Morris水迷宮(Morriswatermaze)實驗于1981年由英國心理學(xué)家RichardGMorris設(shè)計,最初用于研究大鼠的空間學(xué)習(xí)記憶功能,此后被不斷地完善和改進(jìn),逐漸成為研究學(xué)習(xí)記憶最常用的實驗方法之一。目前Morris水迷宮實驗在國內(nèi)外已得到普遍認(rèn)可,成為應(yīng)用最廣泛的研究和評價動物空間學(xué)習(xí)記憶能力的經(jīng)典行為學(xué)實驗。
影響水迷宮實驗結(jié)果的因素一般涉及幾方面,實驗裝置,實驗環(huán)境,動物種類等。
1.實驗裝置
Morris水迷宮實驗裝置通常組成部分:
水箱及底部加熱器:
實驗中可將水溫恒定在20-26度 對動物的干擾更小,星光條件符合嚙齒類動物的生活習(xí)性
水池尺寸:大鼠:160cm內(nèi)徑,高50cm,站臺直徑9-12cm,小鼠:120cm內(nèi)徑,高50cm,站臺直徑6-9cm,水池的深度足夠讓動物游泳,但又不至于太深,以確保安全性
視頻采集系統(tǒng)及分析軟件:
記錄動物在水迷宮中的運動軌跡,配置追蹤系統(tǒng),如攝像機及分析軟件,實驗中全程拍攝,以多種方式顯示指標(biāo),如軌跡圖、軌跡坐標(biāo)點和指標(biāo)結(jié)果的輸出功能,軌跡點坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)和指標(biāo)結(jié)果導(dǎo)入到Excel表格,便于分析處理
老鼠平臺:
在水池中心位置,放置一可隱沒在水下的平臺。平臺高度通常使得動物站在上面時可以脫離水面,避免游泳。在學(xué)習(xí)階段,動物的任務(wù)就是找到并記住平臺的位置。隱蔽平臺的直徑比值對動物學(xué)習(xí)記憶過程的形成有明顯影響
2.實驗環(huán)境
一般Morris水迷宮硬件設(shè)備應(yīng)固定放置在有水源、光線均一、安靜的環(huán)境,這樣可減少外界環(huán)境干擾所引起的實驗誤差,保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。
1、水溫
在實驗設(shè)計和執(zhí)行過程中,水溫的監(jiān)測和調(diào)節(jié)是實現(xiàn)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性的關(guān)鍵步驟,可能直接影響實驗動物的行為和認(rèn)知表現(xiàn)。 研究表明,水溫的不適當(dāng)調(diào)節(jié)可能誘發(fā)動物的應(yīng)激反應(yīng),進(jìn)而影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。水溫過低會使得動物面臨體溫調(diào)節(jié),可能導(dǎo)致體溫下降,不僅會干擾其正常的生理狀態(tài),還可能對其學(xué)習(xí)和記憶能力產(chǎn)生負(fù)面影響,為了確保實驗的有效性和可重復(fù)性,必須嚴(yán)格控制水溫。 根據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)研究和實踐,小鼠水迷宮實驗的理想水溫可維持在19-22℃左右,這一溫度范圍有助于小鼠保持正常的生理功能。如果不是實驗需要,盡量不要選擇在冬季的時候開展水迷宮測試,效果相對較差。
2、光照條件
光照條件在實驗環(huán)境設(shè)計中的重要性不言而喻,尤其是對于鼠這樣的視覺依賴型動物。 視覺感知方面 視覺定位:小鼠依賴視覺線索來定位自己和環(huán)境中的物體。不均勻的光照會導(dǎo)致視覺上的陰影和反差,使小鼠難以準(zhǔn)確判斷物體的位置和形狀。 視覺干擾:過強的光照會引起小鼠的視覺不適,甚至可能導(dǎo)致短暫的視覺失明或眩光效應(yīng),從而干擾其對環(huán)境的感知和處理。 行為決策方面 空間導(dǎo)航:在水迷宮實驗中,小鼠需要利用視覺線索來找到隱藏的平臺。不均勻或過強的光照會干擾這一過程,導(dǎo)致小鼠在迷宮中的表現(xiàn)不佳。 學(xué)習(xí)和記憶:光照條件也會影響小鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力。適宜的光照有助于提高小鼠的注意力和認(rèn)知功能,從而增強其學(xué)習(xí)和記憶效果。 實驗環(huán)境設(shè)計中的光照控制 均勻光照:確保實驗環(huán)境中光照的均勻分布,避免產(chǎn)生陰影和反差,減少小鼠在視覺定位上的誤差。 適宜亮度:選擇適當(dāng)?shù)墓庹諒姸?,以提供清晰的視覺線索,同時避免對小鼠造成視覺干擾。在實驗過程中保持光照條件的穩(wěn)定,避免頻繁變化對小鼠造成額外的應(yīng)激和干擾。
三、外源影響
1、實驗者
在等待動物執(zhí)行任務(wù)時四處走動可能會影響實驗結(jié)果,因此可有以下幾種方式: (1) 測試期間離開房間 (2) 站在視覺障礙后 (3) 在固定位置保持靜止
2、應(yīng)激
在固定時間測試。操作輕柔,盡量減少不必要的刺激。長時間應(yīng)激狀態(tài)可能會對小鼠的認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)能力產(chǎn)生影響,從而干擾實驗結(jié)果。
四、動物個體差異
動物種屬、性別、年齡、健康狀態(tài)等因素均可影響Morris水迷宮實驗,另外動物個體之間存在天然的差異,包括認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)能力、運動能力和行為特點,這些個體差異也可能對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響,因此,在分析數(shù)據(jù)時應(yīng)考慮到這些差異。
為了減少這些因素對實驗結(jié)果的干擾,可以采取以下措施:
1.選擇年齡和體重相近的小鼠進(jìn)行對照實驗,以確保實驗組之間的生物學(xué)特征盡可能一致。此外,實驗前后需對小鼠進(jìn)行全面的健康評估,包括但不限于一般健康狀況、行為特征和生理指標(biāo)的監(jiān)測。
2.在實驗中監(jiān)測和記錄小鼠的生理狀態(tài)和行為特征,以便在數(shù)據(jù)分析時進(jìn)行調(diào)整。