2017年1月3日
本文描述了巴恩斯迷宫的修改,巴恩斯迷宫是一种用于评估空间记忆和学习的标准啮齿动物范式,用于小型鳞状爬行动物。
该程序的总体目标是使用改良的 Barnes 迷宫评估小型鳞状爬行动物的空间记忆和学习。这种方法可以帮助回答有关非模式物种空间认知过程的关键问题,尤其是在小型鳞状爬行动物中。这项技术的主要优点是,我们修改了传统的啮齿动物范式,即巴恩斯迷宫,以允许测试小型蜥蜴的空间学习和记忆。
迷宫也有可能被类似地改变以也适用于其他物种。对于此协议,有必要购买或构建 Barnes 迷宫。确保目标孔的大小适合感兴趣的物种。
对于此演示,使用了栅栏蜥蜴,因此孔的大小应与之匹配。将迷宫放置在一个安静的房间里,房间内有明亮的头顶照明和迷宫周围的空间线索,如门和橱柜,以帮助动物导航。在迷宫上方,安装自动对焦广角镜头网络摄像头或其他合适的相机。
关键是视野包含整个迷宫。在迷宫侧面至少一米处,放置用于动物追踪的电脑。定位后,用永久性记号笔或胶带在地板上标记迷宫的腿,以便轻松将其调整回原始位置。
关于迷宫,随机分配其中一个逃生洞为数字 1,然后连续编号其他洞直至数字 10。沿着迷宫的外壁标记数字,这样它们就不会成为动物的可见线索。在迷宫下,如果需要,使用小型空间加热器或贴上加热带来提高迷宫表面温度,以便动物处于新陈代谢活动的最佳体温。
首先,为每只动物随机分配目标孔。如果动物被安置在检测室外,请至少在检测前 30 分钟将其家笼带入检测室。如果需要,请务必为它们提供热量,以便它们在测试时处于理想的体温。
在计算机上,打开自定义 MATLAB 跟踪软件和网络摄像头应用程序以获取视频源。然后,再次评估视野并根据需要调整迷宫的位置。接下来,打开工作表以记录基本的实验参数,其中应包括日期、开始和结束时间、动物 ID、分配的目标孔、训练试运行次数、注释和观察者的姓名首字母。
然后,随机化动物的测试顺序并开始以系统的方式测试它们。首先,将动物从家笼中取出,轻轻地将其放在迷宫中间。然后,用不透明的塑料桶盖住它,让动物适应浴缸 30 秒。
同时,将动物的家笼安装在指定的逃生孔正下方的迷宫下。将外壳的顶部滑入钉子安装座,然后将晒太阳的岩石放入笼子中,就在孔的正下方。现在,轻轻地从迷宫顶部取下塑料桶,然后开始在计算机上记录试验。
让动物探索迷宫十分钟,如果发生任何非典型情况,请在工作表中记下。如果动物跌倒或从桌子上跑下来,请轻轻地将其放回迷宫中央,前提是它离开迷宫的时间不超过 30 秒。否则,请中止试用并将此结果记录在 notes 部分中。
如果受试者在没有帮助的情况下下降到逃生洞中,则试验将在此时结束。如果受试者在 10 分钟内没有逃进洞中,请结束试验并用手轻轻引导动物到逃生洞,先移动它的头。进入迷宫下的家笼后,让动物休息至少两分钟。
同时,用稀释的肥皂混合物和纸巾清洁迷宫的顶部。一些物种,尤其是那些大量使用化学感应信息的物种,需要用热水额外冲洗迷宫以消除所有气味线索。清理完迷宫后,从迷宫下方取下围栏并继续测试动物。
每个测试每天最多可以运行迷宫 5 次,两次试验之间间隔半小时。重复此训练程序,直到受试者在三个不同的试验中在没有帮助的情况下下降到球门洞中。这些成功不需要连续发生,并且所需的试验次数没有限制。
达到标准的训练试验次数可能很繁重。考虑到物种的自然历史和行为,以生态相关的方式改变迷宫可能有助于缓解这种情况。然后,在第二天进行探针试验以进一步测试该动物。
一旦动物学会了它们的逃生洞,就可以使用探测试验来确定它是使用空间策略还是其他导航策略进行导航。对于此试验,将迷宫旋转 180 度,以便迷宫内的局部提示将与迷宫外的空间提示直接冲突。然后,使用与训练试验相同的程序对动物进行测试。
但是,逃生孔下方没有安装笼子。因此,笼子里的任何嗅觉线索都不能帮助引导动物逃跑。如果动物没有找到逃生孔,只需将其从迷宫中取出并放回家笼即可。
不要教它孔所在的位置。和以前一样,在测试下一只动物之前,请务必清洁迷宫。如前所述,对 7 只成年侧斑蜥蜴进行了测试。
个人需要 17 到 81 次试验才能进入探针试验,平均接近 50 次。与第一个相比,该小组在试验的第四个四分位数中找到逃脱漏洞的时间确实要少得多,这表明他们正在学习。在探测试验期间,个体以远高于运气的速度进入空间正确的球门洞,并且大部分时间都在迷宫的这个象限中度过。
因此,房间中的空间提示优先于迷宫中的本地提示。观看此视频后,您应该对如何修改 Barnes 迷宫以适应小型鳞状爬行动物的测试,以及如何在训练和探测试验中运行动物有很好的了解。在尝试此过程时,请务必记住在设计任务以探测空间记忆和学习时考虑感兴趣物种的自然历史和行为。
按照此过程,更详细的应用程序将是合适的,例如降低空间提示的可靠性或使局部提示更加明显。这样做可以揭示不同线索的稳定性如何调节线索的优先级和记忆。
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本文介绍了一种改良的巴恩斯迷宫方法,该方法原本是一种用于评估啮齿类动物空间记忆与学习能力的标准实验范式,现被改进后适用于小型有鳞爬行动物。该方法旨在探索非模式物种中的空间认知过程。
在小型有鳞爬行动物等非模式物种中评估空间学习与记忆能力,可为认知进化和神经可塑性提供机制性见解。这种改进的巴恩斯迷宫方法能够针对研究不足的分类群进行空间认知通路的靶点验证,支持神经退行性疾病研究中临床前模型的开发。通过建立生态相关的行为范式,该方法增强了跨物种转化研究中依赖海马体记忆过程的预测可信度。
该方法通过实现对空间记忆机制的早期假设验证,融入发现生物学工作流程,其输出结果通过定量行为终点为先导化合物的鉴定提供依据。