Name: T-迷宫强迫交替和评估工作，并参考在小鼠记忆的左，右的歧视任务 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-02-26T14:00:00.000+00:00
Duration: 17 min 45 s
Description: 学习使用改良自动化T迷宫装置评估小鼠学习与记忆功能的方法。该视频演示了视频追踪系统、自动奖励分配及环境控制等关键步骤，为神经科学研究提供可靠的行为学测试方案。

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感谢中西一夫在开发用于行为分析的 Image TM 程序方面提供的帮助。本研究得到了日本文部科学省科学研究费补助金探索性研究（19653081）、科学研究费补助金（B）（21300121）、创新领域研究（综合脑科学网络）资助、神经信息学日本中心（NIJC）资助，以及日本科学技术振兴机构（JST）的 CREST 与 BIRD 项目的资助。

1. 仪器设置
<ol>
 <li>自动改良T型迷宫装置（O’HARA &amp; Co.，日本东京）由白色塑料跑道构成，两侧墙壁高25 cm1。通过可自动向下开启的滑动门（s1、s2、s3、a1、a2、p1、p2）（图1），将迷宫分隔为6个区域（A1、A2、S1、S2、P1、P2）。T型迷宫的主干由区域S2（13 × 24 cm）组成，两臂则分别为区域A1和A2（11.5 × 20.5 cm）。区域P1和P2为从臂部（区域A1或A2）通向起始区（区域S1）的连接通道。</li>
 <li>每个臂的末端均配备一个颗粒分配器，可自动提供蔗糖颗粒（20 mg，Formula 5 TUT，TestDiet，美国印第安纳州里士满）作为奖励。小鼠摄入颗粒的行为由红外传感器检测，并由计算机自动记录。</li>
 <li>在装置正上方安装电荷耦合器件（CCD）摄像机，用于监测小鼠的行为，装置及小鼠的图像由计算机采集。</li>
 <li>尽可能将T型迷宫装置放置于隔音室（170 × 210 × 200 cm，O’HARA &amp; Co.，日本东京）内。在本实验室中，装置由荧光灯以100 lux的光照强度照明。光照强度可低于此照度值，但在所有实验过程中应保持恒定。</li>
</ol>
2. 动物准备
<ol>
 <li>根据当地动物护理与使用委员会制定的指导原则和操作规程，将每2至4只小鼠饲养于温度受控的房间（23±2°C）内，并保持12小时光照/12小时黑暗循环（光照开启时间为早上7:00）。</li>
 <li>在首次试验开始前至少30分钟，将所有含小鼠的笼子从饲养室转移至隔音室。</li>
 <li>所有实验应始终在相同时间段内进行（例如上午9:00至下午6:00）。在测试期间，不同基因型或实验条件的受试动物应以交叉平衡的顺序进行测试，因为一天中的时间可能对任务表现产生潜在影响。</li>
</ol>


