使用物体位置任务的大鼠组内实验设计

物体位置任务利用啮齿类动物的自发探索行为，使我们能够研究空间记忆形成或保持的多种机制。本方案允许重复进行最多四次物体位置任务，有助于提高涉及手术操作的研究的统计效能、效率和产出。首先，准备一个由不透明、无孔硬质塑料制成的方形实验 arena，其宽度至少为60厘米，高度为50厘米。

为确保自动化软件成功记录大鼠的运动，请确保实验场地地面的颜色与大鼠的体色形成对比。将实验装置放置于箱体内或由帘子围蔽的平台上。为创建特定环境背景，可在实验场地内插入第二层不同颜色或图案的可拆卸侧壁。

悬挂具有不同几何形状和颜色的三维空间线索，高度需足够，确保大鼠无法触及。将不同组合的、具有明显几何形状和质地的非多孔、不可啃咬且易于清洁的物体固定在实验区域的地面。用垫料填充一个非正方形的桶。

在桶内随机放置 5 到 10 个与实验中将使用的物体形状和大小不同、且彼此不同的物体。在第一阶段，将所有家庭饲养笼带入实验房间，让大鼠适应房间环境并静置至少 30 分钟。将同一笼中的 2 到 4 只大鼠一起放入桶中，持续约 20 分钟。

每次处理完一组大鼠后，清除桶内所有粪便物质以清洁桶。将所有大鼠放入其各自的饲养笼中，并送回饲养室。在第二次实验时，将所有笼子移至实验房间，静置至少30分钟。

将每只大鼠单独放入桶中10分钟。每次实验后将大鼠放回其居住笼，并清洁桶。实验结束后，将所有笼子送回饲养室。

第四次实验时，将所有鼠笼移至实验室内，静置至少30分钟。从同一鼠笼中取出2至4只大鼠，共同放入无任何环境或空间线索的空旷场地中，持续20分钟。每组实验结束后，将所有大鼠放回原鼠笼，并用70%乙醇擦拭场地。

调整空旷的实验区域以创建第一个环境，但不要将物体放入实验区域内。在环境适应的第一阶段，将所有笼子带入实验房间，并静置至少30分钟。启动记录设备，然后将第一只大鼠放置在实验区域的中央，允许其自由探索实验区域10分钟。

然后停止记录，并将大鼠放回其居住笼中。完成操作后，将所有笼子送回饲养室。对每只大鼠，在接下来的连续两天内重复进行第二和第三次实验，使每只大鼠总共完成三次情境适应实验。

将所有笼子带入实验房间，静置至少30分钟。根据事先准备好的时间表，使用粘性垫或双面胶带将第一对相同物体放置在指定位置。启动录像设备，将第一只大鼠放置在距离两个物体相等的位置，使其面向未放置任何物体的墙壁或角落。

对于弱编码，让大鼠在单次试验中探索环境和物体20分钟。对于强编码，让同一只大鼠进行三次试验，每次探索5分钟。停止记录。

将大鼠放回居住笼中，每次记录后移除物体并用乙醇擦拭实验区域。将所有笼子移至实验房间，确保在第一次测试前留有充足时间，使大鼠至少适应环境30分钟。将物体放置在指定位置。

启动记录仪，将第一只大鼠放入实验区域，使其面朝一个未放置物体的墙壁或角落。让大鼠在实验区域内探索环境和物体，持续五分钟。随后将大鼠放回其居住笼中。

移除物体，并用70%乙醇彻底擦拭物体和实验区域。每只大鼠均重复进行记录，然后将笼子放回饲养室。对每只大鼠，在编码阶段和测试阶段均需记录其对每个物体的探索时间。

对整个持续时间的评分编码试验以及持续两分钟的测试试验进行评分，以获得最佳的辨别性能。计算每只大鼠对每个物体的探索百分比或辨别指数，并计算各组的平均值。采用单样本T检验来检测是否存在显著高于偶然水平的偏好。

强编码方案导致在1小时和24小时延迟测试中，大鼠对新位置物体的平均探索百分比显著高于50%的随机水平，表现出对该物体的偏好。弱编码方案在1小时延迟测试中显著提高了对新位置物体的偏好，高于随机水平，但在24小时延迟测试中未达到显著性。该方案的一个显著优势是，可使用同一组大鼠，在四个不同的环境中重复进行四次实验。

此处展示了一种使用平衡设计的可能方式的结果，该设计包含一小时记忆和24小时记忆两个实验组。这两个实验组在情境一和情境二中进行了交叉平衡，并在另外两个情境（情境三和情境四）中重复了该过程。这四个情境的结果分别呈现，每个情境中通过将各实验组的偏好与偶然水平进行比较来评估其记忆表现。

四种情境之间未检测到显著差异。为了更清晰地呈现数据并进行被试内比较，将两个顺序平衡的情境结果合并，并采用被试内比较方法（即配对T检验）进行分析。由于该任务依赖于动物的好奇心，因此操作过程中的处理与适应至关重要，以确保动物在测试过程中不会感到过度压力或恐惧。

本方案中还可实施药理学和光遗传学干预，以及体内成像，用于研究短期和长期记忆，并增强或损害这些记忆。