脑声常谈丨不同行为范式下的动物训练

Morris水迷宫测试

Morris 水迷宫实验系统由水迷宫装置、水迷宫图像自动采集和处理分析系统组成。圆形水迷宫水池直径150 cm，高 50 cm，池壁以4 个等距离点，即东( E)、南( S) 、西 ( W) 、北( N) 将水池分为4个象限，分别在4个象限 的中心沿池壁设置4个入水点。圆柱形平台放置于 SW象限的中心位置，并没于水面下约2 cm，水温(21 ±1)℃。训练时将大鼠分别从4个入水点头朝池壁轻轻放入，水池上方1.5 m处安放着连接显示系统的摄像机，通过处理分析系统分析可提供动物游泳的潜伏期(动物自入水到找到站台后四 肢爬上站台时所需的时间)、游泳距离、游泳轨迹等参数。大鼠在一个圆形水池（直径120 cm，高50 cm）中，该水池包含一个直径为10cm的隐藏平台，将其放置在目标象限中并淹没在水面以下 1cm 处，将每只大鼠放入水中，面向池壁，给60s时间定位隐藏平台，如果60s内没有找到平台，则将其轻轻引导至平台，并在那里停15s。测量到达平台的时间和距离（逃逸潜伏期），可以反映空间学习的功能。连续5天每天进行4次实验，数字摄像机记录大鼠穿过平台区域的次数和在目标象限中花费的时间。

水迷宫测试时间为第9~15天（每日上午8:30-12:00）。该次实验分为两部分：隐匿平台获得实验及空间探索实验。隐藏平台获得实验：将小鼠置于水迷宫的房间适应半小时，每只小鼠每天均训练4次，面向池壁将小鼠从东、南、西、北4个方向放入水中，记录小鼠的逃避潜伏期；在60s内还未找到平台，将小鼠引至平台，并记录逃避潜伏期为60s。最后都让小鼠在平台停留15s，根据东、南、西、北4个方向的参照物进行学习、记忆。空间探索实验：训练第7天将平台撤出，选择入水点2个，把小鼠放入水中60s，测量：目标象限滞留时间、游泳路程及速度。

Morris水迷宫实验是评价动物空间学习记忆能力的重要手段，实验装置、训练时程、实验时间、游泳时间、水温等因素对水迷宫成绩的影响。还有研究表明随着训练次数的增加至20－24次，空间学习能力可以达到饱和，呈现较稳定的状态，而且每天训练次数增加，会使实验动物学习能力提升较快，可以较快达到稳定状态。

转棒实验（Rotarod test）

用来评估动物在转杆上保持平衡的能力，随着转速提高，实验动物维持平衡难度加大，以此检测啮齿类动物的运动功能，转棒可用于疲劳试验、骨骼肌松弛试验、中枢神经抑制试验和其他需要此运动方式检测药物疗效的试验等。近年来，转棒实验已被逐渐用于疼痛研究中，将大鼠置于转棒上，转速从4r·min-1提高到40r·min-1，持续5min，强迫大鼠向前行走以免掉落，实验前需连续训练2天，每天3次。步态实验观察了动物在不采取任何人为刺激下的自然步态变化，客观评估其四肢的协调性和局部运动功能等，而转棒实验则是评价动物的整体运动能力。文献报道，转棒实验已应用于评价药物对神经病理性疼痛模型中运动功能的影响。然而，在转棒设备设计上的局限性，如通道宽度受限、转杆离底座的高度有限，使得成年大鼠在慢性实验中更易掉落或转身，进而中断实验并影响最终实验结果。测试前，小鼠提前3d以10周/分进行运动适应训练，每天20min。

跑步实验

实验前，小鼠进行1w跑步机适应性训练，让其了解逃离带电区域。第1天训练跑步时间为5min，以后每天递增5min，第7天最终维持35min。第1天跑步速度设置为5m/min，以后每天递增5m/min，最终维持25m/min。测试时，设置小鼠跑步运动速度为25m/min，运动持续时间35min，电流强度35A，记录小鼠被电击次数。

文献引用：

1.Iivonen H，Liisa N，Harri M，et al．Hypothermia in mice tested in Morris water maze［J］． Behav Brain Ｒes，2003，141( 2) : 207-213．

2.杨沅君,祁小术,张冬冬,等.疲劳性亚健康对小鼠机械痛敏和热痛敏的影响[J].中国药理学通报,2019,35(03):387-390.

3. Comparison of Periodized and Non-Periodized Resistance Training on Maximal Strength: A Meta-Analysis[J]. Tyler D. Williams;;Danilo V. Tolusso;;Michael V. Fedewa;;Michael R. Esco.Sports Medicine,2017(10)

4. 张爽，蔡璐，潘雪，等．复方人参合剂对小鼠抗疲劳和耐缺氧能力的影响［J］．人参研究，2015，31(2) :8－10．

5. Vorhees, C., Williams, M. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nat Protoc 1, 848–858 (2006). https://doi.org/10.1038/nprot.2006.116

找实验方法，上脑声常谈