3. 食物限制
<ol>
 <li>在实验开始之前，让小鼠自由摄取标准颗粒饲料和水。</li>
 <li>从预训练阶段开始前1周起，每天称量小鼠体重，并给予标准颗粒饲料，使其在整个实验期间维持在自由进食体重的80%至85%。</li>
 <li>在预训练阶段开始前，每天在小鼠的饲养笼中额外提供8粒蔗糖颗粒，与标准颗粒饲料一同给予，以使其适应蔗糖颗粒。</li>
</ol>
4. 仪器适应与预训练
<ol>
 <li>在装置的每个六个隔间中央各放入六颗蔗糖颗粒，同时在每个食物分配器的托盘中各放入一颗颗粒。</li>
 <li>将所有小鼠放入装置的笼内，打开所有门，让小鼠自由探索装置30分钟。</li>
 <li>适应期结束后第1天起，每天对小鼠进行预训练。关闭所有门，并在食物托盘中放置一颗颗粒，将小鼠放入区域A1。若小鼠吃掉颗粒或5分钟时间已到，则将小鼠转移至区域A2，并重新开始预训练。每天重复此训练五次，持续训练直至小鼠消耗颗粒的比例超过80%。</li>
 <li>完成预训练后，对小鼠进行强制交替任务或左右辨别任务。</li>
</ol>
5. 强制交替任务
<ol>
 <li>在强制交替任务中，每次试验包括一个强制选择运行阶段，随后是一个自由选择运行阶段。</li>
 <li>启动任务程序（Image TM），并将小鼠放入起始箱（区域 S1）。</li>
 <li>点击开始按钮，启动强制选择运行。在此阶段，起始箱的门（门 s2）以及区域 A1（门 a1）或区域 A2（门 a2）中的其中一个门会被打开，同时一粒蔗糖颗粒会自动送入该开放区域的食物托盘中。允许小鼠进入该区域并摄取颗粒。当小鼠吃完颗粒后，小鼠当前所在臂的食物托盘附近的门（门 p1 或 p2）将被打开。随后，小鼠接近与起始箱相邻的门（s1 或 s3），此时门 p1 或 p2 关闭，门 s1（或 s3）打开，使小鼠能够返回起始箱。如果小鼠在 30 秒内未能吃完颗粒，则记录为“遗漏错误”。随后，颗粒会自动从食物托盘中移除，小鼠所在臂的门（p1 或 p2）被打开，小鼠可返回起始箱。</li>
 <li>强制选择运行结束后，自由选择运行自动开始。门 s2 以及两个臂的门 a1 和 a2 均被打开，小鼠可自由选择进入任一臂。如果小鼠进入的是在强制选择阶段中未被选择的对侧臂，则判定为“正确”反应，小鼠将获得一粒蔗糖颗粒。如果小鼠在 30 秒内未能吃完颗粒，则记录为“遗漏错误”，颗粒将自动从食物托盘中移除。如果小鼠进入的是在强制选择阶段中已访问过的同一臂，则将其限制在该区域内 10 秒作为惩罚（“错误”反应）。随后，门 p1（或 s1）和 p2（或 s3）被打开，小鼠可返回起始箱。</li>
 <li>每只小鼠每天进行一次包含 10 次连续试验的测试（截止时间为 50 分钟）。对照组小鼠需每日训练，直至达到每轮测试中平均 80% 正确反应的标准。每组的正确反应平均值通过计算该组每只小鼠在单次测试中的正确反应百分比的平均值获得。</li>
 <li>当对照组和/或实验组小鼠达到训练标准后，可通过在强制选择运行与自由选择运行之间插入 3、10、30 或 60 秒的延迟，进一步测试小鼠在延迟交替任务中的表现。</li>
 <li>每次测试结束后，将小鼠放回其饲养笼，并使用超低浓度次氯酸水（pH 6–7）清洁装置，以避免因嗅觉线索导致的偏差。</li>
</ol>
6. 左右辨别任务
<ol>
 <li>在左右辨别任务中，每只小鼠进行10次或20次自由选择的试验。蔗糖颗粒始终被递送到其中一个臂的食物托盘中，即目标臂。小鼠需要学会进入目标臂。目标臂的位置在各次试验和训练阶段中保持不变，并在对照组和实验组小鼠之间进行平衡分配。</li>
 <li>启动任务程序（Image TM），并将小鼠放入起始箱（区域S1）。</li>
 <li>点击开始按钮，开始一次自由选择试验。在此过程中，门s2以及两个门a1和a2均被打开，颗粒分配器自动将一颗颗粒送至目标臂的食物托盘中。小鼠可自由选择进入左侧或右侧臂。当小鼠进入目标臂时，视为正确反应。若小鼠吃掉颗粒或经过30秒后，门p1（或p2）打开。当小鼠通过区域P1（或P2）返回接近起始箱时，门s1（或s3）打开，使小鼠能够回到起始箱。</li>
