学习和记忆研究的行为学方法论述_薛承景

#综述与讲座#

学习和记忆研究的行为学方法论述

薛承景 李建民

作者单位:063000 河北省唐山市,华北煤炭医学院附属医院神经外科

科学的发展不断揭示着人们所未了解到的各种领域,21世纪被认为是脑科学的世纪,目前脑科学研究的热点是揭示学习和记忆机制。各种先进的科技手段不断的应用于该领域,从整体到微观、从行为到基因,不同层次的研究被广泛的展开,而行为学方法在学习记忆研究过程中起到了很重要的作用,是观察学习和记忆变化的主要方式。本文就学习和记忆中主要的行为学方法作以简要论述,希望能为该研究领域的学者提供一些信息。

1 跳台试验(step down test)[1]

实验装置为30cm @30cm @30cm 的有机玻璃箱,底面是铜栅,间距为0.18cm,可以通电,电压由变压器控制。箱子左后角置一高5cm 、直径为8cm 的橡胶平台。动物在反应箱内适应环境3min,然后通36V 交流电,动物受到电击,正常反应是跳上平台以躲避伤害性刺激。多数动物可能会再次或多次跳至铜栅上,受到电击后又迅速跳回平台,如此训练5min 。动物受到电击的次数为错误次数。24h 后重做测验,将动物置于平台上,通电并记时,记录5min 内的错误次数。错误次数反映动物学习记忆的情况。

2 旷场试验(open field test,OFT)

[2]

又称敞箱法试验,主要是观察实验对象在开放区域中的活动情况。试验装置的大小可根据实验对象的不同进行调整,试验箱周壁为黑色的旷场,旷场底面被分成面积相等的25块正方形格子,沿墙格称外周格,其余为中央格。将动物放在正中央格,用固定于旷场上方的摄象机记录动物一段时间内的行为活动情况。试验时间多为3min 或5mi n 。观察指标:方格间穿行次数、竖起或修饰次数、中央格停留时间。以穿越底面的格数作为水平积分,以两前肢同时离地的次数作为垂直积分,两者之和为旷场试验积分。也有文献制定了相应的评分标准以动物1P 2以上身体进入相邻方格记1分,后肢性站立记1分,合计为其总分。试验中记录5min 内实验对象经过的格子数、后肢性站立的次数以及排出粪便的粒数

[3]

。研究认为,经过的格子

数的得分反映动物的兴奋性;后肢性站立的次数代表动物对陌生环境的适应能力;排出粪便的粒数提示动物的紧张程度[4]。3 高架十字迷宫(elevated plus maze)[5]

由两个相对的开放臂、两个相对的封闭臂和连接四只臂的中央平台组成。迷宫由有机玻璃制作,除四个臂的底板及中央平台为黑色外,其余均为无色透明。该装置整体固定于距实验室地面50cm 等长宽的/十0可升降底座组成的支架上。实验室保持安静、光线适当,室温20e 左右。周围布以2m 高黑色单调背景。测试指标:进入开放臂次数(open arm entry,OE)、进入开放臂时间(open arm time,OT)、进入封闭臂次数(close arm en -try ,CE)、进入封闭臂时间(close arm ti me,CT)、向下探究次数、封闭臂后腿直立次数。试验开始前使动物适应试验环境,试验开始将动物置于迷宫中央头朝向闭臂区,通过摄像监视器垂直监视记录其活动情况,每只动物测试5min 。中间用湿布擦拭迷宫,清除粪便,继用干布擦净后再进行下一轮测试,以减少动物之间的相互干扰。实验指标以进入开放臂的百分数(OE%)和在开放臂停留时间的百分数(OT %)[5,6];开放臂和中央平台区向下探究次数则反映在非保护区内的探索行为,代表动物对陌生环境的好奇探究或因恐惧而寻求逃避;进入开放臂和封闭臂

总次数反映动物运动能力。

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4 放射状迷宫试验(radial maze)[8]

目前常用的为八臂放射迷宫,也有十二臂或十六臂迷宫。以八臂迷宫为例:由光滑塑料板制成,置于距地面75cm 高,中央平台直径51.5cm,八臂的每臂长60cm,宽11cm,臂侧板高10cm,透明。每臂距远端3cm 处,设1cm 深、直径2cm 的饵食坑。开始3d 在迷宫自由探寻、吃散在的食饵以适应。每只动物每天训练1次,每周训练6d 。训练时,只用4臂做食饵臂,同只动物保持喂食方式直到实验结束。每只动物训练完用酒精擦去其排泄物。动物吃完4个食物臂或完成固定次数选择,或10min 结束训练。当动物连续训练4次最多只有1次错误时,视作达到工作记忆形成标准。试验记录两种错误:进入已吃过食物的臂为工作记忆错误,进入无食物臂为参考记忆错误。5 T -迷宫试验(T -maze test)

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由日本岩崎庸教授最早采用,并且在日本做学习记忆实验时得到广泛的应用。T -迷宫为木制,由中央通路(72cm @12cm)和两条侧臂(60cm @12cm)组成,距离中央通路开始部位20cm 处和每个侧臂的入口处各装有一个可开关的闸门,迷路的壁高15cm,地板上铺有黑色有机塑料板,便于每天清扫粪便,在每条侧臂末端各设有一个直径约3cm 的圆形食物盒,内置40mg 食物。测试动物在T -迷宫中进行2d 的觅食适应后开始测试。测试分为预备和测试两个阶段。预备阶段时,任意选择T -迷宫的一臂,用木闸门将之关闭,动物只能进入开放的臂内,并将食物吃完,然后将之放入起始臂内15s 后撤去闸门开始测试,在此阶段,动物的后肢进入两臂中的任一臂就认为是作出了选择,不准再后退。如果动物进入预备阶段未进入的臂内,就允许其吃完食物后回笼;如果进入已进入过的臂内,将其在该臂内关10s 后回笼。每只动物每日测试5次,每次间隔15min,连续4d 。记录每日测试的正确率。正确率达到95%以上为学习记忆达标。类似的迷宫实验还有Y -迷宫[10]。6 穿梭箱训练(step -through test)[11]

也称被动回避法,该装置为木制暗环境回避穿梭箱,分隔成明暗两室,由拱型小门(6cm @8cm)相通,两室底布以直径0.3cm,间距1.2cm 铜栅,暗室铜栅可通以交流电(0.3mA,50Hz),作为非条件刺激,由微机控制铜栅的通电。实验时将动物