T迷宮實驗方法及注意事項

一.T迷宮的發(fā)展背景

近半個世紀前，Kivy和Dember等人證明大鼠能辨別T-形迷宮（T-maze）兩臂顏色的變化。他們發(fā)現(xiàn)，將雄性大鼠置于T-形迷宮的主干臂15~30min，讓其能看見、但不能進入黑白兩臂。然后，改變其中一個臂的顏色，使兩臂同為黑色或白色。讓大鼠自由選擇T-形臂。結(jié)果顯示，大鼠總是選擇改變了顏色的那個臂（新異臂）。這一過程要依靠動物的記憶來完成。由此發(fā)展而成的T-形迷宮實驗成為目前用于評價空間記憶的最常用的動物模型之一。當然，現(xiàn)在的T-形迷宮使用的是食物而不是臂的顏色作為動物探究的動力。通常用這一模型來研究動物的空間工作記憶（spatial working memory），即測定動物只在當前操作期間有用的信息。經(jīng)改進后的T-形迷宮也可用來評價參考記憶（reference memory），即記錄在這一實驗中任何一天、任何一次的測試都有用的信息。

二.實驗設備  

這里介紹上海欣軟信息科技有限公司的大鼠T-形迷宮。迷宮由兩個長46cm、寬10cm、高10cm的目標臂（goal arms）和一個與之垂直的長71cm、同樣寬度和高度的主干臂（stem）或起始臂（approach alley）組成。主干臂內(nèi)置一個16cm*16cm的起始箱，并有一閘門與主干臂的另一部分相聯(lián)。實驗用雄性成年大鼠。飲水不限，但進食控制在每天16~20g，以使體重保持在非進食大鼠體重的85%。在整個訓練和測試期間，大鼠體重每周增加不超過5g。

三.實驗方法 

這里介紹傳統(tǒng)T-形迷宮實驗和T-形迷宮自主交替實驗。

1.傳統(tǒng)T-形迷宮實驗

（1）適應  在T-形迷宮臂內(nèi)分撒6粒食丸（45g），讓大鼠適應迷宮5min，每天一次，連續(xù)5天。

（2）強迫選擇訓練   將大鼠放入主干臂的起始箱，打開閘門，讓大鼠進入迷宮的主干臂。隨機、交替選擇左右兩臂之一放入4粒食丸，同時關(guān)閉另一臂，使動物被迫選擇食物強化臂并完成攝食；每天6次，連續(xù)4天。

（3）延遲位置匹配（delayed matching-to-position,DMP）訓練

1）將動物放入閘門關(guān)閉的起始箱，打開閘門，讓動物進入主干臂。

2）關(guān)閉一側(cè)目標臂，強迫動物進入另一側(cè)開放臂以獲得2粒食丸獎賞。

3）立即（最短延遲，少于5s）將動物放回主干臂，開始匹配訓練中的第二次訓練；此時兩個目標臂均開放。動物將兩前肢和至少兩后肢的一部分置于一個目標臂時完成“一次選擇”。動物返回到強迫選擇訓練時進入過的臂則獲得食物獎賞（4粒食丸），記錄一次正確選擇；若動物進入另一臂，則沒有食物獎賞，并且將其限制在該臂內(nèi)10秒，記錄一次錯誤選擇。

4）一次匹配訓練結(jié)束后將動物放回籠內(nèi)5~10min（與此同時訓練其他動物），再重復下一次匹配訓練。每天8次。

動物連續(xù)兩天的正確選擇次數(shù)達到15/16，則認為達到標準，可以開始實驗。如動物經(jīng)過30天訓練仍然達不到標準，則予以淘汰。

5）動物訓練達標后一天，給予一次匹配訓練。所不同的是，強迫選擇訓練后，將T-形迷宮旋轉(zhuǎn)180度，再進行上述開放臂的訓練。這樣做的目的是評價動物是否為定位性操作（有賴于迷宮外信號）或反應性操作（不依賴迷宮外信號）。

6）接著兩天，每天給予10次匹配訓練，每次訓練間隔為60s，用以評價動物的工作記憶操作。記錄進入食物強化臂的次數(shù)和再次進入非強化臂的次數(shù)。后者被認為是工作記憶錯誤。正常健康年輕的大鼠幾乎每次均能準確操作。當操作穩(wěn)定、且選擇準確率高（工作記憶錯誤少于10%）時，可進行藥物測試或腦區(qū)毀損后的操作實驗。