 <li>通常情况下，每只小鼠每天进行10至20次连续试验（截止时间为50分钟）。对照组小鼠需每日训练，直至其在单次训练阶段中的平均正确反应率达到80%。正确反应的组平均值通过计算每组中每只小鼠在单次训练阶段内的正确反应百分比的平均值得出。</li>
 <li>当小鼠达到标准后，可根据需要为其提供额外的训练阶段，以评估记忆保持和再学习能力（在训练阶段之间插入数周的延迟期），或通过将奖励放置在相反的、先前未放置奖励的臂中（即反转学习）来评估行为灵活性。</li>
 <li>每次训练结束后，将小鼠放回其居住笼，并使用超低浓度次氯酸水（pH 6–7）清洁装置，以避免因嗅觉线索导致的偏差。</li>
</ol>
7. 图像分析
<ol>
 <li>使用连接到计算机的摄像机记录T型迷宫装置中的行为，图像以TIFF格式存储。用于采集和分析行为数据的应用程序（Image TM）基于公共领域的Image J程序（由美国国立精神卫生研究院的Wayne Rasband开发，可从<a hef="http://rsb.info.nih.gov/ij/">http://rsb.info.nih.gov/ij/</a>获取），并由Tsuyoshi Miyakawa进行了修改（可通过日本东京的O'HARA &amp; Co.获取）。</li>
 <li>Image TM程序自动生成文本文件，包含正确反应百分比、完成一次实验所需的时间（秒）、实验期间移动的距离，以及实验中遗漏错误的次数。此外，还生成并保存每次运行中小鼠的轨迹图像、原始位置数据以及原始反应数据（正确、遗漏或错误）。</li>
</ol>
8. 统计分析
采用双因素重复测量方差分析（实验条件（例如，基因型）× 实验阶段 或 实验条件 × 延迟时间）对每项行为学数据进行分析。
9. 代表性结果
图2-4展示了α-CaMKII+/-雄性小鼠及其野生型对照小鼠（C57BL/6J背景）在T型迷宫中的表现示例（年龄11-18周，每组n=10，用于强制交替或左右辨别任务）。由于α-CaMKII+/-小鼠对同笼小鼠表现出高度攻击性2,3，因此突变小鼠和对照小鼠在断奶后均单独饲养于塑料笼中（22.7 x 32.3 x 12.7 cm）。实验已获得藤田保健卫生大学机构动物护理与使用委员会的批准。
在强制交替任务中，对照组小鼠会逐渐学会做出正确选择，通常在1至2周内达到平均80%正确反应的标准（图2A）。与对照组小鼠相比，α-CaMKII+/-小鼠的正确反应率显著较低（基因型：F(1,18)=29.04，p&lt;0.0001），反应潜伏期更短（基因型：F(1,18)=8.88，p=0.008；基因型×实验阶段：F(9,162)=2.24，p=0.0218），行走距离也更短（基因型：F(1,18)=8.67，p=0.0086；基因型×实验阶段：F(9,162)=3.19，p=0.0014）（图2A、B和C）。在遗漏错误方面，基因型无显著影响（图2D）。此外，在延迟交替任务中，α-CaMKII+/-小鼠在任何延迟时间点的正确选择百分比均显著低于野生型小鼠（基因型：F(1,18)=38.781，p&lt;0.0001；延迟时间：F(3,54)=8.074，p=0.0002；基因型×延迟时间：F(3,54)=0.223，p=0.88；图3）。这些结果表明，尽管突变小鼠完成任务的速度快于对照组，但其表现能力较对照组小鼠受损，提示α-CaMKII缺乏会导致工作记忆缺陷。
