一种在事件场景中模拟啮齿类动物“日常记忆”的行为任务，以促进其以环境为中心表征的形成

摘要

在事件场景中，此优化的“日常记忆”方案旨在采用稳定的家庭基点，以促进动物使用以外部环境为参照的异位空间表征。该动物模型为未来利用行为学与生理学技术研究事件记忆的形成与保持提供了一个有效的实验平台。

摘要

事件场地为研究学习与记忆提供了理想的平台。本文所述的趋利性日常记忆任务为研究啮齿类动物的情节性记忆和空间记忆提供了一种可靠的实验方案，该方案特别有助于促进以环境为中心（allocentric）的记忆表征。在编码阶段，大鼠被训练去寻找并挖掘食物；经过一段时间延迟后，再让大鼠选择在正确位置寻找奖励用的食物颗粒。本方案中有两个关键要素可促进大鼠采用以环境为中心的空间策略：1）大鼠在每次实验内及实验间均从不同的起始位置出发；2）设置一个稳定的“家基地”，大鼠必须将食物带回该处进食。通过这些改进，我们有效地促使啮齿类动物在执行任务时依赖以环境为中心的空间表征。此外，该任务为被试内实验设计提供了良好的范式，允许实验者操控不同条件以减少个体差异。结合行为学与生理学技术，该啮齿类动物模型为未来关于记忆形成与保持的研究提供了一个有效的实验平台。

引言

为了研究学习与记忆的神经生物学机制，需要采用侵入性技术，而这类技术在人类中通常难以实施。因此，一个多世纪以来，研究人员为实验动物设计了各种行为学实验方案，以模拟多种形式的人类记忆。任务和实验装置的设计与选择，对于成功建立有效的人类记忆模型至关重要。目前已开发出多种复杂程度各异的实验范式，从简单的经典条件反射和操作式条件反射实验^1,2,3，到诸如T型迷宫⁴、放射臂迷宫⁵、Barnes迷宫⁶、水迷宫⁷以及奶酪板迷宫⁸等迷宫类实验。然而，尽管这些任务能够反映联想学习和空间导航的某些方面，却无法明确用于研究瞬时事件的记忆表征（即类似情节性记忆）。此外，尽管新物体识别⁹及其衍生的自发性记忆任务（如物体-位置记忆¹⁰）为识别记忆的研究提供了重要见解，但它们并不能检测对事件的明确回忆。为满足这一研究需求，事件场域（event arena）被专门开发出来，其应用已实现了对长期成对关联记忆的编码与回忆^11,12,13，以及对发生在熟悉空间中的离散事件的编码与回忆^{14,15,16,17,18}的研究。后者正是本文的重点内容。

事件场地是一个大型方形开阔区域，用于啮齿类动物的行为实验。该场地的尺寸可根据需要调整，以适应大鼠或小鼠，且能够促使啮齿类动物进入并进行探索。场地内典型的实验事件是在特定位置的沙井中寻找并取出食物。该事件场地专为这类趋利性任务设计，训练大鼠或小鼠搜寻、发现并挖掘食物。实验利用了它们天生倾向于将食物带回黑暗环境的习性，此处的黑暗环境位于场地旁边，动物可在其中进食。在经过简短训练学会挖掘食物后，啮齿类动物能自然地完成任务，在编码试验以及随后30分钟短暂延迟后的回忆选择试验中均表现出色。在选择试验中，提供多个沙井（即可供挖掘的位置），但仅有一个沙井有食物奖励。

在事件场中可以执行不同的任务（例如，空间记忆、类似情景记忆和配对联想学习）。鉴于人们对建立有效的类似情景记忆模型的兴趣，本研究开发了一种实验方案，其中食物可被找到的位置每天都会改变。在此任务中，啮齿类动物需要记住在事件场内最近一次挖掘并成功获取食物奖励的事件发生的位置。以下方案包括一个编码试验，大鼠每天在新的位置寻找沙井，经过一段延迟后，接着进行一个回忆选择试验，在该试验中，最近编码的沙井位置会给予食物奖励，而位于其他不同位置的备选沙井则不包含可获取的食物。记住前一天食物所在的位置并无帮助：正确的沙井位置必须每天重新编码并至少在一段时间内记住。因此，我们引入了“日常记忆”这一术语，用以描述本任务所模拟的记忆形式，这种记忆是我们人类在日常生活中频繁使用的。人类日常记忆的一个例子是记住自己将汽车停在购物中心的哪个位置（图1A），或在家中把眼镜放在了什么地方。在本实验方案中，事件场内和场外的所有线索均保持稳定，正如我们日常生活环境中的情况一样（例如家庭、办公室、停车场等）。因此，啮齿类动物必须记住在熟悉环境中最近发生的事件位置（图1B）。该任务类似于但优于水迷宫中的延迟匹配位置（DMP）任务¹⁹。作为一种趋利性任务，它利用了啮齿类动物自然觅食的行为²⁰，而非依赖其逃离水环境的动机。然而，与水迷宫任务⁷类似，实验中没有局部线索可区分正确与错误的位置；动物必须依靠回忆而非识别，来在不同的记忆延迟时长后定位正确的沙井位置。

