Name: 双-H迷宫:一个强大的行为测试学习和记忆的鼠害 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-07-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 1 s
Description: 学习使用双H水迷宫评估啮齿动物的空间工作记忆与学习行为策略。该方法通过自我中心或 allocentric 训练范式，结合探测试验，帮助研究者深入理解程序性与陈述性记忆系统的动态交互机制。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本工作由斯特拉斯堡大学和上莱茵神经科学网络 Neurex（为 RP 提供博士后奖学金）以及德国研究基金会（DFG，资助号 EXC 1086）资助的卓越集群 BrainLinks-BrainTools 共同支持。我们感谢 Nadja Martini 提供出色的技术协助。

1. 一般注意事项
本方案已获得弗莱堡大学医院动物护理与使用委员会（斯特拉斯堡同）批准。视觉敏锐度是完成空间学习测试所必需的。因此，视觉系统受损的啮齿类动物不适用于此类实验。此外，光照条件必须充足，以确保大鼠能够看清周围墙壁上设置的不同提示线索。建议使用基本形状（如方形、圆形、三角形）但对比度明显的提示物（例如，白色背景上的黑色提示物）。同样，严重的运动功能障碍属于排除标准，因为该测试需要动物游泳，否则可能发生溺水。最后，高度焦虑的啮齿类动物可能出现显著偏向性的搜索行为，从而影响测试表现。
2. 仪器设置
<ol>
	<li>构建一个双H型迷宫，包括一条160 cm的中央通道，在其两端及中央位置分别与三条160 cm的平行跑臂相交（参见 图1）。确保中央通道及其垂直臂的宽度均为20 cm，周围由35 cm高的透明有机玻璃（Plexiglas）墙围成，所有部分的有机玻璃厚度均为6 mm。</li>
	<li>使用胶水和螺丝固定墙壁，并在迷宫所有内角处用硅胶进行防水处理。这些硅胶接缝若失去防水性能可轻松更换。在其中一个角落臂的末端（或迷宫中央）设置排水口以便排空。</li>
	<li>将迷宫放置在一张高80 cm的桌子上，周围应留有充足空间，以便于 a) 围绕迷宫走动，以及 b) 设置高对比度的视觉线索。根据迷宫中各臂的位置对其进行编号命名， 即西北（NW）、北（N）、东北（NE）、西南（SW）、南（S）和东南（SE）。</li>
	<li>在迷宫上方安装一个天花板固定的摄像头，用于测试后通过手动或自动（视频追踪）方法分析动物行为（参见 &#167;5).</li>
</ol>
3. 一般说明
<ol>
	<li>使用前，将水注入迷宫，水位高度约为 18 cm（200 L）。该水位足以防止大鼠用脚触碰到迷宫底部，但又足够浅以防止其逃脱。</li>
	<li>预训练后，加入250 g脱脂奶粉使水呈不透明状。每日更换水以防止牛奶水变质。保持水温在21 - 23℃之间 &#176;C 以激励大鼠寻找逃生平台。 
	注意：随着大鼠在预训练阶段逐渐熟悉平台的位置，在正式训练阶段会将其位置移动至迷宫的另一臂。</li>
	<li>使用前，将一个高17 cm、直径10 cm的平台浸入其中一个角落臂（NE、NW、SE或SW）的末端，确保平台顶端位于水面以下1 cm处。通过采用以环境线索为导向的（异中心）或以自身为导向的（自我中心）学习策略训练大鼠寻找目标平台，具体策略取决于所使用的实验范式类型（参见 &#167;4).</li>
</ol>
4. 基本训练方案
注意：大鼠通常需要进行一天的预训练，以使其熟悉迷宫环境。
<ol>
	<li>预训练时，将大鼠从其中一个中央臂的末端释放例如， S臂）并将目标平台置于其中一个角落臂的末端（例如， NE），然后给予大鼠连续4次、每次60秒的试验，以使其找到目标平台。</li>
	<li>到达逃生平台后，让大鼠在平台上停留15秒，以便其休息并观察周围环境。无论起始位置如何，始终使用透明的活板门封闭对侧臂，以防止进入。 
	注意：在预训练期间，保持水体透明，并调节平台高度，使其高出水面1厘米，以便大鼠可见。</li>
	<li>进行每日训练，每次包含最多4次连续试验，每次试验之间至少间隔10秒（离散训练）， 即， 两次试验之间间隔数分钟，也是一种替代方案。</li>
	<li>训练时，将平台从训练前的位置移至选定的臂例如， NW），并将其末端浸入水面以下1 cm处。随后通过加入奶粉使水变得不透明，并进行以下训练（第4节）。</li>
	<li>对于在60秒内未能到达目标平台的大鼠，将其放回起始位置，并由实验人员轻轻引导至平台。</li>
	<li>在训练和探测试验期间测量多个变量，例如游泳距离、到达目标臂/平台的潜伏期、在各臂停留的时间，以及初始/重复性错误次数（参见 图2）。需注意，潜伏期可能受运动困难的影响。若出现此种情况，距离和错误次数相较于认知表现而言是更为可靠的变量。</li>
	<li>以环境为参照的策略训练：
	<ol>
		<li>天&#160;1 - 预训练：
		<ol>
			<li>此步骤中不要添加奶粉。将逃生平台固定放置于水面以上1厘米处。训练大鼠连续进行4次试验以找到平台。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>第2 - 5天——训练：
		<ol>
			<li>加入250 g脱脂奶粉至水中，使水变得不透明。将平台移至另一条臂例如， 从东北方向到西北方向）并加水，使平台位于水面下1 cm处。每次实验中，以不可预测的顺序从北臂或南臂释放大鼠，确保在单次实验中两个臂各被用作两次试验起点（每日4次试验， 例如， SNNS，NSNS；参见 图3).</li>
		</ol>
		</li>
		<li>第6天——探针试验：
		<ol>
			<li>移除探针试验中的平台。将大鼠从训练时未使用的新臂中释放。例如， SW），并让它们游动60秒。参见 图4 用于代表性游泳轨迹。对大鼠在目标臂（平台先前位置）停留时间的分析可表明其是否采用空间策略、其他类型策略、不同策略的顺序组合（见下文），或无序搜索模式。</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>以自我为中心的策略训练：
	<ol>
		<li>第1天——训练前：
		<ol>
			<li>这与以环境线索策略训练的第一步（步骤4.1）相同。此步骤中不要添加奶粉。将逃生平台固定放置于水面以上1 cm处的特定位置。训练大鼠连续进行4次试验，以找到该平台。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>第2 - 5天——训练：
		<ol>
			<li>将250 g脱脂奶粉加入水中使其呈不透明状。将平台移至另一条臂中，并加水使平台位于水面下1 cm处。从相同的起始臂（S或N；见 图5每次试验（每天4次试验）。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>第6天——探针实验：
		<ol>
			<li>移除探针试验中的平台。将大鼠从与训练时不同的臂中释放，允许其游泳60秒。使用透明活板门阻断对侧臂。 
			注意：根据特定实验的要求调整上述训练策略， 例如， 测试药物效应 等等.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>
	每次在水中训练后，用吸水毛巾将大鼠擦干。
	</li>
</ol>
5. 分析
<ol>
	<li>通过记录俯视摄像机拍摄的视频，手动测量潜伏期、初始错误和重复错误、首次选择及反应类型等变量。</li>
	<li>或者，如有条件，可使用 commercially available video-tracking software（商用视频追踪软件），并将其设置为自动记录上述变量。</li>
	<li>统计分析： 
	注意：统计分析的具体方法取决于正在进行的研究。
	<ol>
		<li>针对初始错误/重复错误、到达目标臂/平台的潜伏期以及在目标臂停留的时间，进行单因素、双因素或三因素方差分析（ANOVA），分析因素包括测试天数和处理组别。</li>
		<li>必要时，采用事后 Newman-Keuls 多重比较检验对上述方差分析结果进行进一步分析。为比较行为表现，可使用参考值（例如，探针试验中在目标臂停留的时间与机会水平相比），并进行 t 检验。</li>
		<li>若条件不满足参数检验的前提假设，则可根据需要额外使用或改用非参数统计方法（例如，χ² 检验，见下文）。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Izquierdo, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+connection+between+the+hippocampal+and+the+striatal+memory+systems+of+the+brain%3A+a+review+of+recent+findings%5BTitle%5D)+AND+%22Neurotoxicity+Research%22%5BJournal%5D)">The connection between the hippocampal and the striatal memory systems of the brain: a review of recent findings.</a> Neurotoxicity Research. 10 (2), 113-121 (2006).</li>
