当前课程知识点:医学科研设计 > 第九章 动物行为学研究的基本策略 > 9.3实验动物学习记忆观察 > 9.3 实验动物学习记忆观察
同学们好
我是中南大学基础医学院
人体解剖学与神经生物学系李芳
这节课我们来学习
实验动物学习记忆观察
学习是一个获得外界环境信息
或者是有关世界知识的过程
记忆则是对这种信息或知识进行加工
储存和再现的过程
学习和记忆本身有很多种分类方法
不同类型的学习记忆
相关的脑区 脑机制检测方法不尽相同
在你的科研设计中
如果需要观察动物的学习和记忆
该选择研究哪种类型的学习和记忆呢
解决这个问题的关键在于
你研究的基因或蛋白
在哪个脑区表达量最高
或者经过某种处理以后
表达变化最为显著来进行选择
脑内存在五个不同的结构系统
参与不同类型的学习记忆的调节
包括杏仁体 皮层 小脑 纹状体 海马
如果你研究的基因或蛋白
在杏仁体表达量高
你则可以关注情绪记忆
如果在前额皮质表达量高
则可以选择研究长期的学习记忆
如果在小脑表达量高
则可以选择
运动技巧相关的学习记忆
如果在纹状体表达量高
则可以选择习惯类的学习记忆
如果该记忆或蛋白在海马表达高
则可以选择研究
空间的学习记忆
海马是空间记忆
最重要的调节脑区
同时也参与情绪记忆的调节
测定海马依赖的记忆方法很多
包括各种迷宫和抑制性回避
这张示意图是Morris水迷宫的模式图
这张是Y迷宫的模式图
接下来我们重点讲一下
Morris水迷宫实验
Morris水迷宫实验
是科学家Morris在1981年建立的
它最初用于研究脑内机构
对学习记忆的调节作用
是目前最为常用的
评价动物学习和记忆的方法
该方法可以在分子 细胞 脑区等
不同的水平来研究
动物空间学习和记忆的机制
被广泛应用于行为神经科学
Morris水迷宫的实验原理
我们知道
啮齿类动物在水中有强烈的
逃避水环境的动机
并以最快 最直接的途径
逃离水环境
学会逃避水环境的过程
体现了动物的学习能力
根据周围的环境进行空间定位
并且有目的的游往水中安全的地方
也就是平台
体现了动物的空间学习和记忆的能力
研究者可以观察并记录
动物学会在水箱内游泳
并找到藏在水下
逃避平台所需的时间
采用的策略和游泳轨迹
来分析和推断动物的学习记忆
和空间认知等方面的能力
Morris水迷宫包括至少两个实验
第一个实验称为获得性训练
该训练用于测量动物对水迷宫
学习和记忆的获取能力
以大鼠为例
在训练中把它从不同的入水点
放入水迷宫进行训练
每天训练四次
观察和记录
大鼠寻找并爬上平台的路线
以及所需的时间
我们称为潜伏期
这个实验一般持续3到5天
大鼠一旦学会找到平台以后
把平台撤除
开始下一个实验
这个实验称为空间搜索实验
它是用来测量
动物学会寻找平台以后
对平台空间位置记忆的保持能力
实验者可以记录动物在目标象限
这个目标象限是指
原先放置平台的象限所花的时间
和进入该象限的次数
以此作为空间记忆的检测指标
这张图是Morris水迷宫的实物图
C图第二个象限
代表的是原先放置平台的象限
也就是我们所说的目标象限
B图和D图分别是
野生型动物和经敲除过的动物的
在空间搜索实验中的轨迹图
比较B图和D图我们可以看见
这两种动物找到目标象限
采用的策略不同
他们进入到目标象限
所花的时间以及进入的次数不同
提示基因敲除以后的小鼠
存在记忆的障碍
以上的两个实验是必须要做的
如果在你的科研设计中
还需要研究更为复杂的
学习记忆的话
还要继续做对位训练
以及对位探查训练
Morris水迷宫具有非常多的优点
他对年龄相关性空间记忆损害
有可靠的敏感度
是判断老年动物空间学习记忆能力
特别有用的工具
另外在这个实验中
动物不需要食物和水的剥夺
也就是不需要禁食 禁水
动物不必接受电击
这样的话就避免了
代谢和应激对学习记忆的影响
这个实验还可以消除气味的线索
Morris水迷宫它不仅可以检测空间记忆
也可以检测工作记忆
尽管如此
Morris水迷宫也有很多不足的地方
在这个实验中
动物的体力都消耗比较大
体温丧失也过多
年老体弱的动物完成任务比较困难
对于轻微的学习记忆能力的减退
该迷宫的程序可能不敏感
在你的科研设计中
如果需要检测与情绪相关的学习记忆的话
则可以用条件恐惧法
这两张示意图是巴甫洛夫恐惧条件化
它是联合性恐惧学习和记忆的经典模型
常用线索比如声音
或者是场景作为条件刺激
我们简称为CS
以厌恶性的刺激
比如足底的电击
作为非条件刺激
我们简称为US
两者常配对出现
经过这种CS和US的配对训练
动物学会把电击和线索联系起来
同时也知道
电击和环境存在某种联系
前者我们称为线索性的恐惧条件化
最终形成线索性的恐惧记忆
后者称为场景性的恐惧条件化
最终形成场景性的恐惧记忆
以小鼠的线索性恐惧条件化为例
该实验分为三个阶段
第一天称为习惯化
把小鼠放入实验箱A
没有声音的刺激
没有电击的刺激
让小鼠在实验箱A适应20分钟
第二天称为条件化
把小鼠放入实验箱A适应三分钟以后
声音刺激和足底的刺激配对呈现
最后一次配对训练后
把小鼠从实验箱中拿出来放回鼠笼
第三个阶段称为检测
把小鼠从动物笼中取出放入试验箱B
给予五次声音刺激
没有足底电击
采用僵直作为恐惧行为的检测指标
僵直是指除了维持生命必需的活动
比如呼吸运动以外
没有其他明显运动的状态
它是啮齿类动物对伤害性刺激
所特有的防御反应
在线索性恐惧条件化中
记录每次声音呈现时动物的僵直时间
并计算出僵直百分比
即声音呈现期间僵直时间
占声音刺激呈现时间的百分比
这个知识点就介绍到这里
谢谢
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