图1：日常记忆。（A）人类的日常记忆。示意图显示一辆绿色汽车停在停车场内。经过一段时间延迟后，驾驶员试图回忆她停车的确切位置。（B）动物的日常记忆。示意图显示一只大鼠在实验场地内的某个位置挖掘并从沙井中取出一粒食丸。经过一段时间延迟后，大鼠进入选择试验阶段，面对多个错误的沙井（灰色）和一个正确的沙井（绿色）。请点击此处查看该图的放大版本。

事件场景已被成功应用于“日常记忆”的研究。这类记忆指每天自动编码并存储于长时记忆中的信息，但通常在相对较短的时间内被遗忘。Bast 等人¹⁴展示了事件记忆的单调延迟依赖性，即在较短间隔后记忆表现优异，而在24小时后降至随机水平。然而，记忆的保持可通过编码后的新颖性刺激得到显著增强，或在多次编码试验中通过延长试验间隔而改善^15,17。

该事件 arena 具有多种功能且对动物的应激性相对较低；实验过程中不使用任何厌恶刺激。arena 的尺寸及其可容纳的任务可根据大鼠^14,15和小鼠¹⁶进行调整。此外，由于该任务基于陆地进行，因此适用于生理信号记录和钙成像研究，这一点不同于水迷宫任务²¹。同时，根据“3R原则”（减少、优化、替代），使用事件 arena 的研究在获得足够统计效力时所需动物数量更少，因为可采用被试内实验设计（即每只动物自身作为药理学干预、光遗传学刺激等的对照），且无需使用厌恶刺激来激发动物动机。尽管初始训练所需时间较长、训练次数较多（相较于新奇物体识别等任务），但一旦动物达到稳定且渐近的任务表现水平，药物处理、溶剂对照或光遗传学刺激等干预措施便可穿插在少量追加的训练会话之间进行¹⁷。此外，在事件 arena 中，表征的多个不同方面可直接由实验者控制，例如动物在完成任务时所采用的空间表征性质。

表征问题涉及大鼠在记忆近期事件发生位置时所采用的心理框架¹⁸。它们是记住了食物所在的位置，还是仅仅记住了如何到达食物所在地？大鼠可以在竞技场内利用以环境为中心的（类似地图的）或以自我为中心的（以身体为中心的）空间表征来完成趋利性任务¹⁸。然而，为了控制并识别每个实验对象在执行任务时所采用的空间策略，已有特定的训练方案能够选择性地促进仅使用其中一种空间表征。通常情况下，当大鼠将获得的食物奖励带回每天试验开始的位置时，会采用以自我为中心的表征方式，这使得它们在往返跑动过程中有多次机会记住奖励位置。无论每日起始位置是否改变，或保持恒定，均可采用这种空间策略。相反，当要求大鼠将食物奖励携带至竞技场侧边一个固定的“家基”位置（该位置不同于每日变化的起始点）时，则更倾向于采用以环境为中心的表征方式。相较于大脑的存储能力而言，以环境为中心的表征具有多种优势。

本文介绍了以家基为中心的实验方案，该方案鼓励仅使用以环境为中心的空间表征。我们提供了该任务的代表性结果，清晰地展示了利用这种“日常记忆”的啮齿类动物模型在学习与记忆研究中的优势，并强调了如何促进类似情景记忆的空间表征中以环境为中心的编码方式。

方案

本文所述方法已获得爱丁堡大学伦理审查委员会批准，符合英国《1986年动物（科学程序）法》以及欧洲共同体理事会1986年11月24日指令（86/609/EEC）中关于实验动物饲养和用于科学实验的相关法律规定。

注意：以下方案的实验对象为 Lister-hooded 大鼠，但也可根据需要调整用于其他啮齿类品系。

1. 动物操作、饲养与食物控制

1. 大鼠到达后，给予1周时间适应环境。在此期间，每天在笼内轻轻抚摸和搔痒的方式对Lister-Hooded雄性大鼠进行 Handling 操作。待其适应环境后，开始每天将其抓起，持续约5分钟。
2. 在大鼠到达时记录其体重，并此后每周每2-3天记录一次体重。调整其食物摄入量，使每只大鼠的体重逐渐降至自由进食状态下体重的约85%-90%；该目标体重可根据自由进食大鼠的标准生长曲线进行估算。在整个实验过程中，维持大鼠体重于该食物限制范围之内。
3. 将大鼠饲养于12小时光照/12小时黑暗的光周期环境中，并在光照阶段（上午7点至晚上7点）内进行所有实验操作。

