
一、Y迷宫的原理
啮齿类Y型迷宫是一种行为测试方法,用于评估如大鼠和小鼠等小动物的空间工作记忆和参照记忆。Y型迷宫由三条形成“Y”字形的臂组成,每条臂通常由塑料或者亚克力板制成。迷宫的底部通常由黑色或者白色、蓝色材料组成,以应用于不同颜色的老鼠。测试时,通常将动物置于一条臂的末端,并允许其探索迷宫。随后,跟踪动物的移动,并使用不同的指标(如进入各臂的次数、在各臂中停留的时间以及犯错误的次数)来评估动物的记忆和空间导航能力。Y型迷宫测试是一种简单且成本效益高的方法,用于评估啮齿类动物的空间工作记忆和参照记忆,并已在神经科学研究中得到广泛应用。
Y型迷宫与T型迷宫相似,但不同之处在于Y型迷宫有三条臂,且每条臂之间的角度为120度。实验时,啮齿类动物或小鼠从一条臂的末端开始,然后在其余两条臂中选择。通过测量自发交替行为来展示学习成果。
二、Y迷宫的设备
该装置是一个形状像大写“Y”的三臂迷宫,每个臂之间的角度为120度。臂的长度范围在30到50厘米之间,且通常是对称的。臂的宽度大约为10厘米。迷宫通常被用作一个封闭的迷宫,墙壁高度约为15厘米(小鼠)/30厘米(大鼠)。两个目标臂可能包含一个装有食物奖励的装置;通常,在每个臂的入口处都装有闸门,可以用来将动物限制在特定的臂中,或者防止动物进入其中一个目标臂。迷宫的颜色通常是深色的,以防止动物在执行任务时感到额外的焦虑。迷宫内的线索也可以用来帮助动物区分和记住目标臂。
比较常见的小鼠Y迷宫规格
比较常见的大鼠Y迷宫规格
Y型迷宫还可以被改造成包括水迷宫的优点,并用于啮齿动物模型(Burguière等人,2010;Deacon 2013)。Y型迷宫还被改造成水生模型(Natt等人,2017;Abreu等人,2017)
为避免迷宫中出现阴影,Y型迷宫应从上方充分照明。适当的照明还可以确保老鼠能够看到食物奖励。安装在迷宫上方的跟踪软件(如VisuTrack软件)有助于实时评分、跟踪和记录老鼠在迷宫中的移动。每次试验前后必须彻底清洁装置,以限制前次试验残留刺激的影响。
小鼠Y迷宫装置,上海欣软,型号XR-XY1032
三、数据分析
Y型迷宫实验获得的数据通常非常直接,主要包括每次试验中动物进入正确臂(第二次跑动时动物进入与第一次相反的臂)的次数与进入错误臂(第二次跑动时动物进入与第一次相同的臂)的次数的对比。同时,还可以记录动物获取食物奖励所需的时间。随着动物学会进入新臂以获取食物奖励,其进入错误臂的次数应该会减少。可以绘制正确臂选择的百分比图表,并在假手术对照组和疾病模型/干预组之间进行比较。
使用图表比较不同疾病或治疗组之间的臂进入情况,可以直观地展示对空间记忆和学习的影响。对照组动物在正确臂选择方面应有显著改善。例如,作为神经退行性疾病模型的动物,即使在多次试验后,其学习曲线也应更平缓,错误选择更多。通常,使用方差分析(ANOVA),10-30只动物组成的动物群组足以获得<0.05的p值(Wright & Conrad 2005, Conrad et al., 2003)。
四、优点与局限性
Y型迷宫由于其相对于其他测试空间学习和记忆的行为任务的简单性,能够轻松获得可重复的结果。对称的Y型迷宫允许进行连续的交替任务,并且通常需要的训练和测试时间最少。与Morris水迷宫测试不同,传统的Y型迷宫对老鼠的压力很小。然而,Y型迷宫也可以被改造成与压力和焦虑相关的任务(如水Y型迷宫和高架Y型迷宫)。Y型迷宫是一项高度适应性和可修改的任务,允许研究人员研究空间学习和认知的不同方面。在测试前没有显著的应激源且动物对迷宫已有所熟悉,这使得在迷宫中观察动物的工作记忆表现成为可能,并提高了观察的准确性。
尽管Y型迷宫结构简单且易于使用,但它也有自身的局限性。简单的Y型迷宫是一个单点二选一迷宫,因此成功率高,因为老鼠默认选择正确臂的概率为50%。老鼠还可能基于空间和非空间线索使用除空间学习以外的其他策略。如果嗅觉线索不是研究的一部分,那么气味痕迹也可能影响研究的质量。
为了任务能够产生恰当的结果,老鼠的探索驱动力必须在整个过程中得到维持。对老鼠的过度操作和过度训练可能会给它们带来不必要的压力,从而影响它们在迷宫中的表现。同样重要的是,在训练和测试期间使用的奖励量应尽可能保持最小变异性,以免老鼠出现“对比效应”,即由于获得的奖励低于预期而导致其动机降低(Deacon & Rawlins 2006)。在使用装有闸门的Y型迷宫时,必须小心关闭闸门,避免离老鼠过近而使其受到惊吓,因为这种体验可能对老鼠造成压力,并导致其在后续试验中避免进入该臂。
与所有测量学习和记忆方面的迷宫一样,重要的是要记住,迷宫中的行为受到许多不同过程的影响。在许多情况下,Y型迷宫会与其他迷宫结合使用,以研究疾病模型或转基因动物,并更全面地了解空间学习和记忆。通过综合多种迷宫和任务的结果,研究人员可以获得对老鼠空间认知和记忆能力的更全面、更深入的理解。这种多维度的研究方法有助于揭示潜在的行为机制,并为开发治疗策略提供有力的支持。
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