水迷宫(Morris Water Maze):评估空间学习记忆和相关形式学习记忆的程序

Charles V Vorhees & Michael T Williams. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nat Protoc. 2006;1(2):848-58.

小鼠mice水迷宫Protocol

基本设施:122直径的水池;10cm2的站台;调整水池和摄像头位置,确保站台位置在轴线中间45°角;水池中乳白色的水淹没过站台0.5 - 1cm,水温要保持在22 ± 2℃;水池壁的轴线方向贴4个不同形状和颜色的logo(可以是圆、三角形、方形、多边形等,区分度要明显);帘子上也要做上一些标记,给小鼠提供线索,并且这些标记在实验期间不能变化。我们实验人员要穿统一的着装(白大褂),这样也是为了减少外界环境的差异哦。

训练阶段Protocol:小鼠须学会使用线索寻找最佳路径到达隐藏站台。

最常用的是N、S、E、W四个起始位置(相当于区分水迷宫的1-4象限的轴线)。用随机或半随机的一组起始点对动物进行一系列日常训练。
下表列举了一组常用的用于训练的半随机选择的远端起始位置(平台位于SW象限)。这种设计使得动物不能学习特定的左右转弯顺序来定位平台,每天要使用到四个起始位置中的每一个。

简言之:连续训练5天,每天训练4次(随机分别放入4个起始点),每次训练1min,每次训练之间的间隔时间>10min。具体操作如下:

  1. 将小鼠放置在迷宫中所需的起始位置,面朝池壁。小鼠被释放到水面(不是悬空掉落,千万不要让小鼠来一个高空跳水哦)。一旦被释放,一个定时器或计算机跟踪程序就会启动。
  2. 当小鼠到达(接触)平台时(我们设置的是太平台停留2s时停止计时)停止计时器(大多数动物立即爬上平台,但也有例外)。小鼠每次试验限为1分钟(大鼠是2mins)。在此期限内没有找到平台的动物,要被放置或被引导到平台上。
  3. 让小鼠在平台上停留15s;也有人使用30或60秒的停留时间,但是15s更常见,也可以产生很好的学习效果。
  4. 将小鼠拿出水迷宫,擦干,放置在温暖的环境中,防止小鼠感冒(一定要爱惜自己的小动物哦!)
  5. 将小鼠放在水迷宫中一个新的开始位置,重复步骤1-4,直到动物当天完成了所需的4次训练。(同一只小鼠同一天每次训练的间隔期应>10mins)
  6. 将上述实验连续5天。(这个训练天数其实是可以活动的,取决于小鼠的学习曲线,根据经验,一般5天足够了)为了控制变量,每天实验的外界环境(光线,温度等)最好保持一致:在每一天的固定时段展开实验

探索测试:探索测试的目的是确定动物是否记得平台的位置。

这种记忆的迹象包括小鼠穿越平台的次数,在与其他象限相比待在目标象限的时间和距离所占的百分比,小鼠在平台周围(不同的距离有不同的意义)探索的时间占比等。

  1. 连续5天训练之后间隔>24h(这是为了区分短时记忆与长时记忆),移除水迷宫中的站台,将小鼠从迷宫中一个新的起始位置(以确保它的行为反映的是目标位置的记忆,而不是特定的游泳路径)——例如,从最初的平台位置对角,面对池壁,释放到水面,观察小鼠的运动轨迹。
  2. 30s将小鼠取出(有证据表明,象限偏好在前30秒后下降)。

反向训练:MWM中的反向学习是为了查看动物是否能够消除它们对平台位置的最初学习,并获得新的学习记忆。

如果需要空间反转测试:

  1. 将平台移动到最初平台的对角象限,再进行一轮1-8步骤。

研究人员观察到:经过多次试验,小鼠并没有完全放弃最初的学习策略,而是借助最初的记忆来建立新的记忆(开始向最初的平台位置移动,然后转向,更直接地游向新的目标);但是大鼠不是这样的记忆模式,大鼠直接按照最佳路径游向新的平台。

Charles V Vorhees & Michael T Williams. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nat Protoc. 2006;1(2):848-58.

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