2. 设置实验装置

1. 实验房间、控制室和事件场地
   1. 实验房间和控制室可以是一个被分隔成两部分的房间，或由窗帘或门隔开的两个相邻房间，本实验需要这样的空间设置。
      注意：这种分隔可防止实验人员在动物执行和学习这一复杂行为任务时对其产生影响或干扰。
   2. 将一个房间专门用于事件场地、静态环境线索和实验操作（即实验房间），另一个房间则供实验人员记录大鼠的表现（即控制室）。
      注意：事件场地是一个方形的开阔场地，用于研究事件-位置关联（图2A）。"事件场地"这一名称源于该装置是一个"事件"发生的场所（即一个开放但受限的空间），例如在沙井中挖掘埋藏的食物颗粒（图2B）^17，18。为防止实验人员过度劳累或受伤（如腰部拉伤），场地应高于地面约1米。
   3. 使用透明有机玻璃建造一个方形（160 cm × 160 cm）的场地。场地地面由7 × 7的网格组成，共49块可移动的白色有机玻璃瓷砖（20 cm × 20 cm；图2A，B）。另准备五块瓷砖，在其中心开孔（直径6 cm），用于在场地内固定沙井。这些改造瓷砖的位置根据每次实验会话的沙井地图确定。
      注意：五个沙井的位置在每次新的会话中都会改变（见步骤4.2）。
   4. 将事件场地放置在指定的实验室内。设置场内线索：在场地内两个位置放置两个具有不同触觉表面的显著标志物，分别为一叠粘合的高尔夫球（30 cm（高）× 11 cm（宽）× 11 cm（长））和一个黑色水瓶（22 cm（高）× 9 cm（直径）），位置分别为第4行第2列和第4行第6列（图2C）。
   5. 在整个实验过程中保持场内线索所用物体及其位置不变，但每天用70%乙醇清洁一次。
   6. 设置三维场外线索：在实验房间中央的事件场地周围放置显著的标志物（如图案球形灯笼（直径40 cm）、红色星形灯笼（宽60 cm）、蓝色灯笼（高70 cm × 宽35 cm））和图案，围绕场地周边布置（图2D）。
   7. 在整个实验过程中保持场外线索所用物体及其位置不变。
2. 黑色箱子
   1. 为使动物能够进入场地，使用黑色有机玻璃制作四个相同的黑色箱子（每个箱子长30 cm，宽25 cm，高35 cm；图2E）。每个黑色箱子的一个长侧面上应设有遥控滑动门，以便实验人员控制大鼠进入场地的时机。
      注意：黑色有机玻璃内部较暗，大鼠更偏好这种环境，而非开阔场地明亮的环境。
   2. 将这四个黑色箱子分别放置在场地四面墙的中间位置。这些箱子将根据控制室内计算机接收的实时视频画面顶部方向，以事件场地的四个基本方位（北（上）、东（右）、南（下）、西（左））进行标识。
   3. 允许大鼠从其中三个黑色箱子之一进入场地，该箱子称为起始箱（例如东、南、西；图2A，橙色矩形）。剩余的一个黑色箱子（例如北；图2A，蓝色矩形）用作“家基”（home-base），大鼠将从中取出的食物奖励（即颗粒）带回此处食用。
      注意：任何方位的黑色箱子（即北、东、南、西）均可被指定为家基，但必须在整个实验过程中保持不变：其位置的稳定性对于成功促进异心空间表征至关重要。
   4. 在起始箱和家基内各放置两个小型透明平底容器，分别用于盛水和食物颗粒（家基中的食物容器仅在习惯化阶段用于奖励），并在每个起始箱和家基内铺上木屑。
3. 沙井
   1. 使用透明丙烯酸塑料制作沙井，内径（d）为6 cm，总深度（h）为6 cm，用于隐藏大鼠需挖掘获取的食物奖励（即定位、挖出并带回家基食用）。在距顶部4 cm处插入一个带孔的球形塑料碗。将沙井插入场地内的改造瓷砖中。
      注意：塑料碗形成一个可接触区域（6 cm（d）× 4 cm（h）），大鼠可接触到奖励颗粒，以及一个不可接触区域（6 cm（d）× 2 cm（h）），大鼠无法进入（图3A，B）。
   2. 在编码和回忆选择试验的奖励沙井中，将四个0.5 g的颗粒放入可接触区域，八个食物颗粒放入不可接触区域（图3C）。在非奖励沙井中，将十二个颗粒全部放入不可接触区域（图3C）。
      注意：奖励和非奖励沙井均总共含有12个颗粒，并填充特制沙子以掩盖沙井内颗粒的气味。
   3. 使用沙子与马萨拉粉的混合物（2.5 g马萨拉粉/2.5 kg沙子）填充沙井，以掩盖食物颗粒散发的任何气味。每次实验会话开始时需新鲜配制沙/马萨拉混合物（图3D）。
      注意：步骤2.3.2和2.3.3旨在掩盖编码和选择试验期间沙井可能产生的嗅觉伪迹。这将确保大鼠对正确沙井位置的搜索及其任务表现完全依赖于其对食物挖掘位置的记忆，而非受奖励沙井散发的气味线索影响，从而避免暴露食物奖励的存在。
   4. 在探测试验中，用于检验大鼠对先前唯一获得奖励（即含有食物颗粒）的单个沙井位置的记忆时，将场地内所有五个沙井均设为非奖励状态（即在可接触区域不提供任何食物颗粒），包括正确位置的沙井。
      注意：场地内所有沙井的不可接触区域均含有相同数量的颗粒（n = 12）。
4. 整体设置与软件
   1. 使用壁挂式卤素灯将实验房间的光照强度维持在中等水平（115–125 lux），室温保持在19至23 °C之间。
   2. 在实验房间的事件场地正上方安装一个电荷耦合器件（CCD）摄像头，用于记录和监控大鼠的运动与行为（图4A）。摄像头将实时画面传输至相邻的控制室，供定制视频采集系统和定制计算机软件（由爱丁堡大学P. A. Spooner开发）使用。
   3. 使用定制计算机软件监控大鼠的运动（图4B）。该程序控制每个黑色箱子的门，使实验人员能够在相邻的控制室内远程管理大鼠进出场地的权限。记录每只动物在选择试验和探测试验中找到正确沙井的潜伏期，以及在每个沙井挖掘所花费的时间。