在左右辨别任务中，α-CaMKII+/-突变小鼠的正确选择百分比随着实验阶段的推进逐渐上升，与对照组小鼠相似（图4A）。此外，当各阶段之间插入一个月的延迟间隔时，突变小鼠与对照小鼠在正确率方面无显著差异。与强制交替任务中的表现类似，在整个训练阶段中，α-CaMKII+/-突变小鼠完成每个阶段所需的时间显著更短（基因型：F(1,18)=12.12，p=0.0027），在装置中行进的距离也显著更短（基因型：F(1,18)=25.08，p&lt;0.0001；基因型×阶段：F(15,270)=2.83，p=0.0004），均低于对照组小鼠（图4B和C）。这些数据表明，α-CaMKII缺乏对此任务所评估的参考记忆无明显影响。然而，在反转学习阶段中，α-CaMKII+/-突变小鼠的正确反应百分比显著较低（基因型：F(1,18)=10.92，p=0.0039；基因型×阶段：F(5,90)=5.54，p=0.0002；图4A），遗漏错误次数也显著更多（基因型：F(1,18)=17.12，p=0.0006；图4D），相较于对照组小鼠。这些结果提示，α-CaMKII+/-突变小鼠的行为灵活性有所下降。
<img src="/files/ftp_upload/3300/3300fig1.jpg" alt="操作性条件反射箱设置，包括食丸分配器、区域布局和实验条件。" data-altupdatedat="1761809329000" data-alt="图1"> 
图1. (A) 用于强制交替和左右辨别任务的T型迷宫装置。该图引自Takao et al. (2008)。(B) 图像由安装在装置上方的CCD相机拍摄。T型迷宫通过滑动门（s1、s2、s3、a1、a2、p1、p2）被划分为6个区域（A1、A2、S1、S2、P1、P2）。(C) 装置在隔音室内的配置与朝向以及外部迷宫线索的布置。两个装置被放置在隔音室内，朝向同一面墙，周围设有物体作为线索，例如房间的门、天花板上的荧光灯、房间的墙壁、装置的CCD相机以及用于放置小鼠笼具的架子。
<img src="/files/ftp_upload/3300/3300fig2.jpg" alt="行为学分析图：WT小鼠与α-CaMKII+/-小鼠在认知指标上的比较及统计结果" data-altupdatedat="1761809329000" data-alt="图2"> 
图2. T型迷宫强制交替任务。小鼠每轮接受每日10次试验。图中显示（A）正确反应百分比、（B）反应潜伏期（秒）、（C）移动距离（厘米）和（D）遗漏错误次数的数据，均以每两个会话为一个区组，用均值±标准误表示，并采用双因素重复测量方差分析进行统计分析。与对照组小鼠相比，α-CaMKII+/-小鼠在整个实验过程中表现出更低的正确反应率（p&lt;0.0001），更短的反应潜伏期（p=0.008），以及更短的移动距离（p=0.0086）。
<img src="/files/ftp_upload/3300/3300fig3.jpg" alt="基因型与延迟时间的关系柱状图；α-CaMKII+/- 小鼠和野生型小鼠的正确反应率。" data-altupdatedat="1761809329000" data-alt="图3"> 
图3. T型迷宫强制交替任务，延迟时间为3、10、30和60秒。在最后一次训练约24小时后，小鼠接受了五次带延迟的测试。各延迟时间下的正确反应百分比以均值±标准误表示，并采用双因素重复测量方差分析进行统计分析。在所有延迟时间点，α-CaMKII+/- 小鼠的正确反应率均低于对照组小鼠（p&lt;0.0001）。
<img src="/files/ftp_upload/3300/3300fig4.jpg" alt="行为学表现图；正确反应、反应潜伏期、移动距离、试验中错误的分析。" data-altupdatedat="1761809329000" data-alt="图 4"> 
图 4. T型迷宫左右辨别任务。小鼠每天接受10次或20次试验。图中（A）正确反应百分比，（B）反应潜伏期（秒），（C）移动距离（厘米）和（D）遗漏错误次数的数据以每20次试验为一个区组的均值±标准误表示，采用双因素重复测量方差分析进行统计分析。在初始训练阶段以及最后一次训练结束1个月后的重新学习阶段，α-CaMKII+/-突变小鼠与对照小鼠的正确反应百分比无显著差异。然而，在反转学习阶段，突变小鼠的正确反应百分比显著低于对照小鼠（p=0.0039）。