<li>Albouy, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Both+the+hippocampus+and+striatum+are+involved+in+consolidation+of+motor+sequence+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Both the hippocampus and striatum are involved in consolidation of motor sequence memory.</a> Neuron. 58 (2), 261-272 (2008).</li>
<li>Albouy, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interaction+between+Hippocampal+and+Striatal+Systems+Predicts+Subsequent+Consolidation+of+Motor+Sequence+Memory%5BTitle%5D)+AND+%22Plos+One%22%5BJournal%5D)">Interaction between Hippocampal and Striatal Systems Predicts Subsequent Consolidation of Motor Sequence Memory.</a> Plos One. 8 (3), (2013).</li>
<li>Chang, Q., Gold, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intra-hippocampal+lidocaine+injections+impair+acquisition+of+a+place+task+and+facilitate+acquisition+of+a+response+task+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Intra-hippocampal lidocaine injections impair acquisition of a place task and facilitate acquisition of a response task in rats.</a> Behav Brain Res. 144 (1-2), 19-24 (2003).</li>
<li>McDonald, R. J., Hong, N. S., Devan, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+challenges+of+understanding+mammalian+cognition+and+memory-based+behaviours%3A+an+interactive+learning+and+memory+systems+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Biobehav+Rev%22%5BJournal%5D)">The challenges of understanding mammalian cognition and memory-based behaviours: an interactive learning and memory systems approach.</a> Neurosci Biobehav Rev. 28 (7), 719-745 (2004).</li>
<li>Packard, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anxiety+cognition%2C+and+habit%3A+a+multiple+memory+systems+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Anxiety cognition, and habit: a multiple memory systems perspective.</a> Brain Res. 1293, 121-128 (2009).</li>
<li>Packard, M. G., McGaugh, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inactivation+of+hippocampus+or+caudate+nucleus+with+lidocaine+differentially+affects+expression+of+place+and+response+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol+Learn+Mem%22%5BJournal%5D)">Inactivation of hippocampus or caudate nucleus with lidocaine differentially affects expression of place and response learning.</a> Neurobiol Learn Mem. 65 (1), 65-72 (1996).</li>
<li>Lawrence, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Executive+and+mnemonic+functions+in+early+Huntington%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Executive and mnemonic functions in early Huntington's disease.</a> Brain. 119 (Pt 5), 1633-1645 (1996).</li>
<li>Lawrence, A. D., Watkins, L. H., Sahakian, B. J., Hodges, J. R., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+object+and+visuospatial+cognition+in+Huntington%27s+disease%3A+implications+for+information+processing+in+corticostriatal+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Visual object and visuospatial cognition in Huntington's disease: implications for information processing in corticostriatal circuits.</a> Brain. 123 (Pt 7), 1349-1364 (2000).</li>
<li>Walker, F. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Huntington%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">Huntington's disease.</a> Lancet. 369 (9557), 218-228 (2007).</li>
<li>Cushman, L. A., Stein, K., Duffy, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detecting+navigational+deficits+in+cognitive+aging+and+Alzheimer+disease+using+virtual+reality%29%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Detecting navigational deficits in cognitive aging and Alzheimer disease using virtual reality).</a> Neurology. 71 (12), 888-895 (2008).</li>
