双迷宫：一种用于啮齿类动物学习与记忆研究的稳健行为学测试方法

以下实验的总体目标是研究啮齿类动物的空间工作记忆，并评估其学习能力和行为策略。首先通过构建双H迷宫来评估动物的学习和记忆表现；其次，在行为训练之前，使动物适应迷宫环境。

接下来，动物每天在迷宫中进行训练，采用自我中心学习范式以建立习惯性反应。或者，也可采用异我中心范式来建立位置反应。最后一步是在探测试验中评估动物的学习策略，试验中改变其起始位置并移除原有图案。

实验结果揭示了基于动物行为记录所反映的迷宫学习策略选择。与现有的八臂放射迷宫或莫里斯水迷宫等方法相比，该技术的主要优势在于可在短短两天内快速完成学习训练，并且允许实验者引导动物学习特定类型的行为策略。该方法有助于回答行为学领域的关键科学问题，例如程序性记忆系统与陈述性记忆系统之间的动态相互作用，以及这些记忆系统如何受到不同干预手段的影响。

本次实验操作由神经电子系统实验室的博士后 Richard Pinnell 博士演示。第一步是构建双H迷宫。该迷宫由一条中央通道与三条平行的支臂交叉构成。

每个通道宽20厘米，周围由高透明的有机玻璃墙包围。墙壁使用特殊胶水（例如agri fix）和螺丝固定，并在所有内角处进行防水处理。首先，将有机玻璃裁切至所需尺寸，然后紧密安装内侧接缝。

在待粘合的接头附近去除保护性塑料涂层，并使用清洁溶剂清除所有灰尘颗粒。将两个部件放入90度模具中，用特殊胶带密封两端以防止胶水泄漏。在固化过程中，通过混合聚合剂制备胶水，并轻轻搅拌，然后使用气动注射器涂抹Croix胶水。

然后固定并进行防水处理，并让其固化。迷宫内应设置一个出口用于排水。将迷宫放置在一张可从各个侧面进行操作的桌面上。

应在周围墙壁上放置对比鲜明的提示物。接着，标记北臂和南臂，以便后续视频分析时进行方位识别。最后，在迷宫上方放置摄像机，用于测试后对动物行为的分析。

每次试验前，打开摄像机以记录动物的运动。为准备预训练阶段，向迷宫中注入透明水，水位高度约为 17 厘米。预训练可在训练阶段的前一天或同一天进行。

将水温维持在21至23摄氏度之间，以促使大鼠寻找逃生平台。在测试前一天向迷宫中注水，使水温得以稳定。无论起始位置如何，始终使用透明的滑门阻挡大鼠进入对侧臂。

准备就绪后，将大鼠从任一中央臂的末端释放。当大鼠到达逃生平台后，让其休息并观察周围环境约15秒。连续进行四次试验，每次试验之间至少休息10秒。

开始训练时，将逃生平台从训练前的位置移至选定的臂中，并加入水使平台完全浸没，水面高出平台顶端一厘米。接着，通过加入250克脱脂奶粉使水变得不透明。首先，在另一个瓶子中将奶粉与水预先混合，然后将此混合液分多次倒入迷宫的不同位置。

搅拌有助于更快地使迷宫中的水均匀。如前所述，将大鼠从中央通道释放，并确保其无法进入相对的臂。释放后，观察动物的行为，并通过手动或摄像机记录其表现。

如果在60秒内未到达目标平台，则轻轻引导大鼠至逃生平台，让其在平台上休息并观察周围环境。约15秒后，将大鼠移开，用毛巾轻轻擦干并梳理毛发，然后进行下一次试验。这一点非常重要，以确保大鼠在接下来的四天内不会体温过低。

按照基本训练方案进行操作。以不可预测的顺序从北侧或南侧起始臂释放大鼠，确保每侧起始臂各使用两次。在第六天进行探测试验时，移除逃生平台。

从与训练时不同的臂释放大鼠。例如，若训练时从北臂释放，则测试时可从东北臂释放，同时关闭东南臂，允许大鼠游泳最多60秒。每天四次训练试验均需从相同的起始臂释放大鼠。

第六天，移除探测试验中的逃生平台。将大鼠从与之前试验中释放位置不同的臂中放入水迷宫。允许大鼠游泳60秒。

测试结束后，回顾从顶部摄像头采集的录像，手动追踪动物的反应、潜伏期、初始错误和重复错误、首次选择以及反应类型。最后，对反应错误、到达目标所需潜伏期以及在目标臂停留的时间进行统计分析。

在此图中，迷宫的错误区域以灰色标出，封闭的臂以黑色标出，南侧和北侧起始位置均如此。带斜线的线条表示大鼠访问全部四个错误区域的游泳路径示例。在到达逃生平台之前，这些代表性游泳轨迹描述了探测试验期间的运动情况。

在进行以环境为中心的训练后，以及以自我为中心的训练后，当起始位置向左移动时，从北臂或南臂起始训练的大鼠主要表现出程序性反应。然而，当起始臂被旋转180度时，大鼠表现出更多的位置性反应。既不属于位置性也不属于程序性的反应被归类为其他类型。在训练阶段，假手术组和新生期腹侧海马损伤组均显示出典型的游泳轨迹。

注意性能上的差异。在探针阶段的第四次训练试验中，原始起始臂被封闭，大鼠从西南臂释放。一旦掌握，该技术若操作得当，可在五分钟内完成。

进行该操作时，重要的是要记得每天更换牛奶水，否则会变质。该方法建立后，为行为学领域的研究人员探索清醒动物的程序性与陈述性记忆系统铺平了道路。