2．T-形迷宮自主交替實驗（spontaneous altemation on a T-maze）  1925年，Tolman首次報道了一個有趣的發(fā)現(xiàn)：在迷宮實驗中，大鼠極少重復進入迷宮的同一臂。大鼠以這種重復交替的方式探究周圍環(huán)境。因而，即使沒有食物獎賞，大鼠仍然保留對所探究區(qū)域有一定的新奇感。正常的交替操作與完整的工作記憶能力相一致。用藥理或解剖毀損的方法可改變這種交替操作行為。實驗方法如下：

（1）充分撫摸大鼠  每天1~2min，連續(xù)5~7d。由于大鼠沒有被剝奪進食，唯一對大鼠有驅(qū)動作用的是其探究迷宮的欲望。因此，動物必須對實驗者和實驗環(huán)境完全適應，沒有恐懼感。充分觸摸大鼠就顯得尤為重要。

（2）將大鼠放入T-形迷宮的主干臂；打開閘門，讓大鼠離開主干進入一個目標臂（四肢進入臂內(nèi)）。

（3）將大鼠放回主干臂，限其在臂內(nèi)一段時間（零倒數(shù)分鐘，但開始時設定5s比較合適）。

（4）將第2和第3步的操作重復9次，記錄進入每一臂的次數(shù)。對照大鼠在每一實驗間期（共10次訓練）內(nèi)應交替選擇兩目標臂。實驗結(jié)果表述為同一實驗間期內(nèi)交替次數(shù)除以總的選擇次數(shù)。當使用藥物或相關(guān)腦區(qū)毀損等方法減弱記憶力時，這個比率下降。

四. 注意事項

1．大鼠和小鼠具有良好的空間辨別功能，能很快學會并準確操作迷宮。因此，T-形迷宮和放射臂迷宮均被廣泛用于測試動物的空間記憶能力。T-形迷宮用于研究不同腦區(qū)對空間記憶的影響。它對某些腦結(jié)構(gòu)，尤其是海馬的毀損作用敏感。此外，許多藥物或毒素都可增強或削弱動物在T-形迷宮的空間記憶。實驗所用的動物除大鼠和小鼠外，還包括豬、羊、烏龜和鴿子等。

2．動物選擇的準確性與兩次選擇之間的間隔及每一訓練間期內(nèi)的選擇訓練次數(shù)等有關(guān)。正常動物經(jīng)短時間的間隔（例如5s），其選擇準確性非常高。而經(jīng)過極長時間的間隔（例如超過1h），其選擇接近隨機性操作。強迫選擇訓練后。如只給一次目標臂選擇，準確性通常很高。但是，如給予多次選擇，則選擇次數(shù)越多，準確性越差。

3．嚙齒類動物有單向偏愛的特性。這種單向偏愛與動物種屬和品系有關(guān)。例如，C57BL/6J小鼠、ICR小鼠和Purdue-Wistar大鼠更偏愛左側(cè)，而Spague-Dawley大鼠和Wistar大鼠更偏愛右側(cè)。研究表明，超過2/3的雄性Spague-Dawley大鼠偏愛右側(cè)，而偏愛左側(cè)的不到1/5。這種單向偏愛可影響對動物學習記憶的評價。

4．主干臂的閘門是T-形迷宮的重要特征。它既可用于在兩次選擇之間將動物限制在起始箱內(nèi)一定的時間，也可防止動物在兩次選擇訓練之間探究迷宮。因此，兩次選擇訓練之間應將動物迅速放回主干臂內(nèi)的起始箱。這一點很重要，它可確保動物不會去探究對側(cè)目標臂。

5．當動物對迷宮或?qū)嶒炚叩膽�激恐懼超過其對探究和覓食的渴望程度時，動物對迷宮的探究減少，甚至呆在迷宮某處不動而不去探究迷宮。這種恐懼表現(xiàn)為動物在迷宮內(nèi)排便和排尿；當抓它時，動物還會發(fā)出尖叫聲。因此，足夠的應激適應是必要的。否則，如果動物在迷宮內(nèi)不進行臂的選擇，就無從得知它的記憶力是正常還是減弱。