化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
聊一聊Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)中的幾種“另類”測(cè)試方法和應(yīng)用
閱讀：1416 發(fā)布時(shí)間：2022-4-25我們都知道，Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)經(jīng)典的測(cè)試程序主要包括定位航行試驗(yàn)和空間探索試驗(yàn)兩個(gè)部分，很多學(xué)者都采用此方法研究動(dòng)物的空間學(xué)習(xí)記憶能力?？梢院敛豢鋸埖恼f(shuō)，做過(guò)動(dòng)物行為實(shí)驗(yàn)的老師一定都或多或少的接觸過(guò)或開(kāi)展過(guò)Morris水迷宮測(cè)試，Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)的經(jīng)典方法被廣泛應(yīng)用，但Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)并不總是得到最佳使用。其中一些源于對(duì)獲得最佳數(shù)據(jù)最重要的設(shè)備和測(cè)試程序方面的認(rèn)識(shí)不足。在這里，我們提供了對(duì)測(cè)試方法、設(shè)備、關(guān)鍵特性和注意事項(xiàng)方面的歸納，供大家參考交流。
顧名思義的實(shí)驗(yàn)名稱
MWM 不是通常意義上的迷宮——也就是說(shuō)，它不是迷宮；相反，它是一個(gè)開(kāi)放的圓形水池，大約一半充滿了水。內(nèi)部設(shè)計(jì)使其盡可能接近無(wú)特色。這是一個(gè)“迷宮"，動(dòng)物必須搜索才能找到一個(gè)相對(duì)較小的目標(biāo)（一個(gè)隱藏的平臺(tái)），該目標(biāo)被淹沒(méi)在水面以下并放置在固定位置。通過(guò)在水中放置不透明材料（通常是食用色素染料或聚丙烯顆粒），通過(guò)創(chuàng)建幾乎不可見(jiàn)的平臺(tái)與背景顏色匹配，或通過(guò)在彩色背景下使用透明平臺(tái)來(lái)隱藏平臺(tái)，從而使其模糊不清動(dòng)物在游泳時(shí)看到的與水的低視覺(jué)縱橫比。
水迷宮迷宮的兩條主軸線是標(biāo)準(zhǔn)的，每條線將迷宮一分為二，相互垂直，形成一個(gè)假想的“+"。每條線的末端劃分出四個(gè)基本點(diǎn)：北 (N)、南 (S)、東 (E) 和西 (W)。這些不是真正的磁羅盤(pán)方向，而是指 S 是實(shí)驗(yàn)者的位置，N 是在相反的點(diǎn)，E 是實(shí)驗(yàn)者的右邊，W 是實(shí)驗(yàn)者的左邊。以這種方式劃分迷宮會(huì)創(chuàng)建四個(gè)相等的象限。該平臺(tái)位于其中一個(gè)象限的中間。實(shí)驗(yàn)員可以將平臺(tái)保持在一個(gè)象限進(jìn)行所有試驗(yàn)，也可以用每個(gè)象限中的平臺(tái)測(cè)試四分之一的動(dòng)物。后一種方法抵消了可能的象限效應(yīng)。平臺(tái)通常位于中心和墻壁之間的中間。
實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)用
空間學(xué)習(xí)
這是最基本的MWM實(shí)驗(yàn)，原理是當(dāng)動(dòng)物從水池邊不同隨機(jī)位置入水后，必須學(xué)會(huì)使用遠(yuǎn)端提示導(dǎo)航到隱藏平臺(tái)的直接路徑。學(xué)習(xí)試驗(yàn)為期 5 天，每天進(jìn)行 4 次試驗(yàn)。試驗(yàn)之間的間隔可以從10-15 秒到 5-15分鐘不等。如果動(dòng)物未能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)找到平臺(tái)，通常會(huì)將其撿起并放置在平臺(tái)上約 15 秒。
空間反轉(zhuǎn)/逆向?qū)W習(xí)
將平臺(tái)重新定位到另一個(gè)象限（通常是相反的象限）并每天進(jìn)行另一組四次試驗(yàn)，持續(xù) 5 天。MWM 中的逆向?qū)W習(xí)揭示了動(dòng)物是否可以消除其對(duì)平臺(tái)位置的初始學(xué)習(xí)并獲得通往新目標(biāo)位置的直接路徑。跟蹤模式通常顯示動(dòng)物首先游到前一個(gè)位置，然后開(kāi)始以拱形模式搜索以找到新目標(biāo)。
具有較小平臺(tái)的空間雙反轉(zhuǎn)
許多變化可以添加到基本的 MWM實(shí)驗(yàn)中，這些變化可以添加有價(jià)值的信息，以了解觀察到的缺陷，甚至可能揭示在獲取或逆向?qū)W習(xí)過(guò)程中看不到的更微妙的缺陷。有一個(gè)可靠的測(cè)試方法是再次移動(dòng)平臺(tái)，或者回到原來(lái)的目標(biāo)（雙反轉(zhuǎn)）或不同的象限（移位），但有一個(gè)額外的變化：使用更小的平臺(tái)。例如，如果起始平臺(tái)為 10 × 10 cm，則縮小平臺(tái)可能為 5 × 5 cm。這種平臺(tái)尺寸的減小對(duì)動(dòng)物的空間精度要求增加了負(fù)擔(dān)，并揭示了一些藥物或劑量在采集或逆轉(zhuǎn)過(guò)程中看不到的影響。在此測(cè)試階段結(jié)束后 24 小時(shí)，還將進(jìn)行簡(jiǎn)化的平臺(tái)探測(cè)試驗(yàn)。
重復(fù)學(xué)習(xí)