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<li>Tanaka, H., Ma, J., Tanaka, K. F., Takao, K., Komada, M., Tanda, K., Suzuki, A., Ishibashi, T., Baba, H., Isa, T., Shigemoto, R., Ono, K., Miyakawa, T., Ikenaka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mice+with+altered+myelin+proteolipid+protein+gene+expression+display+cognitive+deficits+accompanied+by+abnormal+neuron-glia+interactions+and+decreased+conduction+velocities%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Mice with altered myelin proteolipid protein gene expression display cognitive deficits accompanied by abnormal neuron-glia interactions and decreased conduction velocities.</a> J. Neurosci. 29, 8363-8371 (2009).</li>
<li>Sagata, N., Iwaki, A., Aramaki, T., Takao, K., Kura, S., Tsuzuki, T., Kawakami, R., Ito, I., Kitamura, T., Sugiyama, H., Miyakawa, T., Fukumaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comprehensive+behavioural+study+of+GluR4+knockout+mice%3A+implication+in+cognitive+function%5BTitle%5D)+AND+%22Genes.+Brain+Behav%22%5BJournal%5D)">Comprehensive behavioural study of GluR4 knockout mice: implication in cognitive function.</a> Genes. Brain Behav. 9, 899-909 (2010).</li>
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未声明任何利益冲突。