图 2：事件区域及线索。 （A）事件区域示意图（缩写：N = 北，E = 东，S = 南，W = 西）。（B）带有区域内和区域外线索的事件区域。（C）两个三维区域内线索（从左至右）：高尔夫球堆和圆柱形黑色瓶子。（D）多个三维区域外线索（从左至右）：带图案的球形灯笼；红色星星灯笼；蓝色灯笼。（E）四个黑色箱子中的一个被放置在事件区域每面墙的中点位置。其中三个黑色箱子作为起始箱，为大鼠在每次试验开始时提供起始位置。第四个黑色箱子为家园基地，大鼠在此消耗从区域内获取的食物奖励。请点击此处查看该图的放大版本。

图3：沙井装置。（A）空沙井的示意图，标示出可接触区域和不可接触区域。（B）具有可接触区域和不可接触区域的空沙井。（C）示意图展示在有奖励（左侧）和无奖励（右侧）沙井中的颗粒排列方式。有奖励和无奖励的沙井均总共含有12个颗粒，并填充了特制的沙子，以掩盖颗粒在沙井中的位置。（D）一系列照片展示有奖励沙井的制备过程，包括将颗粒正确放置于可接触区域的步骤（步骤1-4）。请点击此处查看该图的放大版本。

图4：事件竞技场的实验装置示意图。（A）展示实验房间与控制房间实验装置的示意图。（B）通过定制计算机软件查看实验房间实时画面的截图。该定制软件允许实验人员远程控制起始箱门，并提供其他测量数据。请点击此处查看此图的放大版本。

3. 习惯化实验方案

注意：在适应期间，大鼠被训练寻找沙井、挖掘以获取食物奖励，并探索事件场地。

1. 学习挖掘以获取食物奖励
   1. 在单独的笼子中放置一个装有沙子的小容器。在第一次训练（即 H1）时，在沙子表面下方放置三颗 0.5 g 的食物颗粒，并在沙子表面放置一颗食物颗粒。此后，将全部四颗食物颗粒均埋入沙子下方（图5）。
   2. 将每只大鼠放入带有沙井的单独笼子中，每只大鼠使用前需更换新的沙井。让大鼠留在笼内，直至其挖掘并成功从沙井中取出全部四颗食物颗粒。
2. 适应性训练第1次
   1. 将一只大鼠放入其中一个起始箱（例如，南侧）中停留30秒，并在基地（例如，北侧）用于放置食物的小型平底井中放入一颗（0.5 g）食物颗粒。放置的食物颗粒作为奖励，促使大鼠前往基地进食。
   2. 打开起始箱门（例如，南侧）。当大鼠离开起始箱、进入实验区域并开始探索这一新环境时，关闭起始箱门。
   3. 如果大鼠在5分钟内未离开起始箱，则采用以下两种方式之一进行干预：可在起始箱门外侧持一把画笔吸引大鼠注意，待其产生兴趣后，将画笔逐渐移向实验区域，引导大鼠跟随进入。当大鼠进入实验区域并远离起始箱门至安全距离时，关闭起始箱门。
   4. 或者，将大鼠从起始箱中取出，关闭起始箱门，然后将大鼠直接放置在起始箱门外侧的实验区域内（即其原本应进入的位置）。若大鼠缺乏动机且任务表现不佳（例如，无法自主离开起始箱、挖掘效率低下等），应检查其体重并计算其自由摄食体重百分比（%）。
      注：若自由摄食体重百分比显著高于85%，表明大鼠可能并不饥饿；此时可能需要进一步限制其每日总食物供给量（g）。
   5. 当大鼠在实验区域内探索满10分钟后，打开北侧黑箱门（即基地）。若门打开后5分钟内大鼠仍未进入，应将大鼠从实验区域中取出，关闭北侧黑箱门，然后将大鼠放入基地内。
   6. 待大鼠吃完在训练开始时放置于基地内的食物颗粒后，将其送回其居住笼中。
3. 适应性训练第2次
   1. 在实验区域内放置一个沙井，将全部四颗食物颗粒（0.5 g/颗）埋于沙子表面之下。此后每次训练均需更换该奖励沙井的位置。
      注：由于食物颗粒较大（0.5 g），大鼠倾向于将其搬运至其认为安全的环境（即黑暗环境）中进食²²。
   2. 在选定的起始箱（即东侧）中，于用于放置食物的平底井内放入一颗提示颗粒，随后放入一只大鼠。
   3. 当大鼠吃完提示颗粒（约45秒后），打开起始箱门（例如，东侧）。
   4. 当大鼠进入实验区域并远离箱门至安全距离时，关闭起始箱门。若大鼠未主动离开起始箱，请参考步骤3.2.3–3.2.4。
   5. 让大鼠在沙井中搜寻第一颗食物颗粒。为成功获取食物奖励，大鼠必须在实验区域内唯一存在的沙井中进行挖掘。
   6. 一旦大鼠取出第一颗食物颗粒，立即打开基地门（即北侧）。大鼠应随后定位并进入基地以进食奖励。若大鼠在实验区域内开始进食，应轻柔引导其返回基地进食。
      注：此步骤至关重要，必须鼓励每只大鼠在基地内进食；若缺乏适当训练，大鼠倾向于返回其进入实验区域的起始箱进行进食。
   7. 待大鼠在基地内吃完第一颗食物颗粒后，允许其离开基地并重新进入实验区域以获取第二颗食物颗粒。
   8. 在取出第二颗食物颗粒后，让大鼠再次寻找基地以进食奖励。当大鼠进入基地后，关闭北侧黑箱门。
   9. 待大鼠在基地内吃完第二颗食物颗粒后，轻柔地将其从基地中取出，并送回其居住笼中。
4. 第3–7次训练
   1. 重复适应性训练第2次（步骤3.3.1–3.3.9）共五次，每次训练中逐渐加深沙井内食物颗粒的埋藏深度（图5）。在适应性训练结束时，应促使所有大鼠能够迅速跑向实验区域内有奖励的沙井，连续收集可用的食物颗粒，并将其带回基地进食。