<li>Liu, L., Gauthier, L., Gauthier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+disorientation+in+persons+with+early+senile+dementia+of+the+Alzheimer+type%5BTitle%5D)+AND+%22A%60m+J+Occup+Ther%22%5BJournal%5D)">Spatial disorientation in persons with early senile dementia of the Alzheimer type.</a> A`m J Occup Ther. 45 (1), 67-74 (1991).</li>
<li>Mapstone, M., Steffenella, T. M., Duffy, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+visuospatial+variant+of+mild+cognitive+impairment%3A+getting+lost+between+aging+and+AD%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">A visuospatial variant of mild cognitive impairment: getting lost between aging and AD.</a> Neurology. 60 (5), 802-808 (2003).</li>
<li>Vliet, E. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neuropsychological+profiles+of+mild+Alzheimer%27s+disease+and+questionable+dementia+as+compared+to+age-related+cognitive+decline%5BTitle%5D)+AND+%22J+Int+Neuropsychol+Soc%22%5BJournal%5D)">The neuropsychological profiles of mild Alzheimer's disease and questionable dementia as compared to age-related cognitive decline.</a> J Int Neuropsychol Soc. 9 (5), 720-732 (2003).</li>
<li>Hanagasi, H. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+impairment+in+amyotrophic+lateral+sclerosis%3A+evidence+from+neuropsychological+investigation+and+event-related+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res+Cogn+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Cognitive impairment in amyotrophic lateral sclerosis: evidence from neuropsychological investigation and event-related potentials.</a> Brain Res Cogn Brain Res. 14 (2), 234-244 (2002).</li>
<li>Robbins, T. W., Murphy, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioural+pharmacology%3A+40%2B+years+of+progress%2C+with+a+focus+on+glutamate+receptors+and+cognition%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Pharmacol+Sci%22%5BJournal%5D)">Behavioural pharmacology: 40+ years of progress, with a focus on glutamate receptors and cognition.</a> Trends Pharmacol Sci. 27 (3), 141-148 (2006).</li>
<li>Paul, C. M., Magda, G., Abel, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+memory%3A+Theoretical+basis+and+comparative+review+on+experimental+methods+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Spatial memory: Theoretical basis and comparative review on experimental methods in rodents.</a> Behav Brain Res. 203 (2), 151-164 (2009).</li>
<li>Hodges, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maze+procedures%3A+the+radial-arm+and+water+maze+compared%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res+Cogn+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Maze procedures: the radial-arm and water maze compared.</a> Brain Res Cogn Brain Res. 3 (3-4), 167-181 (1996).</li>
<li>Kesner, R. P., Farnsworth, G., Kametani, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+parietal+cortex+and+hippocampus+in+representing+spatial+information%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+Cortex%22%5BJournal%5D)">Role of parietal cortex and hippocampus in representing spatial information.</a> Cereb Cortex. 1 (5), 367-373 (1991).</li>
<li>Barnes, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Memory+deficits+associated+with+senescence%3A+a+neurophysiological+and+behavioral+study+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comp+Physiol+Psychol%22%5BJournal%5D)">Memory deficits associated with senescence: a neurophysiological and behavioral study in the rat.</a> J Comp Physiol Psychol. 93 (1), 74-104 (1979).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Cassel, J. C., Jarrad, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rats+with+fimbria-fornix+lesions+display+a+place+response+in+a+swimming+pool%3A+a+dissociation+between+getting+there+and+knowing+where%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Rats with fimbria-fornix lesions display a place response in a swimming pool: a dissociation between getting there and knowing where.</a> J Neurosci. 15 (8), 5779-5788 (1995).</li>
