Y迷宫和T迷宫实验如何选择？

Y迷宫和T迷宫实验如何选择？

Y迷宫也是于20世纪60年代开始使用的一种常见的研究啮齿类动物的行为学手段。它是根据啮齿类动物喜阴暗的天性，给以电刺激迫使其逃离阴暗区、趋向光亮区，从而建立的与本能相反的一种行为方式，不同于Morris水迷宫检测空间记忆，Y迷宫主要用于测试动物的工作记忆。T迷宫测定小鼠学习记忆能力，将小鼠放入三臂交叉点，让其自由探索迷宫8min，记录小鼠总进臂次数以及进入各个臂的情况，依次连续进入三个不同的臂记为轮流交替一次，计算自主交替率。

Y迷宫

Y迷宫是基于啮齿动物对新环境的自发探索能力而设计的实验装置，由三个完全相同的臂组成、三个臂之间为120°夹角，呈Y字形分布。小鼠在前一次的记忆基础上做出下一次进臂选择，令其不断进出各个臂，是测量动物学习记忆能力的典型方法。根据分析小鼠探索进入各臂的次数、顺序进而反映实验动物的瞬时记忆能力(instantaneous memory)。相比于其他实验方法，Y迷宫更加偏向于工作记忆，在加工存储短时间内记忆的能力有更为直观地表现，较为简便且无需动物学习任何规则来进行趋利避害，有一定的实用性。

图1 Y迷宫示意图

Y迷宫由三个(I、II、III)等长、互为120度角的臂组成辐射式迷路箱。臂长23cm，三个臂的顶端各装一盏15W的刺激信号灯。Y迷宫由3个相同的臂以120°的角度相互连接组成，从一个中央平台向外辐射。将小鼠放置在一只手臂的末端，并在5min内自由接触所有手臂，记录5min内每只小鼠在各个臂的穿梭次数。小鼠进入每个臂的标准为四肢完全进入。小鼠依次进入3个不同臂是一个正确的交替；而每次探索中有2个臂未进入时，则为1个错误的交替。计算正确交替百分比：正确交替百分比=正确交替数/总交替数×100%。箱底铺设直径0．2cm、长14cm、间距1cm的电栅。控制面板有电压控制和延时控制旋钮，并有I、II、III、0四个按键。当分别按下I、Ⅱ、III键时，相应臂的信号灯亮，此时该臂不通电为安全区(亮灯区)，另外无灯光的两臂及交界区均通电而成为非安全区(电击区)。按下0键，则三臂均不通电。小鼠受电击后从起步区直接逃到安全区或通电后10s内一次性跑到安全区为正确反应，若逃到无灯光的任何另一臂，则记为错误反应。安全区以无规则次序变换，以训练小鼠根据灯光刺激判别安全方位的能力。小鼠受电击逃到安全区后，灯光继续作用10～15s，熄灯后结束一次测试。小鼠所在支臂就作为下一次测试的起点，两次测试时间间隔为30s，依次重复，每d共20次，连续4d。记录所有反应中错误反应的次数。

评价指标

不同进臂方式次数:统计小鼠自主交替进臂数(alternation);自主返回进臂数(return);自主重复进臂数(repeated)。计算3种实验结果反应率:反应率(%)=(各结果出现次数/总进臂次数－2)×100%。

应用特点

评价环境工作记忆。

优缺点

优点：利用啮齿动物对新异环境的天然探索的自然习性，不需要动物学习任何的规则来趋利避害，能够有效的反映小鼠对环境的记忆能力。( 2)人为干预少，简单方便。(3)实验周期最短。

缺点：( 1)虽实验周期短，但单次实验耗费时间长。(2)小鼠个体差别较大，进入臂次数差异较大。( 3)在3个臂交汇处需要仔细观察小鼠尾根，否则容易产生误差。

注意事项

(1)Y迷宫三臂内部各有不同标记，协助小鼠分辨三臂。(2)每组小鼠随机从不同的起始臂进入，每只小鼠实验完成后需用乙醇、新洁尔灭、蒸馏水依次擦拭迷宫，消除因上一只小鼠气味遗留造成的影响。(3)实验期间实验人员切勿随意走动，切勿移动实验设备或发出噪音。(4)小鼠行为学实验期间，应保持室内环境接近饲养环境温度，过高或过低会导致小鼠产生烦躁或战栗，使其拒绝探索。(5)以小鼠尾根进入虚线位置为进臂标准。

T迷宫

由一起始臂以及两对称的目标臂构成，起始臂(start arm)和目标臂(goal arm)夹角90°。相较于其他实验，T迷宫利用动物觅食行为和对周围环境探索的习性，在测定动物学习与记忆能力中的长时记忆方面拥有更高的准确性。实验以小鼠是否选择正确目标臂为标准，对小鼠的学习和记忆能力进行评判。常见的T迷宫有诱导探索型实验(Ⅰ型T迷宫)与惩罚型实验(Ⅱ型T迷宫)两种。Ⅰ型T迷宫，通过借助食饵，诱导小鼠探索迷宫。诱导探索阶段，在迷宫各臂放置2～3个食饵，诱导小鼠探索迷宫3min，适应3d。待小鼠完全适应迷宫之后，在两目标臂末端放置食饵后随机关闭一臂。实验选用6月龄AD小鼠和WT小鼠各10只进行实验，实验开始将小鼠放于起始臂末端开始计时，让小鼠自由觅食，直至小鼠接触食饵，停止计时，此段时间记为训练时间;待小鼠离开食饵区域，将小鼠带离迷宫，一段时间后(适应阶段间隔5s，实验阶段第1次间隔20s、第2次间隔1min重复实验)将小鼠重新放回起始臂，打开封闭臂闸门，让小鼠自由探索，在新的、有食饵的臂(即原封闭臂)和旧的、无食饵的臂进行选择，以第1次进入目标臂为评判标准，若进入原封闭臂记得分为1，反之为0;在接触食饵后停止计时，记为记忆时间。1h后再测试一轮。