图 5：适应期会话的设计。 从左到右各列分别为：适应期会话（H1-H7）；每次会话所使用的起始箱（例如，H1：南侧起始箱（SB））；大鼠被要求进食食物奖励的位置（即北侧巢穴区）；在奖励用沙井中可获取的食物颗粒位置（以文字和图示形式表示；p = 颗粒），该沙井将在每次会话中放置于指定位置；在单笼内平底沙井中的食物颗粒位置（以文字和图示形式表示），其目的在于促进大鼠挖掘行为，并加强其对“在沙井中挖掘即可获得食物奖励”这一关联的认知。最后两列涉及位于单笼（竞技场外）的沙井。缩写：N/A = 不适用 请点击此处查看该图的放大版本。

4. 主要训练方案

注意：每次主要训练会话包括两次记忆编码试验（E1、E2），之后经过短暂的时间延迟（约30分钟），进行一次回忆选择试验（C1）。在所有试验期间，大鼠需依次从有奖励的沙井中取出两粒食丸。在找到每粒食丸后，大鼠应定位并进入巢穴以食用该食物奖励。正确（即有奖励）沙井的位置在所有大鼠的不同会话中进行交叉平衡（图5）。

1. 平衡措施
   1. 在各次实验中仔细平衡沙井位置和起始箱顺序的使用（图6）。每次实验前，准备位置图（图6A）；确定每只大鼠的正确沙井位置，该位置在不同实验中必须明显变化（图6B）；并制作平衡表（图6B，C）和记录表（补充图1）。
   2. 制备三组沙井，每组包含五个沙井（图6C）。每组需要五个沙井，因为在每次回忆选择试验中，实验场地内会使用五个沙井位置（一个正确，四个错误）；需要三组沙井，以便在每次实验中交替使用不同组的沙井。
   3. 在每次实验中，使用一组沙井进行大鼠的编码试验（图6B，C；编码1：第1组，井A；编码2：第1组，井B），并使用另一组不同的沙井（图6B，C；回忆选择：第2组，井C）进行其回忆选择试验。
   4. 在每次实验中，为每只大鼠使用不同的沙井组组合（图6B，C），并在不同实验之间交替使用各只大鼠的沙井组组合。
2. 编码试验
   1. 根据位置图和平衡表，在正确位置放置有奖励的沙井（图7）。切勿使用场内线索位置、中心方格或四个起始箱正前方的三个方格作为沙井位置。
   2. 将一粒食丸放入指定用于第一次编码试验（E1）的起始箱（例如东侧）中，随后放入大鼠；该食丸将作为任务的提示。在开始试验前，给予足够时间（约30秒），让大鼠吃完此提示食丸。
   3. 按下屏幕上的开始按钮，使用内部视频采集系统记录试验。
      注意：保留大鼠编码试验记录非常重要，原因包括：（1）研究透明性（即每只动物任务表现的原始证据）；（2）重新评分；以及（3）未来参考（即探索并收集其他性能指标的数据）。
   4. 使用定制计算机软件远程打开起始箱门（图4B）。
   5. 当大鼠进入实验场地时，在定制计算机软件中启动计时器，并关闭起始箱门。
   6. 给予大鼠200秒时间寻找正确的沙井、挖掘并获取第一粒食丸。如果大鼠在200秒后仍未找到正确的沙井或第一粒食丸，则从沙下取出一粒食丸并放置于沙井表面。如果大鼠在额外200秒后仍未能访问正确沙井并取回该食丸，则使用刷子轻轻引导其至正确沙井。
   7. 一旦找到食物奖励，大鼠应将其携带至基地（例如北侧黑箱）并在内部食用。如果大鼠未定位并进入基地，而选择在实验场地内食用第一粒食丸，则迅速将大鼠从场地中取出并放入基地。
   8. 在基地吃完第一粒食丸后，让大鼠从基地进入实验场地，并从正确沙井中寻找第二粒食丸。
   9. 取回第二粒食丸后，让大鼠定位并进入基地以食用该食丸。
   10. 当大鼠安全进入基地后，关闭基地门，并给予足够时间食用第二粒食丸。
   11. 停止定制视频采集系统的录制和计时。按下定制视频采集软件界面上的停止按钮，然后点击定制计算机软件界面上计时器的停止按钮。