<li>Staay, F. J., Raaijmakers, W. G., Lammers, A. J., Tonnaer, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+fimbria+lesions+impair+acquisition+of+working+and+reference+memory+of+rats+in+a+complex+spatial+discrimination+task%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Selective fimbria lesions impair acquisition of working and reference memory of rats in a complex spatial discrimination task.</a> Behav Brain Res. 32 (2), 151-161 (1989).</li>
<li>Olton, R. S., Samuelson, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remembrance+of+places+past%3A+Spatial+memory+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Psych%22%5BJournal%5D)">Remembrance of places past: Spatial memory in rats.</a> J Exp Psych. 2 (2), 97-116 (1976).</li>
<li>Pol-Bodetto, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+double-H+maze+test%2C+a+novel%2C+simple%2C+water-escape+memory+task%3A+acquisition%2C+recall+of+recent+and+remote+memory%2C+and+effects+of+systemic+muscarinic+or+NMDA+receptor+blockade+during+training%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">The double-H maze test, a novel, simple, water-escape memory task: acquisition, recall of recent and remote memory, and effects of systemic muscarinic or NMDA receptor blockade during training.</a> Behav Brain Res. 218 (1), 138-151 (2011).</li>
<li>Cassel, R., Kelche, C., Lecourtier, L., Cassel, J. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+match%2Fmismatch+of+visuo-spatial+cues+between+acquisition+and+retrieval+contexts+influences+the+expression+of+response+vs.+place+memory+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">The match/mismatch of visuo-spatial cues between acquisition and retrieval contexts influences the expression of response vs. place memory in rats.</a> Behavioural Brain Research. 230 (2), 333-342 (2012).</li>
<li>Schumacher, A., de Vasconcelos, A. P., Lecourtier, L., Moser, A., Cassel, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+high+frequency+stimulation+in+the+dorsal+striatum%3A+Effects+on+response+learning+and+on+GABA+levels+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Electrical high frequency stimulation in the dorsal striatum: Effects on response learning and on GABA levels in rats.</a> Behavioural Brain Research. 222 (2), 368-374 (2011).</li>
<li>Lecourtier, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intact+neurobehavioral+development+and+dramatic+impairments+of+procedural-like+memory+following+neonatal+ventral+hippocampal+lesion+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Intact neurobehavioral development and dramatic impairments of procedural-like memory following neonatal ventral hippocampal lesion in rats.</a> Neuroscience. 207, 110-123 (2012).</li>
<li>Kirch, R. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+deficits+in+declarative+and+procedural+memory+dependent+behavioral+function+in+a+transgenic+rat+model+of+Huntington%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Early deficits in declarative and procedural memory dependent behavioral function in a transgenic rat model of Huntington's disease.</a> Behav Brain Res. 239, 15-26 (2013).</li>
<li>Cholvin, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ventral+midline+thalamus+contributes+to+strategy+shifting+in+a+memory+task+requiring+both+prefrontal+cortical+and+hippocampal+functions%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The ventral midline thalamus contributes to strategy shifting in a memory task requiring both prefrontal cortical and hippocampal functions.</a> J Neurosci. 33 (20), 8772-8783 (2013).</li>
<li>Hooge, R., De Deyn, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+the+Morris+water+maze+in+the+study+of+learning+and+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res+Brain+Res+Rev%22%5BJournal%5D)">Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory.</a> Brain Res Brain Res Rev. 36 (1), 60-90 (2001).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