另一個(gè)過(guò)程是進(jìn)行一系列的反轉(zhuǎn)或移位階段。這允許檢查動(dòng)物在新學(xué)習(xí)的多個(gè)階段學(xué)習(xí)能力的靈活性。數(shù)據(jù)還展示了將平臺(tái)移動(dòng)到不同象限的效果。例如，如果平臺(tái)轉(zhuǎn)移到相鄰的象限，新的學(xué)習(xí)比轉(zhuǎn)移到相反的象限更快。
空間工作記憶
上述方法用于評(píng)估獨(dú)立于試驗(yàn)的學(xué)習(xí)（即在給定的測(cè)試階段，目標(biāo)不會(huì)從一個(gè)試驗(yàn)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)試驗(yàn)）。為了評(píng)估工作或依賴于試驗(yàn)的學(xué)習(xí)和記憶，需要一種不同的方法。在這個(gè)也稱為樣本匹配的過(guò)程中，平臺(tái)每天都會(huì)重新定位，動(dòng)物每天進(jìn)行兩次（或多次）試驗(yàn)。在每一天，第一次試驗(yàn)代表一個(gè)樣本試驗(yàn)。在樣品試驗(yàn)期間，動(dòng)物必須通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)來(lái)學(xué)習(xí)平臺(tái)的新位置。試驗(yàn) 2（或任何連續(xù)試驗(yàn)）是測(cè)試或匹配試驗(yàn)，其中測(cè)量試驗(yàn) 1 和試驗(yàn) 2 之間的找到平臺(tái)時(shí)間差異。試驗(yàn) 2 在 15 秒的試驗(yàn)間間隔后開(kāi)始。如果動(dòng)物回憶起樣本試驗(yàn)，它將在第二次試驗(yàn)中游向目標(biāo)的較短路徑。由于平臺(tái)每天都在移動(dòng)，前一天平臺(tái)位置的學(xué)習(xí)不能轉(zhuǎn)移到第二天的問(wèn)題；因此，試驗(yàn) 2 期間的每一天的回憶取決于當(dāng)天的樣本試驗(yàn)，并且僅測(cè)量臨時(shí)記憶或工作記憶。
辨別學(xué)習(xí)
MWM 也可用于評(píng)估視覺(jué)辨別學(xué)習(xí)。在此過(guò)程中，使用了兩個(gè)彼此不同的可見(jiàn)平臺(tái)，例如一個(gè)是白色的，一個(gè)是黑色的。一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)的固定平臺(tái)，高于水面，另一個(gè)平臺(tái)從系繩上漂浮。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的任務(wù)是了解哪個(gè)平臺(tái)可以用于逃生，哪個(gè)平臺(tái)不能。動(dòng)物在連續(xù)試驗(yàn)中選擇的準(zhǔn)確性是其區(qū)分“真實(shí)"目標(biāo)的刺激信息與“虛假"目標(biāo)的能力的指標(biāo)。
潛在學(xué)習(xí)
在潛在學(xué)習(xí)中，測(cè)試方法是在每次試驗(yàn)之前而不是之后將動(dòng)物放在平臺(tái)上。這將允許實(shí)驗(yàn)員確定有多少空間學(xué)習(xí)源于導(dǎo)航到平臺(tái)，與到達(dá)目標(biāo)后的方向相比。
暗示學(xué)習(xí)/提示學(xué)習(xí)
在MWM經(jīng)常使用的控制條件是測(cè)試動(dòng)物學(xué)習(xí)游向暗示目標(biāo)的能力。在這個(gè)過(guò)程中，迷宮周圍的窗簾是關(guān)閉的，以減少遠(yuǎn)端線索的可用性。窗簾干擾了動(dòng)物對(duì)可用于空間導(dǎo)航的遠(yuǎn)端線索的獲取。該平臺(tái)與隱藏式平臺(tái)相同，但在平臺(tái)上安裝了一個(gè)伸出水面約12厘米的“標(biāo)志"。該標(biāo)志很容易從整個(gè)池中識(shí)別出來(lái)，這個(gè)“提示"被設(shè)計(jì)成允許動(dòng)物直接看到平臺(tái)的位置。為了確保動(dòng)物使用這個(gè)近端線索來(lái)定位平臺(tái)，在每次試驗(yàn)中，目標(biāo)和起點(diǎn)的位置都被移動(dòng)到新的位置。這樣，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物就不能使用遠(yuǎn)端線索來(lái)解決問(wèn)題。只有可靠地指示平臺(tái)相對(duì)于起點(diǎn)的位置的線索是附在平臺(tái)上的線索。如果實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在暗示學(xué)習(xí)中受損，那么可能會(huì)嚴(yán)重關(guān)注是否存在空間缺陷。這是因?yàn)榘凳緦W(xué)習(xí)需要與任務(wù)的空間版本相同的基本能力(完整的視力、運(yùn)動(dòng)能力(游泳)、基本策略(學(xué)會(huì)遠(yuǎn)離墻壁游泳、學(xué)會(huì)在平臺(tái)上攀爬))和相同的動(dòng)機(jī)(逃離水)。
因此，如果實(shí)驗(yàn)動(dòng)物不能完成提示的任務(wù)，在空間版本中使用遠(yuǎn)端提示學(xué)習(xí)的能力就會(huì)受到懷疑。這項(xiàng)任務(wù)可以在空間記憶測(cè)試之前執(zhí)行，尤其是對(duì)小鼠而言。一些動(dòng)物找到了平臺(tái)，但隨后又跳回水中繼續(xù)尋找。據(jù)推測(cè)，這反映了尋找另一條逃跑路線的努力。在最初的幾次試驗(yàn)中，一些動(dòng)物由于在水中而變得足夠活躍，以至于當(dāng)它們第一次找到平臺(tái)時(shí)，并不總是清楚它們是否意識(shí)到平臺(tái)是一個(gè)出口。