不改變。 當動物在其他洞旁徘徊時，其頭部伸入洞內，眼睛 低于平臺邊緣時，判斷為逃生錯誤。
| 名稱 | Morris水迷宮 | Y迷宮 | T迷宮 | 八臂迷宮 | Barnes迷宮 |
|---|---|---|---|---|---|
| 實驗方法( 設 備規格、檢測 時間) | 規格: 小鼠水迷宮直徑90～100 cm，平臺直徑6cm，平臺在水下1.5cm; 大鼠 水迷宮直徑120～180cm，平 臺直徑9～10 cm，平臺在水 下 2cm。 檢測時間: 60～ 120s，其中120s 居多，一般訓練3次，定位航行模式5～6d，空間探索模式1d。 | 規格: 大鼠Y迷宮臂長45～48 cm，小鼠Y迷 宮臂長30cm。 檢測時間: 自由交替實驗時間 5～10min。部 分大鼠實驗電刺激訓練20次，每 次刺激后給大鼠 10s做出反應， 連續 7 ～ 9d。 | 規 格: 主干臂71cm，長40～50cm，寬10 ～15 cm的目標臂，裝置高于 地面50～90cm。 檢測時間: 每天訓練5次，間隔10 ～15min，連續3d。 | 規格: 臂長50 ～ 65cm，中央區 直徑25cm，小 鼠臂長32 cm。 檢測時間: 適應期每天10～12 min， 連續2天; 訓練期3min，連續 4 ～10d，每天一次。 | 規格: 小鼠直徑 91～105 cm，大鼠為100～ 122 cm。 圓臺周圍均勻分布有12、20或 40個孔洞，其 中20個孔洞常見。 檢測時間: 小鼠熟悉期一般每 次30s，每天 2 ～ 4次，連續 3 ～5天。訓練期間每次5min，檢測期 90 s。大鼠熟悉期為 2 min，檢測期3 ～5min 連續3 ～4d，每天3 次，間隔10～ 15min。 |
| 評價指標 | 1． 潛伏期: 動物從入水到成功登上平臺的總時間，如有多次重復則需取其平均值。 2． 穿臺次數: 動物穿過原平臺的次數。 3． 實臺象*比率 4． 總游程 5． 實臺象限游程比率 | 1． 正確交替反應次數自發交替反應率: 自發 交替反應率 ( % ) = ［正確交替反應次數/ ( N-2) ］×100。 2． 動物進臂正確率 3． 部分大鼠實驗以 20次中正確反應次數作 為學習記憶成績。 | 1． 正確次數: 動物進入有食 餌的臂次數。 2． 錯誤次數: 動物進入未放 食餌的臂次數。 | 1． 參考記憶錯誤次 數 ( RME ) : 進入未放食餌的臂次數反映動物的長時記憶能力。 2． 工作記憶錯 誤次 數 ( WME ) : 重 復進 入 已 經探索過的臂次 數。反映動 物 的短時記憶能力。 | 1． 探索目標洞的潛伏期: 第一次將鼻子或前肢探向目標洞的時間。 2． 錯誤次數: 動物將鼻子探向 非目標洞或前肢進入任何一個 非目標洞。 |
| 應用特點 | 評價空間參考記憶，空間學習記憶和工作記憶。 | 評價工作記憶。 | 評價空間工作記憶。 | 評價空間學習記 憶、工作記憶和參考記憶。 | 評價空間參考記憶能力和工作記憶。 |
| 名稱 | 優點 | 缺點 |
|---|---|---|
| Morris水迷宮 | 1． 能消除前一只動物遺留的氣味，避免動物間的干擾。 2． 應用在轉基因小鼠上更敏感。3． 實驗設備包含整套計算機處理分析系統，實時記錄動物行為，較客觀反映認知水平。 4． 能提供較多的實驗指標，能全面考察實驗動物。 | 1． 需要較高的實驗條件，復雜的監視記錄系統且統計繁瑣。 2．水刺激對實驗動物的應激性大。3． 實驗動物體能消耗大，無法*避免動物體能不足帶來的影響。 4． 實驗訓練時間較長。 |
| Y迷宮 | 1． 簡單方便。 2． 訓練時間時間短。 3． 利用嚙齒類動物自然的探索行為，干擾較小。 | 1． 數據分析受人為主觀因素影響較大。 2． 應用Y電迷宮時，由于動物個體差異，對電擊耐受性差和對電擊不敏感的動物需被淘汰。 |
| T迷宮 | 1． 設備要求簡單，不需要自動錄像系統( 需要實驗者不斷觀察) 。 2． 不提供懲罰條件，*利用動物探索的覓食天性，因此能最大可能地減少影響實驗結果的混雜因素，如電擊對動物機體的傷害及引發應激反應。 | 1. 迷宮只有一個選擇點到達目標臂，則選擇正確臂的概率默認為 50% ，增加了成功的可能性。 2．實驗前剝奪動物進食可能是 一個潛在的問題。 |
| 八臂迷宮 | 1． 避免水和電刺激，動物體力消耗較小，且對機體傷害較小。 2． 有效排除動物由于自身運動機 能障礙而對學習和記憶觀察指標的影響。 3．操作簡便，可區分短期的工作記憶和長期的參考記憶。 | 需剝奪進食且前只動物遺留的氣味線索可影響后面動物的行為。 |
| Barnes迷宮 | 1． 利用嚙齒類動物喜暗避明的天性，不需要電和水刺激。 2． 操作簡便。 | 1．容易受到實驗者的主觀意識影響。 2． 檢測指標在說明動物空 間認知能力的復雜性方面受到限制。3． 實驗中動物有時會缺乏探索迷宮的動力，如發現目標箱后沒有進入或在目標箱周圍而沒有進入。 |
中國比較醫學雜志，2018年12月第28卷第12期，楊玉潔，李玉姣，李杉杉，劉新民 ，王瓊 ，《用于評價大小鼠學習記憶能力的迷宮實驗方法比較》
上海欣軟是一家集研發、生產、銷售于一體的的高新技術企業，是專業的動物行為視頻分析方案解決商。我司專注于動物神經科學與行為學產品的研究且致力于向高校、科研機構等領域提供實驗室一體化方案，業務范圍遍布全國上百家實驗室。公司主營產品均為自主開發, 擁有核心技術，同時公司擁有數位動物行為學儀器行業從事10年以上的資深服務工程師，可為我們的產品提供全方案的售前及售后服務。
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動物行為分析軟件：
1、VisuTrack軟件
2、SuperMaze軟件
3、FishTrack斑馬魚分析軟件
動物行為儀器：
1、自身給藥、條件恐懼、斯金納、震驚反射（PPI）、跑步機、各類經典迷宮等
2、動物抓撓分析儀、動物震顫行為分析儀、動物捕食行為分析儀
3、動物主動步態分析、動物被動步態分析、動物自由步態分析（內測中）
4、睡眠剝奪儀、飲水偏好測試儀、體溫維持儀、智能熱板儀、轉棒疲勞儀、鼠尾光照測痛儀等
神經電生理：
1、光遺傳、無線光遺傳
2、光纖記錄系統（單通道、多通道）
3、電生理信號采集系統（腦電、肌電等）
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