关于研究设计与分析的说明
自问世以来，双H迷宫已被用于多项大鼠行为学实验，这些实验旨在研究大鼠在正常条件下以自我为中心（egocentric）和/或以环境为中心（allocentric）的行为反应24,25 和改变的26-29 脑状态。后者的研究包括纹状体深部脑刺激（DBS）26神经系统疾病动物模型27,28，以及使用蝇蕈醇对多个皮质-海马脑区进行双侧失活29许多研究所采用的策略为以环境为中心（allocentric）或以自我为中心（egocentric）的学习策略，分别总结于§4.7和§4.8；尽管核心范式存在细微变化例如， 误导性探测试验中起始臂的180°旋转25）应根据具体研究的需要进行适当调整。训练范式的具体性质取决于正在进行的研究。例如， 24-29）。每当大鼠首次偏离正确的目标路径并重新进入起始臂或进入一个新的迷宫区段时，计为一次初始错误。当此类偏离行为发生超过一次时，计为一次重复错误。正...

在动物中，学习主要由基于海马体和纹状体的记忆系统介导1,2，它们分别在位置记忆和程序性记忆中发挥核心作用。这两个系统之间的关系十分复杂，已知它们会以协作或竞争的方式相互作用1,3。此外，研究显示，当其中一个记忆系统缺失或受损后，另一个系统对动物行为的影响可能会增强4-7。这两个系统均通过丘脑与前额叶皮层相连。
多种神经系统疾病和神经退行性疾病可影响人类的空间认知能力，这种能力依赖于程序性记忆系统与陈述性记忆系统之间的相互作用。例如帕金森病（PD）、亨廷顿病（HD）8-10、阿尔茨海默病（AD）11-14以及肌萎缩侧索硬化症（ALS）15。可通过多种药物处理阻断特定受体16，或通过靶向性损毁等方法，建立与这些疾病相关的动物模型。将此类动物应用于空间记忆任务时，可深入理解这些疾病的潜在机制，并为多种治疗方案提供有价值的信息。
啮齿类动物的空间记忆任务有多种不同类型，这些任务共同用于评估学习和记忆的特定方面，以及各种疾病潜在治疗方法的效果17,18。这些任务可根据目标和路径的数量、解决问题时行为灵活性的程度、记忆持续时间或延迟，以及解决问题所采用的策略类型进行区分。良好的表现可能基于外部线索或地标，动物利用这些线索定位目标（即他心性或位置策略）。或者，啮齿动物也可能发展出基于身体方向和运动方向相关线索的策略（即自我中心性或程序性策略），例如，若大鼠知道目标路径为一次左转后接一次右转，则几乎无需依赖他心性或位置策略。迷宫任务通常根据啮齿动物在解决问题时所具有的灵活性程度而有所不同。例如，在莫里斯水迷宫、其干式版本（例如，19）或巴恩斯迷宫（例如，20）中，大鼠可能采取无限多条路径到达目标。以莫里斯水迷宫为例，目标位置可通过外部地标或线索（他心性策略）来学习，也可通过简单地绕圈游向中心直至发现平台（自我中心性策略）来实现21。某些任务具有多个目标且灵活性较高，例如锥场任务22或奥尔顿放射迷宫23。而在另一极端，则是一些达到目标的灵活性有限的任务，例如，斯通迷宫或T迷宫的交替版本。这些任务仅提供一种正确的路径以到达目标，有助于形成主要由纹状体依赖的程序性记忆系统支配的认知惯例。
双H迷宫是一种新型的空间记忆测试装置，旨在让实验者能够控制啮齿类动物在完成任务时所采用的学习策略24。该迷宫由三条平行的跑臂与一条垂直交叉的中央通道组成，是一种水逃避任务，啮齿类动物需学会找到位于迷宫某一位置的浸没式逃生平台。在训练过程中，若始终保持相同的起始点和目标位置，则可促使动物形成程序性策略；而若以随机顺序交替起始位置，则可促使动物发展出以环境线索为基础的异中心策略，这类似于动物在水迷宫中寻找隐藏平台时所需依赖的空间记忆机制。这种方法克服了传统迷宫任务中的一个难题，即实验者通常难以控制动物实际采用的策略类型。这一点尤为重要，因为某些促认知药物候选物的作用效果依赖于海马依赖的位置记忆系统，因此，若动物在训练过程中从异中心策略转向程序性记忆，可能会干扰对行为学结果的解释。同样，在评估药物或治疗手段对程序性记忆的影响时，也需排除异中心空间记忆的干扰。最后，该装置还可用于研究这两种记忆系统之间的协同或竞争关系，以及啮齿类动物在何种条件下会从一种记忆系统转换为另一种。

