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行为学实验手册︱学习记忆之RM、NORT、TC的原理与应用
点击次数:703 发布日期:2021-7-13  来源:本站 仅供参考,谢绝转载,否则责任自负

这期主要聚焦于学习记忆三类常规使用的开放性迷宫:

  • RM:Radio-Maze(放射迷宫)
  • NORT:New Object Recognize Test(新物体识别)
  • TC:Three Chamber(三箱社交)


放射迷宫

01.实验原理
放射迷宫是由Olton等人于20世纪70年代中期创建,根据实验目的和选择放射臂数目不同,可分为8、16、24、32、40、48臂迷宫。其中,八臂放射状迷宫应用较广泛。它主要是利用限食手段,以此提高动物对食物的渴望,驱使动物对有食物的迷宫各臂进行探究,记住食物在迷宫中的空间位置。

02.参考文献

  • Ortega-Alvaro Antonio, Gibert-Rahola Juan, Micó Juan A, Influence of chronic treatment with olanzapine, clozapine, and scopolamine on performance of a learned 8-arm radial maze task in rats.[J].Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry, 2006, 30: 104-11.
 
  • Suzuki S, Augerinos G, Black A H . Stimulus control of spatial behavior on the eight-arm maze in rats[J]. Learning & Motivation, 1980, 11(1):1-18.


03.实验材料
八臂迷宫,摄像系统,Smart V3.0行为学视频记录分析软件。


04.实验方法
(1) 实验开始前:对动物进行节食,使动物体重保持在正常体重的85%-90%,第一次试验前动物需禁食一天;

(2)实验1-3天:在迷宫各臂及中央区域放置食丸,每个区域放3-5个,每次同时放入4只动物在迷宫中间,让动物自由活动10分钟;

(3) 实验第4天:开始进行单只动物实验。在迷宫各臂靠近食槽处放置一个食丸,将动物放到迷宫中心区域进行自由探索,食丸吃完或自由活动10分钟后结束任务,每天2次;

(4)实验第5天:将食丸放到食槽中,将动物放在迷宫中心区域进行自由探索,食丸吃完或自由活动10分钟后结束任务,每天2次;

(5)实验第6天开始:随机选择四个臂,在食槽中放入食丸。关闭各个臂门,让动物在中央区域自由活动30s,打开臂门让动物自由活动。食丸吃完或自由活动10分钟后结束任务,每天2次,间隔1小时以上;

(6)当对照组动物连续5次实验,工作记忆错误为0,参考记忆错误平均不大于1时,结束实验。

05.数据分析
(1)记录四种数据随学习时间变化的曲线,错误次数降低越快,完成任务时间越短,说明动物学习记忆能力越强

  • 工作记忆错误:同一次训练中动物进入已吃过食物的臂的次数
  • 参考记忆错误:动物进入不曾放过食物臂的次数
  • 总入臂次数
  • 完成任务总时间

(2)采用单因素方差分析(one way-ANOVA),当多组间有差异时,两两比较采用Fisher's LSD post hoc多重比较方法


(3)P<0.05认为具有统计学显著性差异

06.数据示例
 


07.注意事项

  • 每只动物实验结束后应进行环境清理,尽可能去除上一只动物的气味
  • 对于记忆学习快的动物,相对摄食较多,节食应该多一些


物体认知

01.实验原理
1988年,Ennaceur等研究人员基于动物天生对新奇物体的探索特性,建立了新物体识别。利用啃齿类动物天生喜欢接近和探索新奇物体的本能来检测动物学习记忆能力。由于该方法不需要学习训练,无需禁食禁水,不用施加惩罚或奖赏刺激,对动物的应激影响较小,与人类再认记忆检测相似等优点而被广泛运用。

02.参考文献

  • Fernandez, D.C., Fogerson, P.M., Lazzerini Ospri, L., Thomsen, M.B., Layne, R.M., Severin, D., Zhan, J., Singer, J.H., Kirkwood, A., Zhao, H., et al. (2018). Light Affects Mood and Learning through Distinct Retina-Brain Pathways. Cell 175, 71-84 e18.