   12. 在大鼠进食期间，使用浸有70%乙醇溶液的布擦拭实验场地地面。每次试验之间均需执行此操作。
   13. 为第二次编码试验（E2）准备正确的沙井，并将其放置在事件场地内的正确位置。
   14. 将大鼠从基地取出，并放入指定用于E2的起始箱（例如西侧）。
       注意：使用不同的起始箱对于有效促使大鼠仅依赖以环境为中心的空间策略完成任务至关重要，因为大鼠无法依赖固定的视角或沿先前路径成功找到正确沙井；相反，它们必须关注场内和场外线索，从而促进以环境为中心的编码。
   15. 重复步骤4.3.2至4.3.12，然后将大鼠放回其居住笼。
3. 回忆选择试验
   注意：每只大鼠的回忆选择试验在第二次编码试验（E2）后30-40分钟进行，实验场地中包含五个沙井。
   1. 将有奖励的沙井放置在本实验指定的正确位置，同时将四个无奖励的沙井分别放置在为本次实验和该大鼠分配的四个错误位置（图8A）。回忆选择试验中五个沙井的位置图在每次实验中均有所更改，并在各次实验间进行平衡。
   2. 在正确位置放置含有四粒可获取食丸的沙井。在错误位置（由本次实验的沙井位置图设定）放置另外四个沙井，每个均无奖励且在其可接触部分不放置食丸。
   3. 将提示食丸和大鼠放入回忆选择试验的起始箱（例如南侧）。确保该起始位置（例如C1：西侧）与两次编码试验中使用的位置（例如E1：东侧，E2：南侧）不同。
   4. 使用内部视频采集系统开始记录试验。
      注意：保留大鼠回忆选择试验记录非常重要，原因包括：（1）研究透明性（即每只动物任务表现的原始证据，可作为论文补充材料提交）；（2）重新评分；以及（3）未来参考（即探索并收集其他性能指标的数据）。
   5. 在定制计算机软件中，选择与本次实验将使用的沙井相对应的计时器（沙井计时器）（图4B）。
   6. 当大鼠吃完提示食丸（约30秒）后，使用定制计算机软件打开门。当大鼠离开起始箱时，关闭起始箱门，并在定制计算机软件中启动计时器。
   7. 当大鼠在某一沙井中挖掘时，点击屏幕上的沙井图标，记录其在每个沙井中挖掘的时间。持续记录大鼠在回忆选择试验结束前访问的每个沙井的挖掘时间。
   8. 允许大鼠随后定位并进入基地以食用该食物奖励。
   9. 在回忆选择试验中，从正确沙井获取第二粒食丸的操作程序与编码试验中所述相同（见步骤4.2）。
   10. 在大鼠寻找第二粒食丸的过程中，不要点击或记录其在每个访问沙井中的挖掘时间。仅记录大鼠成功定位有奖励沙井并取回第二粒食丸之前所访问的沙井顺序（使用分配给每个沙井位置的编号1-5）。此过程需要集中注意力。

图6：典型的平衡设计。（A）示意图，展示大鼠在不同实验阶段所经历的沙井位置地图及正确沙井位置的变化情况（例如，大鼠1）。（B）单个实验阶段（例如，阶段1）的平衡表示例。在单个阶段内，每次试验使用不同的起始箱（即编码试验1（E1）从南侧起始箱（SB）开始），但所有动物使用起始箱的顺序相同（例如，大鼠1-3）。用于表示正确位置的沙井（例如，位置2、4、3）及其对应的组合，在每个阶段的不同试验（例如，编码1、编码2、回忆选择）以及执行任务的不同动物（例如，大鼠1-3）之间进行平衡。（C）列出在阶段内和跨阶段进行平衡的沙井组合表。共有15个沙井，分为三组（第1-3组），每组包含五个井（A-E）。每只大鼠在每次编码和回忆选择试验中使用不同的井。例如，如图6B所述，大鼠1在编码试验1中使用沙井1A，在编码试验2中使用沙井1B，在回忆选择试验中使用沙井2C。请点击此处查看该图的放大版本。