使用T型迷宫进行的强制交替任务和左右辨别任务被广泛用于分别评估啮齿类动物的工作记忆和参考记忆4,5。已知在T型迷宫任务中，啮齿类动物可依据空间和非空间线索（如迷宫外线索、房间内线索的构型、迷宫的方向等）采用不同的策略来完成任务6,7,8。迷宫在房间内的朝向及其稳定性、房间内是否存在极化线索，以及啮齿类动物能否看到房间内的线索，均可能影响其策略选择。因此，研究人员在开展实验及解释行为学数据时，必须考虑实验装置的布局、迷宫的朝向以及房间内线索的设置。在本实验室中，我们将两套装置并排朝向同一面墙放置于隔音室内，并设置若干物体作为小鼠可能利用的迷宫外空间线索，例如房间的门、天花板上的荧光灯、房间的墙壁、装置上的CCD摄像头以及用于放置小鼠笼具的架子（见图1C）。
在许多情况下，T型迷宫实验由人工实验者手动进行，具体操作如下：在每次试验中，实验者将一粒蔗糖颗粒放置在食盘上，然后打开装置的推拉门以开始测试。当小鼠进入任一迷宫臂后，实验者关闭门，记录小鼠的行为，并用手将小鼠从迷宫臂移回起始箱。人工操作可能引入混杂因素，这些因素与小鼠基因型或实验条件之间的交互作用可能影响T型迷宫的表现。在过去十年中，已采用一种改良的T型迷宫实验，用于连续交替任务，该任务无需将动物从目标臂手动移回起始箱9-11。即使在装置、实验方案以及许多环境变量被严格匹配的情况下，标准化的行为测试在不同实验室之间也并不总能产生一致的结果12,13。具体执行测试的实验者通常是各实验室特有的，也可能影响小鼠的行为表现。此外，人类实验者通常容易出现错误，例如放置蔗糖颗粒位置错误、误开或误关其他门，以及在记录试验次数和计时方面出现失误。为了减少混杂变量的影响以及人为错误的发生，我们开发并使用了一种由基于Image TM程序的视频追踪系统控制的自动化T型迷宫装置。改进后的T型迷宫装置还具有其他优势，允许我们在小鼠执行T型迷宫任务的同时进行微透析、电生理学和光遗传学实验，因为其门设计为可下降至地面以下。因此，该自动化装置是一种有助于研究啮齿类动物工作记忆与参考记忆神经生物学机制的有力工具。
为了实现单次实验中一系列试次的自动且连续执行，我们的实验方案存在一些潜在的局限性。例如，在强制交替任务中，小鼠从A1或A2区域返回S1区域所需的时间可能会影响其行为表现。然而，这一问题可能并不严重，因为停留在P1或P2区域本身即可作为一种空间线索，且在强制选择试次中，在任一区域停留时间的长短可能并不会改变空间记忆负荷。另一个潜在问题是，小鼠可能依赖自身留下的气味轨迹，而非空间工作记忆来完成任务。但经过少数几次试次后，气味轨迹会被多次覆盖，从而难以被有效用作行为线索。此外，在左侧光辨别任务中，气味轨迹可能作为嗅觉线索帮助小鼠在连续试次中定位奖励位置，这些线索可能影响单次实验中跨试次的学习与记忆过程，这可能构成一定问题。然而，小鼠在每次实验的第一个试次中无法利用气味轨迹策略，因此首个试次的表现可作为排除气味轨迹策略干扰的行为指标。
如代表性结果所示，在两项任务中，对照组C57BL/6J小鼠的正确反应百分比随着训练阶段的推进逐渐上升。研究结果证实，C57BL/6J小鼠能够在改良的自动T型迷宫中学会做出正确选择。在本研究中，即使经过大量训练，小鼠的正确选择率仍维持在约80%左右，未能进一步提高（见图2A）。考虑到它们在整个训练过程中持续出现一定数量的遗漏错误，其动机水平可能不足以促使小鼠达到更高的表现水平。在强制交替任务中，α-CaMKII+/-小鼠的正确反应百分比低于对照组小鼠，表明突变小鼠在此任务中的表现较对照组受损。该结果与先前在八臂放射迷宫实验中获得的研究结果一致2,14，进一步证明α-CaMKII缺乏会导致工作记忆缺陷，且自动T型迷宫中的强制交替任务能够准确检测突变小鼠的工作记忆缺陷。在左右辨别任务中，结果表明α-CaMKII缺乏并不影响参考记忆。然而，如逆转学习阶段的结果所示，α-CaMKII缺乏可能会降低行为灵活性。在逆转学习阶段，突变小鼠也比对照组小鼠表现出更多的遗漏错误。遗漏错误数量的增加可能减少了小鼠学习哪个臂与奖励相关联的机会。因此，学习获得的延迟可能是由于初始阶段遗漏错误数量增加所致，而非逆转学习能力受损。另一种可能是，突变小鼠可能因规则改变而产生困惑，从而导致遗漏错误并干扰执行功能。因此，为得出合理结论，除正确选择百分比外，还应同时分析遗漏错误情况。
Image TM 程序会生成完成一次实验会话的潜伏期和移动距离的附加结果，以及正确反应百分比和遗漏错误次数。完成一次会话的潜伏期和移动距离的差异可能反映在运动活动水平、选择臂的冲动倾向、执行任务的动机、对任务的习惯化程度、不同的学习策略等方面的差异。在代表性结果中，α-CaMKII+/- 小鼠的潜伏期更短，移动距离也比对照组更短。事实上，与对照组小鼠相比，α-CaMKII+/- 小鼠表现出更高的运动活动性3，这一表型可能是各项指标差异的基础。
在我们的实验室中，我们使用自动化装置通过T迷宫实验评估了36多种转基因小鼠及野生型对照小鼠，以阐明基因、大脑与行为之间的关系15,16。我们已获得超过1200只小鼠的大量原始数据，并已在多种突变小鼠品系的T迷宫表现方面发表了相关数据3,16-22。已在研究论文中发表的小鼠品系数据已被收录于公开数据库“小鼠行为表型数据库”中（网址：<a href="http://www.mouse-phenotype.org/" target="_blank">http://www.mouse-phenotype.org/</a>）。部分研究显示，Dtnbp11、Nrd120 或 Plp121 基因突变的小鼠表现出工作记忆缺陷。因此，我们采用自动化装置进行T迷宫任务的标准化实验方案，适用于检测突变小鼠与野生型对照小鼠之间记忆功能的遗传效应。行为学实验方案需要在不同实验室之间实现标准化、可重复性以及结果的可比性。改进后的T迷宫装置实现了测试流程的自动化，有助于推动各实验室间实验方案的标准化。
如本视频文章所示，当前版本的装置和程序允许我们测试黑色或阿古提小鼠，但不能测试白化小鼠。目前，我们正在开发该系统的改进版本，以实现对白化小鼠的测试。该系统的一个优势在于，在T型迷宫测试过程中可以同时进行in vivo微透析、in vivo电生理学和光遗传学实验，因为装置的门设计为可下降至地板下方。例如，一些研究人员可能希望在小鼠选择迷宫臂的过程中研究海马神经元的电生理特性，尽管可能需要对装置进行某些改进，以尽量减少来自门体和颗粒移除机构执行器的电噪声。
综上所述，利用改良的自动装置进行T型迷宫强制交替和左右辨别任务，可用于评估小鼠的工作记忆、参考记忆以及行为灵活性。

