学习记忆的行为学研究方法

• 放射臂迷宫

放射臂迷宫（radial arm maze）实验也是最为常用的评价动物学习记忆能力的模型之一，由Olton等人于20世纪70年代中期建立。其基本依据是，控制进食的动物受食物的驱使对迷宫各臂进行探究；经过一定时间的训练，动物可记住食物在迷宫中的空间位置。该方法可同时测定动物的工作记忆（working memory）和参考记忆（reference memory）。所用动物包括大鼠、小鼠和鸽子。这一模型对脑区毁损和多种药物均很敏感。后者包括乙醇、东###（抗胆碱能药）和MK-801(NMDA受体拮抗剂)等。

• （一）   实验设备 

实验多数采用八臂放射迷宫，也有采用 十二臂或者二十四臂迷宫。这里介绍上海欣软信息科技有限公司（www.softmaze.com ）生产的八臂迷宫。每个臂长41.9cm，宽11.4cm，高10.1cm；其上有一透明盖，两侧各有两个相对的光电管。迷宫中央八角形区的直径为27.4cm；上有一透明顶盖。中央区通往各臂的入口处有一活动门，用来对动物的出入臂进行控制。迷宫与计算机相联。也可用摄像跟踪系统（video tracking system）取代光电管来记录动物在迷宫内的活动行为。放置迷宫的房间内有一些外部暗示（extramaze cues）。动物在迷宫内可以看见这些暗示，并借此进行空间定位。实验用大鼠或小鼠进行。

• （二）实验方法

1．动物适应实验环境1周后，称重，禁食24小时。此后每天训练结束后限制性地给予正常食料（据体重不同，大鼠16-20g，小鼠2-3g），以使体重保持在正常进食大鼠的80%~85%。

2．第二天，迷宫各臂及中央区分撒着食物颗粒（每只4~5粒，直径约3~4mm）。然后，同时将4只动物置于迷宫中央（通往各臂的门打开）。让其自由摄食、探究10min。

3．第三天，重复第二天的训练。这一过程让动物在没有很强的应激条件下熟悉迷宫环境。

4．第四天起，动物单个进行训练：在每个臂靠近外端食盒处各放一颗食粒，让动物自由摄食。食粒吃完或10min后将动物取出。

5．第五天，将食物放在食盒内，重复前一天的训练，一天2次。

6．第六天以后，随机选4个臂，每个臂放一颗食粒；各臂门关闭，将动物放在迷宫中央；30s后，臂门打开，让动物在迷宫中自由活动并摄取食粒，直到动物吃完所有4个臂的食粒。如经10min食粒仍未吃完，则实验终止。每天训练两次，其间间隔1h以上。

记录以下4个指标：1工作记忆错误（working memory errors）,即在同一次训练中动物再次进入已经吃过食粒的臂；2参考记忆错误（reference memory errors ），即动物进入不曾放过食粒的臂；3总的入臂次数；4测试时间，即动物吃完所有食粒所花的时间。此外，计算机还可记录动物在放射臂内及中央区的活动情况，包括运动距离和运动时间等。连续5次训练的工作记忆错误为零、参考记忆错误不超过1次时，可以开始药物测试或脑内核团结构毁损实验。一般先给溶剂（如生理盐水），再给削弱记忆的药物（如东~~~~MK-801等），然后加用增强记忆的药物，剂量由低到高。

• (三）        计算与数据分析 

用两个指标评价动物的记忆，即工作记忆错误频率（frequency  of  working  memory  errors） 和参考记忆错误频率（frequency of reference memory errors） ,分别等于工作记忆错误或参考记忆错误与总的入臂次数的比率。用这两个指标分别评价工作记忆与参考记忆。同时，计算平均探究时间（average exploration time）,即测试时间与总的入臂次数之比，为评价一般运动活性的指标。根据毁损的脑区结构或所给削弱记忆的药物的不同，工作记忆错误频率和/或参考记忆错误频率显著增高，记忆增强药物或治疗可使这种错误频率降低。

• 注意事项

1．  小鼠放射迷宫设备和实验程序与大鼠类似，但迷宫规格应比大鼠迷宫小1/4~1/2，以免增加小鼠行为操作难度。

2．  本实验也可只用来测定工作记忆。方法中唯一不同的是，在所有放射臂均放置食粒，而不是只选4个臂放置食粒。

3．  慢性应激对动物的迷宫操作可产生影响，且存在性别差异。经过慢性应激以后，雄性大鼠记忆力减弱，表现为记忆错误频率增加；雄性大鼠的空间记忆反而增强，表现为错误频率减少。

4．  即使在限制进食条件下，也应让大鼠体重每周增加5g，以免动物因营养不良而患病。剔除身体状态不良的动物。

5．  迷宫周围的任何一件物品均可被动物用来作为空间定为的标志。去除或移动这些标志可能使动物操作困难并降低迷宫臂选择的准确性。

6．  根据实验目的的不同迷宫放射臂的数目可不同，包括8、16、24、32、40和48臂迷宫。迷宫臂越少要求动物记住探究过的臂也越小，动物的行为操作就越简单。增加臂的数目一方面增加了对动物空间记忆的要求，另一方面也引入了更多的、有必要考虑的干扰因素（例如过去的迷宫学习对目前所测记忆的影响）。所以，通常使用8臂放射迷宫，既可减少不必要的、过多臂的干扰，又可缩短训练和测试所花的时间。

7．  所用食物通常为小块的、带巧克力味（动物最喜欢的味道之一）或甜味的早餐圈（每块10mg）；也可用液体食物（如巧克力奶或水）。后者对于测试某些影响动物对固体食物吞咽的药物（如东###）尤为实用。

8．  影响动物迷宫操作主要有两大因素：对迷宫或观察者的恐惧与动物探究习性和已知放在迷宫臂内食物的驱使。恐惧因素过强会阻止动物的迷宫操作，使动物始终停留在迷宫的某一个地方而不去探究。缺乏对食物的渴求也会产生类似结果，增加对动物的抚摸，必要时加高迷宫臂的侧墙，有助于减少动物的恐惧。如食物的驱使作用不足，可减少食物量，但必须同时监测体重和一般身体状况。通常大鼠体重不应低于禁食前的80%；对多数大鼠，体重降低15%即可。

9．  与水迷宫不同，放射臂迷宫适合反复测试或长期记忆的测试。一般认为，工作记忆代表短期记忆，参考记忆代表长期记忆。