5. 回忆探测试验

1. 使用与回忆选择试验相同的设置，但五个沙井中均不放置可获取的食丸，包括本阶段先前有奖励的正确沙井位置（图8A、B）。
   注意：与回忆选择试验相同，在探测试验期间，五个沙井均可进入，大鼠可自由挖掘任一沙井；然而，所有沙井中均不含有可获取的食物奖励——12颗食丸均位于每个沙井的不可进入区域（图3C）。
2. 将五个不含可获取食丸的沙井按照本阶段沙井分布图所示位置放入实验 arena 中（图8）。
3. 将大鼠放入起始箱，并在其中放置一个线索食丸。起始位置应选择本阶段两次编码试验中均未使用过的位置。
4. 在定制计算机软件中设置沙井计时器，使其与本阶段的沙井分布图相对应（图4B）。确保软件中设置的沙井计时器与本阶段沙井分布图准确匹配。
5. 启动内部视频采集系统，开始记录探测试验。
   注意：记录大鼠回忆探测试验过程至关重要，原因包括：（1）研究透明性（即每只动物任务表现的原始证据，可作为论文补充材料提交）；（2）重新评分；以及（3）未来参考（例如，用于探索和收集其他行为指标的数据）。
6. 当大鼠吃完食丸后，使用定制计算机软件远程打开起始箱门（图4B）。
7. 当大鼠进入 arena 且与门保持安全距离后，关闭起始箱门，并在定制计算机软件中启动计时器。
8. 在120秒的探测试验期间，通过点击大鼠访问的每个沙井并持续按住，记录其在每个访问沙井的挖掘时间及到达潜伏期。该120秒倒计时从大鼠首次挖掘沙井时开始。
9. 在60秒和120秒时间点，通过截取定制计算机软件界面的屏幕截图，记录此时的挖掘时间和潜伏期。
10. 120秒探测试验结束后，在正确沙井（即编码试验中有奖励的沙井位置）中放入三颗食丸，以防止记忆衰退。要求大鼠取回其中两颗食丸。每取回一颗食丸后，大鼠必须找到并进入家园基地进食。
11. 120秒探测试验结束后，在定制计算机软件上点击屏幕上的停止按钮。清除文件名，仅记录大鼠取回第一颗和第二颗食丸的潜伏期（食丸已放置于当前有奖励的正确沙井位置）。
    注意：在正确位置的优先挖掘行为被用作记忆的指标：若大鼠在编码试验中经历的日常事件记忆良好（即能够识别本阶段正确的沙井位置），则其在正确位置的挖掘时间将显著长于在错误位置的平均挖掘时间。
12. 在训练初期安排一次回忆探测试验，以检查大鼠表现是否处于随机水平。此后，可在特定时间间隔（例如每第六次实验）安排探测试验，或仅在大鼠达到稳定任务表现时安排：若大鼠在连续三次实验中的平均表现指数（%）达到60%或以上，则可进行探测试验。平均表现指数的定义见步骤7.3.1。

6. 非编码对照试验

注意：非编码试验是一种对照措施，用于确定大鼠是利用嗅觉残留线索，而非对正确沙井位置的记忆来完成任务。顾名思义，“非编码对照试验”意味着在回忆选择试验之前不进行任何编码试验；仅执行回忆选择试验。预期结果是，若未允许大鼠对日常记忆事件的位置进行编码，则其在选择试验中的表现应处于随机水平。若实际情况并非如此，即大鼠在非编码对照试验中表现良好，则可能需要重新设计沙井及其可接触与不可接触的隔室。

1. 按照第4.3节（步骤4.3.1至4.3.10）所述进行回忆选择试验。

7. 性能测量

注意：将测量多个参数，补充图1 展示了一个示例数据表。

1. 挖沙井的选择
   注：选择定义为大鼠在回忆选择试验和回忆探测试验中挖掘的沙井数量，包括最终正确的沙井在内。由于共有五个沙井，选择的最大可能值为5。
   1. 在实验的每次试验（回忆选择试验和回忆探测试验）中，确定大鼠做出的选择次数：即其前肢是否接触或伸入某个沙井。如果大鼠仅从沙井旁跑过，或仅在附近短暂嗅探，则不视为一次选择。
   2. 在极少数情况下，若通过视频监控难以判断大鼠是否做出了上述定义的选择，则在试验结束时检查是否有挖掘痕迹：即沙井周围的沙子是否发生位移。只要有挖掘迹象，无论多么轻微，均应视为一次选择。在沙井处短暂停留但未挖掘仅视为一次访问，不应计为选择。
2. 错误次数
   注：错误定义为大鼠在找到正确沙井之前访问的错误沙井（无奖励）的数量。选择定义为大鼠在回忆选择试验和回忆探测试验中挖掘的沙井数量，包括最终正确的沙井在内。由于共有五个沙井，错误次数最多为4次。
   1. 使用以下公式计算错误次数：
      错误 = (选择 − 1)
   2. 当大鼠再次访问错误沙井时，不应将其计为另一次错误，因为由于共有五个沙井，错误次数上限为4次。
3. 表现指数（PI）
   注：表现指数定义为大鼠在回忆选择试验中找到正确沙井前所犯的错误次数。在五个沙井条件下，最多可出现4次错误。因此，在五个沙井中随机选择的期望错误次数为2次（即50%水平）。
   1. 使用以下公式计算表现指数：
      