<table><tbody><tr><td>大鼠或小鼠</td><td>Charles River</td><td></td><td></td></tr><tr><td>用于干燥的毛巾</td><td>大学医院</td><td></td><td>每只动物1条</td></tr><tr><td>水</td><td></td><td></td><td>约200升/天</td></tr><tr><td>脱脂奶粉</td><td>杂货店</td><td></td><td>250克/200升水</td></tr><tr><td>花园软管</td><td>五金店</td><td></td><td></td></tr><tr><td>毛巾干燥架</td><td>五金店</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kinect相机</td><td>Kinect</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PC计算机</td><td>任意品牌</td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">[header]</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;双H迷宫（有机玻璃）&lt;/strong&gt;（定制）</td></tr><tr><td>外侧墙板，1600 &amp;times; 350 &amp;times; 6 mm</td><td></td><td></td><td>2块</td></tr><tr><td>内侧墙板，706 &amp;times; 350 &amp;times; 6 mm</td><td></td><td></td><td>8块</td></tr><tr><td>中央通道板，500 &amp;times; 350 &amp;times; 6 mm</td><td></td><td></td><td>4块</td></tr><tr><td>迷宫臂末端板，188 &amp;times; 350 &amp;times; 6 mm</td><td></td><td></td><td>6块</td></tr><tr><td>滑门（ Guillotine 门），187 &amp;times; 350 &amp;times; 6 mm</td><td></td><td></td><td>3个</td></tr><tr><td>末端盖板，200 &amp;times; 250 mm</td><td></td><td></td><td>6个</td></tr><tr><td>横梁，200 &amp;times; 40 mm</td><td></td><td></td><td>6根</td></tr><tr><td colspan="4">[header]</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;双H迷宫平台（需配重）&lt;/strong&gt;（定制）</td></tr><tr><td>金属平台，直径100 mm &amp;times; 150 mm</td><td></td><td></td><td>2个</td></tr><tr><td>平台盖板，直径100 mm &amp;times; 6 mm</td><td></td><td></td><td>2个</td></tr></tbody></table>

