莫里斯水迷宫实验

摘要

Morris水迷宫是一种被广泛接受的工具，用于记录海马体在行为任务中的作用。

摘要

莫里斯水迷宫被广泛用于研究空间记忆和学习。实验中，将动物放入盛有水的水池中，水池中的水通过添加脱脂奶粉或无毒水彩颜料使其呈不透明状，动物必须在水中游动以寻找隐藏的逃生平台。由于水体不透明，动物无法直接看到平台，也无法依靠气味找到逃生路径，而必须依赖外部/迷宫外的线索进行定位。随着动物对任务逐渐熟悉，它们能够更快地找到平台。该实验范式由 Richard G. Morris 于 1984 年开发，现已成为行为神经科学领域的“金标准”之一。

方案

建立水迷宫

1. 水迷宫装置的主要组成部分应是一个圆形水池，直径约6英尺，深度约3英尺。如果使用摄像机记录实验过程，请确保迷宫的所有区域均处于摄像机视野范围内。
2. 用水龙头的水注满水迷宫，水温应接近26°C。注水过程可能需要数小时，因此应提前完成。需定期检查水温，确保其与26°C的偏差不超过1°C。
3. 将逃生平台置于水池中央。在训练阶段，平台应露出水面约1英寸。这有助于让大鼠认识到存在一个平台，并且可通过该平台离开水面。之后，当动物完成训练并进入测试阶段时，逃生平台将被置于水面以下，由于水中会加入牛奶或无毒颜料使水变得不透明，平台将不可见。
      
   此时，水迷宫已准备好用于 动物训练。

水迷宫训练前准备

1. 进行水迷宫训练时，平台应置于水池中央，并高出水面一英寸，以便动物能够察觉其存在。水温应控制在26°C正负一度范围内。
2. 每只动物需进行连续三次试验。首先，将动物放置在平台上静止20秒。
3. 水迷宫设有四个起始位置：北、南、东或西。  将动物带至其中一个起始位置。  用手托住动物，使其尾部先入水，轻柔地将其放入水中。切勿将动物头部朝下直接浸入水中，以免造成应激反应。
4. 允许动物游泳并寻找平台，最长不超过60秒。初期，动物可能沿池壁游动，试图寻找出口。  最终，动物将学会主动搜索平台并攀爬上去。 
5. 一旦啮齿类动物到达平台，立即停止计时并记录所需时间。  若在60秒内未能找到平台，则将本次试验时间记录为一分钟。若动物未能抵达平台，不得直接将其捞起。应让动物明白必须通过游泳到达平台，因此需用手轻轻引导其游向平台。  让动物在平台上停留15秒；若其掉落或跳下，应轻柔地将其重新引导回平台。此步骤旨在训练动物理解：只有停留在平台上才能从水中被救出。
6. 以不同起始方向重复上述过程，再进行两次试验。
7. 待动物完成全部三次试验后，用毛巾将其身体擦干。随后依次对所有动物重复此三轮训练流程。所有动物的起始方向应保持一致，并详细记录每只动物的寻台时间。
8. 经过训练后，动物已具备进行水迷宫测试的条件，可正式开始实验。

水迷宫测试

1. 开始进行水迷宫实验时，向水池注水，使平台位于水面以下一英寸处。使用脱脂奶粉或125毫升无毒白色水粉颜料使水呈不透明状态。 
2. 光照条件和水温应与训练过程中的条件保持一致。每只动物将接受12次试验，即从每个起始方向各进行3次 。每次试验持续60秒。开始前需确定起始方向的顺序，不得连续两次使用相同的起始方向，也不得在不同试验中重复完全相同的顺序。
3. 实验操作人员应面朝水池壁，将动物放入水中，随后离开水池边缘并坐到指定位置，观察动物完成迷宫任务的过程。可使用动物行为追踪系统（如San Diego Instruments公司的SMART系统）记录动物的运动路径及其他相关变量。逐次录像也是一种成本较低且完全适用的替代方法。
4. 持续观察动物直至其找到平台，并记录所需时间。若动物在60秒内未能找到平台，则操作人员应如训练阶段一样，引导其到达平台。无论哪种情况，均让动物在平台上停留10秒，然后将其擦干并放回暂养笼中。
5. 对每只动物依次完成全部12次试验，每次试验中操作人员均应回到相同的指定位置。测试顺序应为：所有动物先进行第1次试验，再进行第2次试验，然后是第3次试验，依此类推。每次试验之间应至少间隔2分钟。定期清理水池，确认平台位置正确，并检查水温是否保持恒定。
6. 所有动物完成12次试验后，每只动物将进行一次探查试验，即从水池中移除平台。探查试验用于验证动物对平台位置的记忆程度，并观察其在发现平台缺失后所采取的搜索策略。操作人员应从北侧释放动物，记录其在 30秒内穿越水池中心区域的次数。
7. 所有探查试验完成后，将动物擦干，并排空水池。

讨论

水迷宫实验由 Morris 开发⁵。该实验可通过多种方式进行修改，以研究工作记忆、参考记忆以及任务策略⁶。本文所述的操作流程包含两个关键变量，使其区别于其他版本的水迷宫实验：预训练和单日测试。

预训练——海马体参与空间/关系记忆^7-8。水迷宫特别用于检测空间记忆³。然而，该任务还包含许多不涉及空间记忆的其他组成部分：任务带来的应激、对任务规则的理解（即动物必须找到一个隐藏平台并停留在上面才能“逃脱”），以及认识到存在一种逃离任务的方式⁹。习得性无助实验也涉及水箱，但其规则（无逃脱可能）截然不同¹⁰。三次预训练试验旨在“教会”动物这些任务特性。它们学会自己将被放入温水中游泳约一分钟，随后会被移出；学会通过可见平台找到它，并知道停留在平台上即可从迷宫中“逃脱”；同时学会任务具有终点。因此，这种不依赖海马体的学习不会干扰后续水迷宫测试数据的分析。

单...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
SMART 系统	San Diego Instruments			该系统并非必需 – 市面上存在许多其他行为学系统。