正常SD大鼠學習記憶能力差異比較研究

摘 要：目的：使用Morris水迷宮對正常SD大鼠進行學習記憶能力訓練，為篩選合格實驗動物提供依據。方法：將156只大鼠進行連續4天訓練，記錄并比較不同時間找到站臺的動物數。結果第一次水迷宮測試實驗中40S內有68只找到平臺，即156只老鼠中，比較聰明的占43.59%。將剩余的88只實驗動物繼續進行引導訓練，在第二次的實驗中40S內發現剩余的實驗動物有45只找到平臺，即通過訓練可以提高學習記憶能力的動物占總數的28.85%。再將剩余的43只實驗動物進行訓練引導后發現40S內找到站臺動物的占總數的16.03%。仍有4只（約占實驗動物總數的2.56%）找不到平臺。結果：提示在Morris水迷宮實驗中并不是所有的實驗動物都很聰明，有部分動物經過引導訓練后學習記憶會有所改善，但仍有一部分（約占實驗動物總數的2.56%）不符合要求。結論：在建立動物模型前應該對實驗動物進行訓練和篩選，挑取符合條件的實驗動物建立實驗模型，以提高實驗數據的可靠性。

關鍵詞：正常SD大鼠；Morris水迷宮；訓練；篩選

中圖分類號：R493 文獻標識碼：A 文章編號：1006-026X（2013）03-0000-02

Morris水迷宮（Morris water maze，MWM）實驗是1981年由Morris建立的，通過強迫實驗動物（大鼠及小鼠）游泳并學習尋找隱藏在水中平臺的方法來測試實驗動物對空間位置覺和方向覺（空間定位）的學習記憶能力。MWM在N-甲基天冬氨酸受體功能研究、突觸可塑性和學習能力研究上具有顯著的優勢，被廣泛應用與學習記憶有關研究，如腦缺血、腦震蕩、腦梗死、腦卒中、老年癡呆、及相關藥理學和毒理學以及神經生物學和運動實驗中。MWM是利用鼠類天生會游泳且會本能地尋找水中的休息場所的特性來記錄訓練后大鼠的行為軌跡，了解其學習記憶能力情況。其活動會涉及到一個復雜的學習記憶過程，鼠類會根據水池壁上的標志對其所在位置進行空間定位，目的是能成功地找到隱藏平臺，最終從水中逃脫。而根據鼠類在MWM 實驗中的表現可以研究其對空間導航任務的信息采集和記憶能力。MWM通過計算動物的上臺潛伏期以及靶象限內活動時間百分比來分別評估動物的空間學習和記憶能力。MWM本身對動物既是一個訓練過程，又是一個應激過程。然而，對MWM的使用主要集中在實驗模型建立后對動物行為學的測量，大多數研究很少考慮對模型建立前實驗動物進行篩選。本實驗對正常大鼠學習記憶能力進行測試，為將其用于進一步的實驗奠定基礎。

1.材料與方法

1.1 實驗動物

SD成年健康雄性大鼠156只，購于四川大學醫學院動物中心，體重200g左右。

1.2 實驗儀器

Morris水迷宮（上海吉量軟件科技有限公司）。水池（直徑）：160cm；站臺（直徑×高度）：12×30cm；水池高度：50cm。

1.3 實驗方法：

將156只大鼠放在Morris圓形水迷宮中進行四次訓練檢測學習記憶能力。從第一次到第四次分別記錄40S內找到跳臺的大鼠占各次總動物的%。分別比較1、2、3次40S內找到平臺動物的差異。具體方法為：第一次將156只大鼠進行水迷宮訓練并測試學習記憶能力。將大鼠放在站臺上適應5S，再推入水中，選出40S內找到平臺的動物；第二次將剩余40S找不到平臺的大鼠進行引導訓練，再測試并選取在40S內平臺能找到平臺的大鼠；第三次同前，再次將剩余的大鼠進行訓練引導并記錄。在這三次實驗過程中分別按如下方法對大鼠進行定位航行實驗及空間探索實驗，并記錄相關指標。

1.4 定向航行方法與測試指標

實驗前將大鼠置于站臺上適應30s，隨后將大鼠從不同象限（靶象限除外）面壁置入池內，大鼠登上站臺5s后終止記錄，最長記錄時間為120s，若大鼠在120s內不能上臺，引導其登上站臺適應30s，最后將大鼠擦干放入鼠籠。