   2. 当大鼠再次访问错误沙井时，不应将其计为另一次错误，因为由于共有五个沙井，错误次数上限为4次。
4. 潜伏期
   注：潜伏期定义为从试验开始到大鼠在正确沙井处开始挖掘所经过的时间。
   1. 测量从大鼠离开起始箱至到达正确沙井的时间。使用定制计算机软件监测并记录潜伏期。
5. 挖掘时间
   1. 在回忆探测试验中，测量大鼠在每个沙井（包括正确和错误沙井）中的挖掘时间。
      注：对日常事件的良好记忆表现为大鼠在正确沙井（n = 1）的挖掘时间占120秒探测试验总时间的比例，显著高于其在错误沙井（n = 4）中平均挖掘时间的比例。
   2. 使用以下公式分别计算正确与错误沙井的挖掘时间：
      
      

8. 避免意外偏差

注意：为确保该日常记忆任务的可重复性和可靠性，本方案中实施了以下对照措施。

1. 在各次实验中交替设置沙井的位置，以避免动物对事件 arena 的某一侧产生奖励偏好。
2. 在每次实验及每次实验中的不同大鼠之间，交替使用不同的沙井组合，以及组合中用于正确位置的沙井。这可以防止大鼠试图追踪前一只或前几只大鼠实验后残留的气味线索。
3. 每次试验之间用浸有70%乙醇溶液的布擦拭事件 arena 的地面，以防止之前大鼠的行进路径影响后续的实验表现。

结果

这种稳定的“家基”实验方案已成功用于训练大鼠学习这一日常记忆任务，并利用以环境为中心的表征（allocentric representations）进行导航。本方案包含两个关键要素。首先，动物在单次实验以及不同实验会话之间，从不同的黑色起始箱（例如东、南、西）出发（图7A）。每次会话包含两次编码试验和一次回忆选择试验（在某些情况下，选择试验被探测试验替代），所有试验均从不同的起始箱开始。这种设计促使动物进入实验 arena 时，必须同时关注 arena 内部和外部的线索。由于从每个起始箱到达正确沙井位置所需的路径各不相同，动物无法仅依赖自身运动线索（idiothetic path integration）完成任务。其次，动物能够快速学会在位于北方的稳定“家基”处进食食物奖励颗粒。在编码试验和回忆选择试验中，大鼠会挖掘并获取食物奖励，随后非常自然地跑回北方的“家基”处食用第一颗食物颗粒（图7A）。在吃完第一颗颗粒后，它们从北侧箱体中出来，开始寻找第二颗颗粒。这是一条与前往第一颗颗粒不同的路径，大鼠必须重新定向自身位置，才...

讨论

人类会自动编码日常生活中的单个事件。我们容易回忆起某些事件，而遗忘其他事件。上述描述的类情景性日常记忆实验方案为研究人员提供了一种研究啮齿类动物此类记忆（情景记忆）的可靠方法。由于该任务涉及每天从特定位置寻找并获取食物颗粒的行为，因此利用了啮齿类动物觅食的自然本能。该任务基于一个合理的假设：大鼠每天在特定但不断变化的位置发现并挖掘食物的行为，对其而言即为一次事件。

情景记忆被认为是对特定时间和地点发生的事件的整合性记忆。继自发性新物体识别被引入作为研究识别记忆的方法之后⁹，Dix 和 Aggleton 的研究²³进一步深化了该领域，将位置和背景作为额外的关联属性纳入其中。此后又出现了进一步的发展，包括 Langston 与 Wood 的研究²⁴，将物体-位置-背景视为三重关联。这些方法都具有重要意义，但它们均依赖于识别记忆。事件场域（event arena）则代表了一种概念上不同的发展，因为它是一种回忆任务，而非仅依赖识别记忆。当动物需要记...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
相机	CCTVFirst	N/A
事件实验场	爱丁堡大学（自主设计与建造）	爱丁堡大学（自主设计与建造）	用于日常记忆任务的实验场
Lister-hooded 大鼠	Charles River UK	603
Multitimer Labview	爱丁堡大学（自主设计与建造）	爱丁堡大学（自主设计与建造）
事件实验场的气动装置、框架、螺丝	RS Components Ltd.	爱丁堡大学（P. Spooner）	用于搭建事件实验场的工具
砂井板	Adam Plastics (http://www.adamplastics.co.uk)	爱丁堡大学（P. Spooner）	实验场用砂井板
起始箱	Adam Plastics (http://www.adamplastics.co.uk)	爱丁堡大学（P. Spooner）
视频记录	配备 OBS 软件的 Windows 10 计算机，Blackmagic Decklink Mini Recorder 采集卡	N/A