Ⅱ型T迷宫实验存在特殊的惩罚机制。实验适应阶段，让小鼠在T迷宫内自由探索3d，每天3min。在小鼠熟悉迷宫之后，第4天让每只小鼠自主探索T迷宫3～5次，记录进入次数多的一侧，并记为偏好臂。选用6月龄AD小鼠和WT小鼠各15只进行实验，实验开始，将各小鼠对应偏好臂闸门关闭，迷宫另一臂末端放置食饵。第一步将小鼠放于起始臂末端让小鼠自由探索且开始计时，直至小鼠接触食饵，停止计时并记此段时间为学习时间;间隔10s后，将小鼠重新放回起始臂末端，打开偏好臂闸门并开始计时，若小鼠进入非偏好臂(放置食饵的臂)则计得分为1，若小鼠进入偏好臂，计得分为0，并且关闭偏好臂闸门惩罚小鼠，10s后打开闸门并继续记录进入非偏好臂次数，直至再次触碰非偏好臂食饵停止计时，记此时间段为记忆时间。

空间工作记忆（SWM）障碍行为学任务基于食物奖励的T迷宫延迟选择交替任务，是一种测试SWM的行为学实验范式，广泛应用于脑认知活动评估。“T迷宫”由一个起始臂（臂端为起始区域）和两个具有食物奖励的目标臂（臂端有固定食槽，可放置食物作为奖励）组成。T迷宫任务，包括训练阶段和测试阶段。训练阶段，大鼠接受训练（20次/d）至正确率达到“学会”标准。过程简述如下：每次任务包括自由选择和延迟交替选择两个过程。在自由选择过程中，大鼠从起始区域出发至行为选择参考点（referencepoint，RP）进行选择，然后向左或向右移动进入任意一个目标臂以获得食物奖励。随后大鼠返回起始区域，并在等待5s后，开始延迟交替选择过程，即大鼠必须选择与自由选择过程中相反的目标臂，才能获得食物奖励，并记录为行为学正确；反之，则记录为错误。之后，大鼠自主回到起始区域，本次任务结束。当大鼠行为学正确率连续2d超过80%时，被认为达到“学会”的标准，完成训练阶段。随后进行测试阶段，过程与训练阶段相同，执行5d（20次/d）。

图2 40 Hz光闪烁刺激大鼠及T迷宫延迟交替任务示意图

评价指标

Ⅰ型T迷宫得分标准:小鼠进入是否原目标臂。学习时间:在关闭一侧闸门时小鼠第1次触碰食饵的时间。记忆时间:打开闸门后小鼠第1次触碰食饵的时间。

Ⅱ型T迷宫得分：小鼠是否进入非偏好臂。错误次数：小鼠进入偏好臂的次数。学习时间：小鼠第1次触碰食物所用时间。惩罚:若小鼠进入偏好臂，则关闭闸门惩罚10s。记忆时间:测试阶段进入起始臂直至触碰食饵的时间。

应用特点

T迷宫通常用来研究动物的空间工作记忆(spatial working memory)，即测定动物在一定规则下对有用的信息的记忆存储及提取。经改进后的T迷宫实验方法也可用来评价参考记忆(reference memory)，即小鼠自己与记忆产生联系后，探究小鼠行为与记忆之间的相互影响。

优缺点

Ⅰ型T迷宫：(1)适应期间撒食饵，诱导小鼠探索，加快了小鼠对迷宫的熟悉速度。(2)重复2次实验，可以更好的检测小鼠的短期学习记忆能力的同时，也更有利于加深小鼠记忆。小鼠因警惕心理，拒绝在发现食物的第一时间进食，影响实验者对时间指标的评判。

Ⅱ型T迷宫：(1)惩罚条件可以让小鼠更快了解到自己的错误，并进行行为更正，加深记忆。( 2)偏好臂的设置规避了小鼠主观性跑向某臂的结果，加深记忆。( 2)偏好臂的设置规避了小鼠主观性跑向某臂的结果。( 1)小鼠可能存在不愿主动探索迷宫的情况。( 2)惩罚机制会使某些小鼠受到惊吓，增加实验误差。

注意事项

(1)诱导时应选择气味较小的食饵，避免小鼠以嗅觉取代记忆引起实验误差。(2)食饵体积不宜过小，搁置在每臂中央，便于小鼠发现食饵。(3)Ⅱ型T迷宫中小鼠3min内未探索或Ⅰ型T迷宫小鼠5min内未探索则排除此次实验。(4)每组实验完成后，待小鼠停止进食后再将小鼠取出，避免小鼠受到惊吓造成后续实验误差，每只小鼠做完一轮实验要采用新洁尔灭、乙醇和水分别擦拭迷宫。(5)以小鼠尾根部为标准评判是否进臂。

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