小鼠工作记忆与参考记忆评估的t型迷宫强制交替与左右辨别任务

T-maze Forced Alternation and Left-right Discrimination Tasks for Assessing Working and Reference Memory in Mice

使用T型迷宫进行强迫交替和左右辨别任务已广泛用于评估啮齿类动物的工作记忆和参考记忆。在本实验室中，我们利用该装置的自动化版本，对超过30种基因工程小鼠品系的这两种记忆类型进行了评估。本文以视频形式展示了由计算机控制并配备视频追踪系统的改良型T型迷宫装置及其操作方案。T型迷宫装置由滑动门分隔的跑道组成，滑动门可自动向下开启；装置包括起始箱、T形通道、位于箱体一侧并配备自动颗粒饲料分发器的两个目标箱，以及两条L形通道。每条L形通道均与起始箱相连，使小鼠可自行返回起始箱，从而排除实验人员操作对小鼠行为的干扰。该装置还具有以下优势： 体内 微透析， 体内 电生理学和光遗传学技术可在小鼠执行T迷宫任务时进行，因为迷宫的门设计为可降入地面。在本视频文章中，我们描述了使用自动化装置进行的T迷宫任务，以及据报道在八臂放射迷宫任务中表现出工作记忆缺陷的α-CaMKII+/-小鼠在T迷宫中的表现。我们的数据显示，α-CaMKII+/-小鼠存在工作记忆缺陷，但参考记忆未受损，该结果与既往使用八臂放射迷宫任务所得的发现一致，验证了本实验方案的有效性。此外，我们的数据还表明，突变小鼠倾向于表现出逆转学习缺陷，提示α-CaMKII缺乏会导致行为灵活性下降。因此，使用改良自动化装置的T迷宫测试可用于评估小鼠的工作记忆、参考记忆及行为灵活性。

