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新手教程---动物行为学实验之「T迷宫」

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2024-10-16 07:05

一、实验起源

近半世纪前，Kivy和Dember等研究者展示了大鼠具备识别T-形迷宫中两条路径颜色变化的能力。他们将雄性大鼠放置在T-形迷宫的主路径中15至30分钟，允许其视觉观察但禁止进入两条分支路径，这两条路径一黑一白。接着，研究者改变其中一条路径的颜色，使得两条路径颜色一致。之后，大鼠被允许自由选择一条路径。研究发现，大鼠倾向于选择颜色发生变化的新路径，这一选择过程依赖于它们的记忆能力。这项研究推动了T-形迷宫实验成为评估空间记忆的一种常用动物模型。

目前，T-形迷宫实验通常采用食物奖励而非路径颜色变化作为激励大鼠探索的动力。这种方法主要用于研究动物的空间工作记忆，即评估动物在当前任务中所需的信息。此外，改进后的T-形迷宫实验还可以用于评估参考记忆，即评估实验中任何一天或任何一次测试中所获得的信息。

二、实验设备

这里展示的是上海欣软信息科技有限公司开发的大鼠T型迷宫的设计与使用。该迷宫结构包括两条长度为46cm、宽度和高度均为10cm的目标通道，以及一条长度为71cm、宽度和高度同样为10cm的主通道或入口通道，与目标通道垂直相交。迷宫的主通道内设有一个尺寸为16cm×16cm的起始区，通过一道门与主通道的其他部分连接。实验对象为雄性成年大鼠，其水源不受限制，但每日食物摄入量控制在16到20克之间，以维持其体重在非饮食状态下大鼠体重的85%。在训练和测试的全过程中，大鼠的体重每周增加不超过5克。

三、实验方法

这篇文章详细介绍了两种利用T-形迷宫进行的大鼠实验：传统T-形迷宫实验和T-形迷宫自主交替实验。

1. 传统T-形迷宫实验

（1）适应期: 在迷宫的两臂中撒放6粒食丸（重45g），以此让大鼠适应环境，此过程每日进行一次，持续5天。

（2）强迫选择训练: 大鼠被放入起始区，随后闸门打开，大鼠进入主干。随机向左或右臂放入4粒食丸，并封闭另一臂，迫使大鼠选择含有食物的臂完成进食任务。此训练每日进行6次，持续4天。

（3）延迟位置匹配训练: 大鼠先被置于关闭闸门的起始区，然后闸门打开，让其进入主干。关闭一臂强迫大鼠进入开放臂获得2粒食丸奖励。之后立即返回主干开始第二轮训练，此时两臂都开放。大鼠做出选择并根据是否返回之前的臂获得食物奖励。每日进行此训练8次。连续两天正确次数达到15/16次视为达标，否则淘汰。达标后的一天，进行一次特殊训练，即在强迫选择后将迷宫旋转180度。接下来的两天，每天进行10次训练，评估工作记忆。

2. T迷宫自主交替实验（spontaneous alternation on a T-maze）

1925年，Tolman首次报道了在迷宫实验中大鼠不会重复进入同一臂的行为。这表明大鼠以重复交替的方式探究周围环境，即使没有食物奖赏也会对新奇区域保持好奇。这种行为与完整的工作记忆能力相关。药理或解剖毁损手段可以改变这种交替操作行为。实验步骤包括：

（1）充分抚摸大鼠，每天1-2分钟，持续5-7天。这是因为大鼠的主要驱动力是对迷宫的探索欲望，必须完全适应实验环境且无恐惧感。

（2）将大鼠放入T迷宫的主干臂，开启闸门，使其进入一个目标臂。

（3）将大鼠放回主干臂，限定一段时间（如5秒）。

（4）重复第2和第3步9次，记录大鼠进入每个臂的次数。正常情况下，大鼠会交替选择两个目标臂。使用药物或毁损相关脑区后，这种交替行为的频率可能会降低。

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