巴恩斯迷宫：一种评估实验动物空间学习与记忆能力的方法

摘要

来源：Ingersoll, J. 等。利用巴恩斯迷宫和遇险雌鼠范式分析小鼠的空间学习与亲社会行为。J. Vis. Exp. (2018)。

本视频展示了如何在小鼠中使用巴恩斯迷宫。研究人员通过反复试验，利用巴恩斯迷宫测试程序来评估实验动物的空间学习和记忆能力。

方案

所有涉及动物模型的操作均已通过当地机构动物护理委员会和 JoVE 兽医审查委员会的审核。

1. 小鼠的基本饲养

1. 将小鼠饲养在底部和侧面均为实心塑料的笼子中，笼内铺有柔软的垫料和筑巢材料（如碎纸片）。使用由粉碎的玉米芯或木屑制成的垫料，并定期更换垫料以保持卫生。
2. 提供食物和水的获取途径 随意摄取塑料笼子的顶部设有饲料盒。从饲料盒中提供配制恰当的小鼠饲料颗粒。 并提供饮水瓶。确保笼盖带有空气过滤器，以保护小鼠免受外界污染物的侵害。
3. 在饲养设施中采用12小时光照-黑暗循环，以维持小鼠的自然昼夜节律。行为学测试应在每天的同一时间进行，最好在动物的黑暗周期期间，例如傍晚时段。
   注意： 在饲养过程中应注意区分小鼠。可采用多种方法对小鼠进行区分，例如耳缘穿孔、耳标和尾部标记。

2. 巴恩斯迷宫测试：构建

1. 准备一个直径为 120 cm 的圆形木板。
2. 在圆周边缘周围切割 20 个圆形孔（直径为 4.5 cm），每个孔距离迷宫边缘 2.5 cm，相邻孔之间相距 13 cm。
3. 打磨表面并涂上亮白色油漆（建议使用明亮的颜色）。
4. 在迷宫板的一侧，为每个圆形孔附近约 2–3 cm 处安装小号杯钩 ，每个孔两侧各安装两个钩子。
5. 使用浅黑色塑料圆盘覆盖带有钩子一侧的孔洞，并用钩子固定粗橡胶带，以将圆盘固定在迷宫底部。
6. 将巴恩斯迷宫牢固地安装在离地面 120 cm 高的位置，并远离其他类似高度的物体（如桌子或椅子）。可使用箱子或凳子支撑迷宫中央。
7. 在迷宫三面墙上的不同位置悬挂带有单一形状的大白色海报（三角形、圆形和十字形），作为迷宫外线索。每次试验时均应保持这些海报在墙上的位置不变。
8. 在迷宫第四侧设置一个实心黑色窗帘，以遮挡观察者，确保研究人员不会被迷宫上的小鼠看见，从而准确记录数据。
9. 在迷宫正上方悬挂一台视频摄像机，使其能够以俯视视角完整拍摄整个迷宫表面。
10. 每次小鼠实验前后，均需先用清水、再用 70% 乙醇溶液彻底清洁迷宫的所有表面（包括黑色圆盘和目标箱）。
11. 在迷宫中心正上方 25 cm 处放置一个 100 W 的光源（在试验开始/结束时打开/关闭），并确保圆盘和钩子朝向地面。
    注意： 测试期间应关闭房间内所有其他顶灯。建议在 100 W 光源旁悬挂一个超声波发声装置，并在每次试验开始/结束时同步开启/关闭。

3. 巴恩斯迷宫测试：操作步骤

注意：每次试验前后，务必使用水和70%乙醇溶液清洁迷宫的所有组件，并留出足够时间使其完全干燥后再继续测试。请准备好清洁用品以及试验用计时器。

1. 将小鼠以群养方式饲养，并采用可靠的标记方法进行个体识别。在不进行迷宫测试时，应将小鼠安置在测试室以外的区域，以避免其过早暴露于超声发声装置。
2. 抓取小鼠时，应轻柔地捏住其尾根部，并使其四肢始终接触操作者的手掌。
3. 训练期间，连续7天每天让小鼠在迷宫中运行一次，以评估其学习与获取能力。
   注意：可在后续时间点进行一次长期试验以评估记忆保持能力。本实验方案从出生后第32天 开始训练青春期小鼠，并在成年期（4月龄）进行长期试验。
4. 为每只小鼠随机分配一个目标孔，并在整个测试期间保持不变。可在迷宫底部或迷宫外围外侧标记1–20编号，确保小鼠在迷宫内无法看到这些标记。
5. 将分配的目标孔盘替换为一个小型黑色箱体（23 × 11 cm），并使用橡皮筋将其牢固固定在巴恩斯迷宫上，连接至最近的挂钩。
   注意：目标箱应足够浅，使小鼠能够轻松步入其中，或内置台阶结构，确保小鼠无需跳跃即可进入。
6. 将小鼠置于迷宫中央，并用杯子罩住，使其适应环境30秒后开始测试。同时启动视频记录。
7. 打开光源和超声发声装置，通过绳索装置提起杯子，以避免对动物初始行进方向造成干扰。启动计时器，并在帘幕后方进行观察。
8. 当小鼠进入目标孔后，立即用与试验开始时相同的不透明杯子或文件夹盖住该孔，并关闭超声发声装置。若小鼠在5分钟内未进入目标孔，则引导其进入目标孔。
   1. 确保小鼠完全进入孔内。当小鼠进入目标箱后，盖住孔洞并关闭发声装置，让小鼠在目标箱内不受干扰地停留1分钟。
9. 尽管每只小鼠在训练期间的目标孔保持不变，但每天应以随机顺序进行测试，以避免小鼠依赖前一只小鼠留下的气味或线索。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
培养皿	Corning	353025	喷漆后用作Barnes迷宫孔洞的盖子
胶合板（3/4 英寸）	LP Building Products	22487	用于构建Barnes迷宫
喷漆	Krylon	1274937	用于将培养皿盖喷成黑色，白色喷漆用于喷涂胶合板
杯钩（5/8 英寸）	Ace Hardware	5360615	在腹侧孔表面两侧各使用2个；橡皮筋缠绕在钩子上以固定盖子平整
海报板	Creatology		置于迷宫边缘作为额外的提示线索
灯泡	Phillips		100 W 灯泡，实验过程中使用
橡皮筋	Sprano Brand		62号，用于将盖子固定在胶合板上
超声波发声器	Victor mini PestChaser	M753SN	用作厌恶刺激