本文介绍了使用改良的自动化装置进行小鼠T迷宫测试以评估其学习和记忆功能的实验方案。

小鼠工作记忆与参考记忆评估的T型迷宫强制交替与左右辨别任务

使用T型迷宫进行的强制交替和左右辨别任务已广泛用于分别评估……中的工作记忆和参考记忆，

展示了配备追踪系统的改进型自动队友应用程序。该应用程序由白色塑料轨道构成，轨道墙壁高25厘米。通过自动线程将MA分隔成六个区域，其中一个为A区。一个是STA舱室。S2 表示队友之间的相似性。A1 和 A2 分别表示左侧和右侧的臂。P1 和 P2 区域比较从 A1 或 A2 到 A1 的连接通道，以便小鼠可以返回静止隔室。在此视频演示中，门会自动向下开启，其中一扇门为手动操作。这种改进的装置使我们能够在团队成员表现期间，于分子生理学及基因技术研究中使用 INB 微型 SSIS 系统。N 值通过一个带句点的分配器表示，该句点用作食物奖励的标志：当给予食物奖励时，会推动食物分配器的瓶子，随后该瓶子被丢弃。可以看到食物分配器将食物丸投放到食盘上，随后小鼠将食物丸从地形区域下方推出。当小鼠被传感器检测到时，其行为由计算机记录。在实际操作中，视频追踪系统的程序会自动投放食物丸，因此在整个实验过程中您无需进行任何手动操作。CCD摄像机安装在操作台上方，用于将小鼠的行为以数字图像形式记录到计算机中，Parus应用程序以每秒100次的频率对视野进行照明采样。我们建议将 Appell 置于隔音室内，以减少周围环境对实验小鼠的干扰。从操作开始前一周起，每日监测小鼠体重，并为每只小鼠制定相应的摄食速度评分，使其适应训练周期。在标准平板训练期间，向 CHO 细胞喂养小鼠，使其自由摄食体重维持在 80% 至 85% 之间，整个实验期间保持该水平。在达到目标体重的次日，将所有装有小鼠的笼子至少提前 30 分钟转移至隔音室内，避免暴露于直射光线下。应使用较弱的灯光，并避免将笼子放置在最高层的架子上。在将小鼠放入操作箱之前，必须先用舌部擦拭操作箱表面，从而开启强效次氯酸水以消除基于ProAct提示产生的偏差。今日将六只小鼠分别放入中央区域，结合六项准则，每只小鼠对应一个食物分配器托盘中的一个周期。将所有小鼠单独放入佩鲁斯装置中，并让其自由活动。在仲裁后的第二天开始，小鼠将在门完全关闭且食丸被放置于食物轨道中的情况下，每天进行一次血液采集，采集需在30分钟内完成。若小鼠在左侧臂内消耗了食丸且停留时间达到五分钟AOPs，则将小鼠转移至右侧臂，并重新开始预训练。该训练程序每天重复五次，持续进行直至小鼠完成摄食。超过80%的实验时段中，小鼠被放置在静止区室。打开门后，小鼠首先自由进入一条臂，并自行快速返回起始区室。随后，小鼠被给予后续选择机会。此时，与第四臂相对的臂即为咬臂。接着，小鼠自行返回静止箱，重复该操作。对照组和实验组小鼠每天均重复此过程10次。可通过在首次选择与最终选择名词之间插入 3、10、30 或 60 秒的延迟，进一步在延迟保留任务中测试小鼠。这是用于记录该任务信息的工作表，包括小鼠唯一编号、基因型、耳标模式，以及手动记录结果和 Land 应用程序的数据记录空间。请选择 Plug TM 在线输入项目编号。例如，主线路名称输入会话。例如，测试日期，输入参数包括由C相机捕获的图像、切割时间以及操作员的尺寸。接下来输入试验编号。例如，需将站点编号与参考文件名关联，并通过下拉菜单选择任务，输入选择编号、时间限制、机器误差及罚时。然后，根据捕获的图像设置清晰度和对比度，接着生成特定的二值短图像。最后，在确认感兴趣的区域已正确采集后，即可完成整个模式，使程序进入测试准备状态。轻柔地抓起小鼠，并将其放入起始隔间。点击开始按钮并进行强制选择。开始后，您可以看到活体图像和二值图像，以及肠道内的病灶。在此情况下，小鼠今天在迷宫中从右侧臂进入，随后进入中央区域且门处于开启状态。完全选择向下启动后，周期被递送至左侧臂。由于小鼠进入了左侧臂，该反应被记录为正确。反应结果会显示在显示器下方的光窗中。此处示例的实时图像回放显示，当指示鸟类的符号闭合时，黄色循环表示交叉时段。每只小鼠每天进行一次包含10次连续试验的实验。小鼠每天接受训练，以达到平均80%的正确反应率，程序会自动计算正确反应的百分比、完成训练所需的时间、移动距离以及遗漏错误的次数。每次训练结束后，将小鼠放回其原来的饲养笼中。清洁从操作板到分配器的区域，用纸巾擦拭操作表面，确保清洁，避免残留污物或水渍，以防因气味残留而产生偏差。若需对实验组或对照组小鼠进一步进行延迟记忆保持任务测试，只需在程序设置中选择“延迟”文件，然后开始下一轮训练即可。该操作步骤与定位任务 somewhat 类似，但无论是从左臂还是右臂开始，始终以 Ed 作为标准，如同在位置保持任务中的应用程序程序一样。为此任务从下拉菜单中选择相应的文件名和小鼠名称，将小鼠放入起始隔间。点击开始按钮，引导选择现在即开始。在此情况下，选择臂始终用句号标记。小鼠每天通常接受10至20次连续的试验。每天对小鼠进行训练，直至达到平均正确反应率达到80%的标准。在小鼠实验后，结果将自动计算。根据这些标准，可通过在各次实验和训练之间插入延迟间隔来进一步开展额外的实验会话，以评估记忆保持能力，或评估行为活力。在强制自动化任务中，通过在不同实验和训练过程中将目标位置切换至相对的臂，该过程由 alpha 复杂异源 M 调控，并由 LI 型控制。实验结果表明，突变小鼠在延迟非配对样本任务中工作记忆正常，但在样本-延迟-配对任务中表现出认知灵活性缺陷。这些突变小鼠执行该任务并无困难，即使在一个月的延迟后，它们在空间学习方面也未表现出任何损伤。然而，突变小鼠在执行表现上仍存在缺陷。同伴测试是目前最常用的行为学测试之一，用于评估动物的行走能力及参考记忆。在啮齿类动物实验中，我们改进了测试装置，该装置具有多项优势。首先，滑动门可自动开启，小鼠在每次试验后可自行进入S箱。这种自动化操作减少了手动控制隔板和食物分配器所需的时间和精力。在我们的实验室中，一个实验最多可同时由四名团队成员操作。其次，由于该装置的滑动门向下开启，使得我们可以使用那些需要从头部连接导线的技术，例如体内微透析、体内电生理学或体内光遗传学技术。最后，迷宫的设计使得小鼠只能向前移动，无法后退，这有助于小鼠顺畅地行进。在这段视频中，我们介绍了这种改进的自动同伴装置，本实验方案由 Hiro Pash 博士提供。在本实验室中，Hirotaka 将在本影片中演示如何使用这种改进的自动化装置进行实验操作。Hirotaka，你使用这种改进装置进行同伴测试时的第一印象是什么？我的第一印象是，该设备和软件程序非常易于操作，测试可以轻松进行。您是否认为任何人都能操作这些设备和程序，还是需要某种特殊培训？我部分同意。任何人都可以学会操作这些仪器。执行任何测试程序都不需要特殊培训。在进行测试时，有哪些注意事项或需要特别关注的地方吗？是的。我通过每日控制体重来谨慎维持动物对食物奖励的动机。动机的个体差异可能导致团队成员在表现上出现差异。

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Research

科研

JoVE Journal

Neuroscience

神经科学

T-迷宫强迫交替和评估工作，并参考在小鼠记忆的左，右的歧视任务

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学习使用改良自动化T迷宫装置评估小鼠学习与记忆功能的方法。该视频演示了视频追踪系统、自动奖励分配及环境控制等关键步骤，为神经科学研究提供可靠的行为学测试方案。

小鼠工作记忆与参考记忆评估的T型迷宫强制交替与左右辨别任务

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