03.实验材料

物体识别箱,摄像系统,Smart V3.0行为学视频记录分析软件。
 


04.实验方法

新物体识别

(1)适应期:1-3天,将动物放入空的物体识别箱中熟悉环境,每天一次,每次10分钟

(2)熟悉期:适应期结束后,在箱体内放置2个相同的物体,放入动物进行探索5-10分钟

(3)实验期:熟悉期结束后间隔一段时间(短期记忆推荐30分钟,长期记忆推荐一天), 将一个物体替换为一个形状造型不同的物体,放入动物进行探索与熟悉期一致的时间


位置物体识别

(1)适应期:1-3天,将动物放入空的物体识别箱中熟悉环境,每天一次,每次10分钟

(2) 熟悉期:适应期结束后,在箱体内放置2个相同的物体,放入动物进行探索5-10分钟

(3)实验期:熟悉期结束后间隔一段时间(短期记忆推荐30分钟,长期记忆推荐一天), 将一个物体变更一个位置摆放,放入动物进行探索与熟悉期一致的时间


05.数据分析

(1)动物分别对两个物体的嗅探观察时间,观察两个物体时间的比例

  • 熟悉期:若动物对一个物体观察时间占比大于60%,则需要剔除这只动物的数据
  • 实验期:动物对新物体观察时间占比大于60%说明动物识别出了新物体; 记忆好坏程度主要与对照组观察新物体的时间比例相比较得出结论

(2) 采用单因素方差分析(one way-ANOVA),当多组间有差异时,两两比较采用Fisher's LSD post hoc多重比较方法

(3) P<0.05认为具有统计学显著性差异


06.数据示例
 


07.注意事项

  • 每只动物实验结束后应进行环境清理,尽可能去除上一只动物的气味
  • 物体建议使用形状不同,颜色不同的物体,动物区分程度高


三箱社交

01.实验原理
社交实验是判断动物社会活动的一种方法,在自闭症的研究中有着广泛的应用。由于啮齿类动物天生喜欢接近和探索新物体,三腔社交实验除了可以应用于自闭症的研究,还广泛用于学习记忆的研究中。本次介绍用三腔社交研究学习记忆的实验方法。

02.参考文献

  • Donegan, M.L., Stefanini, F., Meira, T., Gordon, J.A., Fusi, S., and Siegelbaum, S.A. (2020). Coding of social novelty in the hippocampal CA2 region and its disruption and rescue in a 22q11.2 microdeletion mouse model. Nat Neurosci 23, 1365-1375.


03.实验材料

三箱社交箱,摄像系统,Smart V3.0行为学视频记录分析软件。

 


04.实验材料实验方法

一共包含5个环节,每个环节检测10min

(1)箱体熟悉期:将受测动物从中间箱体放入整个箱体中(不包含小鼠笼具),让其自由活动10min

(2)笼具+箱体熟悉期:将动物笼具放入箱体,随后将动物放入箱体内熟悉整体环境,让其自由活动10min

(3)社交熟悉期:在左右笼具中均加入同笼动物1只,随后将实验动物放入其中,另其自由活动嗅探10min

(4)新动物社交实验检测:将其中一个笼具动物换为与实验鼠非同笼、陌生动物,随后将实验鼠放入箱体进行社交实验监测,自由活动10min。

(5)熟悉社交实验监测:将步骤4中被替换掉小鼠放回原笼具,再次将实验鼠放入箱体内,进行熟悉社交检测。



05.数据分析

(1)动物的交互行为有多种评判标准,SMART3.0根据自己独特的算法,可以更为精确的判断交互行为。

(2)动物分别与两只鼠(笼子)产生交互行为的时间,与两只鼠(笼子)产生交互行为时间的比例

  • 测试期1:主要进行动物社交行为测试。若动物有社交的倾向,则与左侧有动物的笼子的交互时间会比右侧空笼子的交互时间长,交互时间占比大于60%。
  • 测试期2:主要进行动物记忆能力测试。若动物短期记忆能力良好,则与右侧新动物的交互时间会比左侧动物的交互时间长,交互时间占比大于60%。

(3)采用单因素方差分析(one way-ANOVA),当多组间有差异时,两两比较采用Fisher's LSD post hoc多重比较方法

(4) P<0.05认为具有统计学显著性差异

06.数据示例


07.注意事项

  • 每只动物实验结束后应进行环境清理,尽可能去除上一只动物的气味
  • 选择社交笼中的动物时,推荐选择同品系,同周龄的异性动物,会让动物更加倾向于进行交互行为
  • 社交实验不同动物间会有很大的差异,建议实验时加大每组的动物数量,建议每组使用15-18只动物
  • 视频软件追踪过程中,建议开启三点识别,追踪头部轨迹,以头部嗅探为社会交互。
 
来源:深圳市瑞沃德生命科技有限公司
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