1.5 空間探索方法與測試指標

定位航行1d后撤除水面下的站臺，然后將大鼠從離靶象限最遠的象限面壁置入池內，每次記錄大鼠在120s內的游泳軌跡并進行分析，最后將大鼠擦干放入鼠籠。測量大鼠在靶象限活動時間的百分比和和路程的百分比以及站臺穿越次數，以此來評判各組大鼠的空間記憶能力。

1.6 統計學分析

結果以均數±標準差（xˉ±s）表示，利用單因素方差分析統計第二次及第三次中各組的各項指標跟第一次相應指標的差異，P<005被視為具有統計學差異。

2.結果

2.1大鼠40S找到站臺的%

表一中顯示，第一次訓練只有4359%的動物40S內找到站臺，說明在大鼠群中，只有近45%的動物比較聰明。而第二次訓練過程中，又有2885%的大鼠能找到站臺，說明在總體動物群體中（156只），有2885%左右的動物需要練兩次才能達標。

從表一中可以看出，在對第二次大于40s的大鼠進行引導訓練后，在第三次的實驗中還有930%（在第二次>40S的老鼠基礎上）的老鼠找不到平臺。

從A圖可以看出老鼠不知道站臺的具體位置只會轉圈，經過引導訓練后在第二次（B圖）測試時雖然剛開始轉圈，且最終找到站臺，但是潛伏期還是多于40秒；在經過引導訓練后第三次（C圖）可以直奔站臺，潛伏期時間明顯減少。

2.2 定位航行實驗

定位航行實驗測量老鼠在三個象限上臺的潛伏期平均數（見表二），以此評判大鼠的空間學習能力。

在120S內找不到站臺的老鼠潛伏期記為120S。在<40s中，第二次與第一次比P=0002，有顯著性意義.第三次與第一次比P=0014，有意義。在40S—120S中，第二次與第一次比P=0035，有意義。兩組中第二次與第三次比無意義。

2.3.空間探索實驗

空間探索實驗測試大鼠的記憶能力，各組空間探索結果見表三。

表三 正常大鼠經過三次引導及訓練后（分三組）在空間探索實驗中在目標象限——III象限的時間%，路程%及站臺穿越次數對比

在<40s一組中，*表示與第一次相比P<005，**表示與第一次比P<001，***表示與第一次相比P<0001。在>40s<120s一組，III象限路程%，III象限時間%中*表示P<005，**表示P<001，在站臺穿越次數中，*表示P<001，*表示P<0001，表示與第二次相比P<005。在>120s一組中，第一次，第二次，第三次之間沒有差異性。

3.討論

大鼠水迷宮認知功能的差異可能與應激反應有關[16]。應激狀態下人類和動物釋放的腎上腺皮質激素影響記憶的形成，損害記憶的獲得和再現[17]。水迷宮的逃避學習實際上是一種不良環境下的激發行為，盡管Morris水迷宮中這種不良刺激已減到最小，但對動物仍然是一種應激事件，動物經常表現為漂浮或貼壁游泳，影響認知能力的獲得.所以用水迷宮測試動物的學習記憶能力有一定的局限性。以往報道認為[18]，隨著大鼠引導訓練次數的增加，大鼠找到平臺的潛伏期明顯縮短。然而本實驗全然支持上述趨勢，但定向航行試驗中，一些動物即使經過訓練仍沒有明顯提高學習記憶能力，說明動物之間存在明顯個體差異。為保證后續實驗的一致性，應該對所用動物進行篩選。

在空間探索實驗中，在<40s一組中，第二次，第三次實驗中，III象限路程%，III象限時間%，站臺穿越次數各項數據之間已沒有差異性，說明已經沒有重復訓練和引導的必要性。在>40s<120s一組中，第二次與第三次相比，雖然有意義，但第三次已經明顯差于第二次，所以訓練與測試予以終止。在>120s一組中，第一次，第二次及第三次中，III象限路程%，III象限時間%，站臺穿越次數各項數據之間沒有差異性，說明這一組老鼠在學習記憶上確實沒有上升的空間。

通過本實驗我們發現，在Morris水迷宮實驗中并不是所有的老鼠都很聰明，最聰明的只占45%左右。經過引導訓練后老鼠的學習記憶會有所改善，大約有29%，但仍有一部分即使訓練也不符合要求。所以在建立動物模型前應該對實驗動物進行訓練和篩選，挑取符合條件的實驗動物來建立實驗模型，以盡量減少試驗誤差，提高實驗數據的可靠性。

參考文獻

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