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

The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents

啮齿类动物空间认知研究通常采用迷宫任务，不同迷宫的任务特征各不相同。这些任务在行为灵活性、所需记忆持续时间、目标数量与路径数量以及整体任务复杂性方面均存在差异。许多此类任务存在一个混杂因素，即难以控制啮齿类动物为达成目标所采用的策略。 例如， 基于环境线索（类似陈述性）或基于自身位置（程序性）的策略。双H迷宫是一种新型的水迷宫记忆任务，可通过实验者控制训练阶段所习得的策略类型来解决这一问题。双H迷宫为透明装置，由一条中央通道构成，两侧各伸出三个分支臂，其中一个分支臂末端设有一个 submerged 的逃生平台。
可以通过在迷宫中以不可预测的方式交替起始位置来训练大鼠使用以环境为参照的（allocentric）策略（参见方案1；§4.7），从而要求它们根据可利用的外部线索学习平台的位置。或者，通过在每次试验中从相同位置释放大鼠，可采用以自身为参照的（egocentric）学习策略（方案2；§4.8），直到它们学会到达目标所需的程序性模式。该任务已被证实能够形成稳定的记忆痕迹。
在训练期结束后，可通过误导性探测试验来检测记忆，其中大鼠的起始位置交替变化。根据自我中心学习范式，大鼠通常会转而采用以环境线索为中心的策略，但仅当其在新起始位置所看到的迷宫外线索与原始位置有显著差异时才会如此。该任务非常适合用于探究药物或干扰因素对以环境线索为中心和自我中心记忆表现的影响，以及这两种记忆系统之间的相互作用。

自我中心学习策略
一项研究旨在确定大鼠在遵循自我中心学习范式的情况下，其选择的记忆策略是否会因其对外部环境线索的感知角度发生变化而改变25大鼠在4天内（每天4次试验）被训练到达位于东北方向的目标臂，并在第5天进行误导性探测试验，其中起始臂向左移动60 cm即， NE起始点用于训练期间从N臂释放的动物；SW起始点用于从S臂训练的动物），或旋转 180°在探针试验中，当平台从其正常位置向左移动60 cm时，大鼠表现出对程序性记忆反应的偏好（在26只大鼠中占92.3%；参见 图6）。对于在N臂和S臂均接受过训练的实验大鼠（在探测试验中分别从NE臂和SW臂释放），这一现象尤为明显。相比之下，在训练时所处的臂与释放臂完全相反的大鼠中，仅有8只（占25只中的32%）表现出类似行为。即， 由 N 变为 S，或反之亦然）表现出程序性反应，且位置反应出现频率更高。χ2 分析表明，该分布的差异具有高度显著性（χ2 = 19.80，p &lt; 0.001）。在旋转组中，训练...

