第二章　模式动物行为学实验

第一节　Morris水迷宫

Morris水迷宫（Morris water maze，MWM）是一种强迫实验动物（大鼠、小鼠）游泳，学习寻找隐藏在水中平台的一种实验，主要用于测试实验动物对空间位置感和方向感（空间定位）的学习记忆能力。被广泛应用于学习记忆、老年痴呆、海马研究、智力与衰老、新药开发/筛选/评价、药理学、毒理学、神经生物学、动物心理学及行为生物学等多个学科的科学研究和计算机辅助教学等领域，在世界上已经得到广泛的认可，是医学院校开展行为学研究，尤其是学习与记忆研究的首选经典实验。

1.实验原理

虽然老鼠是天生的游泳健将，但是它们却厌恶处于水中的状态，同时游泳对于老鼠来说是十分消耗体力的活动，它们会本能地寻找水中的休息场所。寻找休息场所的行为涉及一个复杂的记忆过程，包括收集与空间定位有关的视觉信息，再对这些信息进行处理、整理、记忆、加固，然后再取出，目的是能成功地航行并且找到隐藏在水中的站台，最终从水中逃脱。

2.仪器装置

（1）水池：Morris水迷宫由直径120cm（小鼠）或160～200cm（大鼠），高50cm的圆筒构成。

（2）平台：直径6cm（小鼠）或12cm（大鼠），高度30cm圆形透明平台。置于水下1～2cm（大鼠）或者0.5～1cm（小鼠）。

（3）水温：（21±1）℃。

（4）光源：要保证水池水面上没有光影，避免光线在水面的反射，以免留在水面的光照影子被软件的采集系统将光影和鼠的影子混淆；如果是白色的水池背景，就可以在水池上方用两根条形的发散日光灯，这样可以减少反射光在水面的背影；如果是黑色的水池背景，就在水池四个象限的上方放置4个60W的灯泡或25W的管灯，不用功率特别大的灯。灯泡的高度应该足够高，不能被摄像头捕获到。另外还可以在水池四周装一圈帘子（颜色一般是黑色、浅蓝色或者白色），这样可以将光的影子挡住，又保持一定的透光度。同时也可以减少外界的人站在水池旁边某个地方或走来走去，对老鼠形成一个不定的空间参照物。

（5）空间线索（参照物）：水池应该置于一个较大的房间内，池壁上悬挂两个以上物体作为近距离视觉参照物，并在水池外房间内有多种远距离视觉参照物。比如几何图形（正方形、三角形、圆形等）悬挂于水池以外的墙上，高度是必须让老鼠在游泳的时候看见的范围，所以应该在其视平线以上。这些几何图形可以用宽5～15cm的塑料板制成，高度必须高过站台，可以用1m的线挂在水池周围；这些几何图形一般涂成黑色，因为啮齿类动物对黑色比较敏感；这些几何图形一般不少于3个。另外实验室环境是一个十分重要的因素，实验室的设备、仪器、工作台、椅子、门窗和灯具等陈设的位置和实验人员进行实验操作时所站立的位置都可能被大小鼠看见，如果移动会影响实验结果。因为动物有时常会利用实验室内固有的环境作为它搜索目标时的参照物。

（6）摄像跟踪系统：见图2-1。

图2-1　摄像跟踪系统

3.实验内容

（1）获取实验（隐藏平台训练）：用假设的两条垂直相交直线“＋”将水迷宫划分成四个象限，标记为：北（N）、南（S）、东（E）、西（W）。S为实验者所在位置，N为S对面，E是实验者右侧，W为实验者左侧，平台置于西南（SW）象限中心。按照每个入水的起始位置到平台的距离最接近于相等的原则，入水点为N、E、东南（SE）、西北（NW）。老鼠连续进行5～6天，每天4次的游泳训练。每天每次入水点的顺序根据半随机分布数决定。老鼠找到隐藏平台的时间即为隐藏平台潜伏期（escape latency，s）。每次训练的上限时间为60s（小鼠）或120s（大鼠）。若老鼠在规定时间内无法找到隐藏平台，则隐藏平台潜伏期记录为60s或120s，引导其上平台并在平台上停留、休息15s。将老鼠从平台上拿下来，休息30～60s后再进行下一次训练。游泳距离、速度和运动轨迹均被系统摄像并记录。

（2）记忆保留试验（空间探索）：最后一天的隐藏平台训练结束后24h，将平台移出，老鼠从原平台所在的对侧象限入水，摄像跟踪系统记录老鼠60s或120s内在每个象限游泳所消耗的时间（time in target quadrant）、穿越原平台的次数（platform crossings）、游泳速度（swimming speed）和游泳路径（path length）。

见图2-2。

图2-2　天然植物单体T4 改善老化鼠SAMP8学习记忆能力（Morris水迷宫实验）隐藏平台潜伏期轨迹图记录

（肖乃安　林宝平　潘晓东）