本实验方案的目的是研究啮齿类动物的空间认知能力。双H形水迷宫是一种新型测试方法，特别适用于阐明学习、巩固和记忆的不同组分，以及记忆系统之间的相互作用。

啮齿类动物空间认知研究通常采用迷宫任务，不同迷宫的任务特征各不相同。这些任务在……方面存在差异。

以下实验的总体目标是研究啮齿类动物的空间工作记忆，并评估其学习能力与行为策略。首先通过构建双H迷宫来评估动物的学习与记忆表现；其次，在行为训练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图案。研究结果通过记录动物行为，揭示了动物在迷宫中所采用学习策略的选择机制。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仅需短短两天即可快速掌握，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方式的影响。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 型迷宫。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，将有机玻璃裁剪至所需尺寸，然后紧密粘合内部接缝。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，用特制胶带密封两端，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。应在迷宫内设置一个排水口。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明显的提示物。接着，为北臂和南臂做标记，以便后续视频分析时确定方向。最后，在迷宫上方放置摄像机，用于测试后对动物行为进行分析。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，将迷宫中注入透明水，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，以促使大鼠寻找逃生平台。在测试前一天向迷宫注水，使水温得以稳定。无论起始位置如何，始终使用透明的滑动门阻断进入对侧臂的通道。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，将逃生平台从预训练位置移至选定的臂，并加入水使平台浸没至水面以下一厘米处。接着，通过混入250克脱脂奶粉使水变得不透明。首先，在一个单独的瓶子中将奶粉与水预先混合，然后将此混合物分散倒入迷宫的多个位置。搅拌有助于更快地实现迷宫水中溶液的均匀性。按照之前演示的方法，从中央通道释放大鼠，并确保其无法进入对侧臂。释放后，观察动物的行为，并通过手动或视频摄像的方式记录其表现。如果在60秒内未到达目标平台，应轻柔地将大鼠引导至逃生平台，让其在平台上休息并观察周围环境。随后将大鼠取出，用毛巾轻轻擦干并梳理毛发，持续约15秒，然后进行下一次试验。此步骤至关重要，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依次释放大鼠，每个起始臂各使用两次。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。每天四次训练试验中，均需从相同的起始臂释放大鼠。第六天，移除用于探测试验的逃生平台。从与试验期间释放位置不同的臂中释放大鼠。让大鼠游泳60秒。测试结束后，回看从顶部摄像头录制的视频，手动追踪记录反应、潜伏期、初始错误与重复错误、首次选择以及反应类型。最后，对反应错误率、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，南侧和北侧起始位置的封闭臂均以黑色标出。带斜线的路径表示一条示例游泳路径，其中大鼠访问了全部四个错误区域。在到达逃生平台之前，这些代表性游泳轨迹描绘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。在探查阶段的第四次训练试验中，原始起始臂被关闭，大鼠从西南臂释放。一旦掌握，如果操作得当，该技术可在不到五分钟内完成。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记忆和陈述性记忆系统铺平了道路。

the-double-h-maze-robust-behavioral-test-for-learning-memory

Research

科研

JoVE Journal

Behavior

行为

双-H迷宫：一个强大的行为测试学习和记忆的鼠害

小鼠使用拉什利III型迷宫进行低应激路线学习

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

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。...

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

干式巴恩斯迷宫被广泛用于测量动物在轻度厌恶刺激下的空间导航能力。在连续数天的测试中，对照组受试动物的表现（例如 找到逃生笼所需的时间）会逐渐改善，表明其具有正常的學習與記憶能力。大鼠與小鼠之間的差異需要對儀器和方法進行相應調整，本文將詳細介紹這些改動。...

小型与大型啮齿类动物模型的巴恩斯迷宫测试策略

本文介绍了一种我们发明的自动化T型迷宫装置，以及基于该装置用于分析自由活动啮齿类动物基于延迟的决策和基于努力的决策的实验方案。...

一种基于自动化T型迷宫的装置及自由活动啮齿类动物延迟与努力相关决策分析方案

本方案采用巴恩斯迷宫测量空间学习和记忆能力。通过一种新颖的“危难中的少女”范式来评估小鼠的运动活动性和亲社会行为。...

利用巴恩斯迷宫和遇险少女范式分析小鼠的空间学习与亲社会行为

本研究设计了一套全面的行为测试组合，用于对小鼠与神经退行性变相关的行为变化进行重复评估，包括运动技能、情绪（如社交互动、抑郁和焦虑）以及认知功能。...

用于小鼠运动技能、情绪和认知能力重复评估的行为测试组合

本实验方案描述了一种可重构迷宫，这是一种用于检测啮齿类动物空间导航能力和行为表型的独特系统。该迷宫系统的可适应性使得在单一物理环境中能够开展多种实验。其结构易于重新配置，可产生可靠且可重复的实验结果。...

利用可重构迷宫系统提高啮齿类动物空间导航测试的可重复性

大多数啮齿类动物的行为实验最初是为大鼠设计的。由于大鼠与小鼠之间存在行为差异，这些实验有时需要针对小鼠进行修改。本文介绍了一种用于检测小鼠空间工作记忆的方法，旨在尽量减少工作记忆任务过程中小鼠所承受的压力。...

一种用于小鼠的半自动化八臂放射迷宫中的趋近性空间工作记忆任务，可减少迷宫中恐惧记忆的关联

本视频展示了大鼠的居民-入侵者范式。该实验是一种在半自然环境中测量攻击性行为、防御行为和暴力行为的标准化方法。同时，也解释了该范式在社会应激实验中的应用。...

居民-入侵者范式：一种用于攻击性、暴力与社会应激的标准化测试

学习使用双H水迷宫评估啮齿动物的空间工作记忆与学习行为策略。该方法通过自我中心或 allocentric 训练范式，结合探测试验，帮助研究者深入理解程序性与陈述性记忆系统的动态交互机制。

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

探索更多视频