在非臨床有效性研究過程中,主要采用行為學試驗研究藥物對動物學習記憶功能的影響。人和動物的內(nèi)部心理過程是無法直接觀察到的,只能根據(jù)可觀察到的刺激反應來推測腦內(nèi)發(fā)生的過程,對腦內(nèi)記憶過程的研究只能從人類或動物學習或執(zhí)行某項任務后間隔一定時間,測量他們的操作成績或反應時間來衡量這些過程的編碼形式、貯存量、保持時間和它們所依賴的條件等等。學習、記憶實驗方法的基礎是條件反射,各種各樣的方法均由此衍化出來。目前已經(jīng)建立了大量的學習記憶研究的行為學方法,各有優(yōu)缺點?,F(xiàn)將常用的迷宮簡述如下。
1、T迷宮實驗
觀察指標:動物完成實驗所需的時間、每次探索和前一次不同臂的比例。
優(yōu)缺點:優(yōu)點是T型迷宮未提供獎懲條件,*是利用動物探索的天性,因此能zui大可能的減少影響實驗結果的混雜因素。缺點是嚙齒動物有天生的偏側(cè)優(yōu)勢,即動物在T型迷宮中更偏向于一邊走(左邊或右邊),而且這種現(xiàn)象存在種系差異以及性別差異。
由于動物每次轉(zhuǎn)換探索方向時都需要記住前一次探索過的方向,因此T型迷宮實驗能很好的測驗動物的工作記憶,從而測定動物的空間記憶能力。和T型迷宮類似的還有Y型迷宮,其實驗的設計原理和實驗方案和Y型迷宮都十分相似,只是把迷宮的形狀由T型換成Y型。
2、Barnes迷宮實驗
原理:動物利用提供的視覺參考物,有效確定躲避場所的臂所在的部。Barnes迷宮由一個圓形平臺構成,在平臺的周邊,布滿了很多穿透平臺的小洞。平臺的直徑、厚度以及洞口寬度根據(jù)實驗動物不同而不同。洞口數(shù)目由實驗者習慣而定,一般為10到30個。在其中一個洞的底部放置有一個盒子,作為實驗動物的躲避場所;其它洞的底部是空的,試驗動物無法進入其中。實驗場所和其它迷宮實驗場所類似,要求能給實驗動物提供視覺參考物。實驗方案根據(jù)實驗者的習慣以及不同的實驗要求而定,每次訓練后都用70%的酒精進行清洗,并變換正確的洞口,但洞口的空間位置不變,以防止動物通過嗅覺而找到洞口。Barnes迷宮一般采用強光、噪聲以及風吹等刺激作為實驗動物進入躲避洞口的動機。
觀察指標:測定動物對于目標的空間記憶能力。實驗時把實驗動物放置在高臺的*,記錄實驗動物找到正確洞口的時間,以及進入錯誤洞口的次數(shù)以反應動物的空間參考記憶能力。也可以通過記錄動物重復進入錯誤的洞口數(shù)來測量動物的工作記憶。
優(yōu)點:不需要食物剝奪和足底電擊,因此對動物的應激較小。實驗對于動物的體力要求很小,能zui低限度的減少因年齡因素所致的體力下降對實驗結果的影響。實驗所需時間較少,整個實驗能在7~17天內(nèi)完成。能防止動物憑借氣味來完成實驗。
3、放射狀迷宮實驗(八臂輻射迷宮)
原理:大鼠利用房間內(nèi)遠側(cè)線索所提供的信息,可以有效地確定放置食物的臂所在部位。放射狀臂形迷宮可以用于大鼠空間參照記憶和工作記憶的研究。參照記憶過程中,信息在許多期間/天內(nèi)都是有用的,并且通常在整個實驗期間都是需要的。而工作記憶過程與參照記憶過程不同,它只有一個主要但暫時的信息,由于迷宮內(nèi)所提供的信息(臂內(nèi)誘餌)僅對一個實驗期間有用,而對后續(xù)實驗無用,大鼠必須記住在延遲間隔期內(nèi)(分鐘到小時)內(nèi)的信息。在臂形迷宮中作出正確選擇以食物作為獎賞。
優(yōu)缺點:適合于測量動物的工作記憶和空間參考記憶,并且其重復測量的穩(wěn)定性較好。但有些藥物(苯丙胺),可以影響下丘腦功能或造成食欲缺乏,影響迷宮中所采用的食欲動機,因此動物就不能很好的完成迷宮實驗。
4、Morris水迷宮實驗
原理:一種小鼠、大鼠能夠?qū)W會在水箱內(nèi)游泳并找到藏在水下逃避平臺的實驗方法。由于沒有任何可接近的線索以標志平臺的位置,所以動物的有效定位能力需應用水箱外的結構作為線索。迷宮由圓形水池、自動攝像及分析系統(tǒng)兩部分組成,圖像自動采集和處理系統(tǒng)主要由攝像機、計算機、圖像監(jiān)視器組成,動物入水后啟動監(jiān)測裝置,記錄動物運動軌跡,試驗完畢自動分析報告相關參數(shù)。
檢測指標:實驗程序包括:(1)定位航行實驗(place navigation),用于測量小鼠對水迷宮學習和記憶的獲取能力。實驗歷時4天,上、下午各訓練1次,共計8次。實驗觀察和記錄小鼠尋找并爬上平臺的路線圖及所需時間,即記錄其潛伏期和游泳速度。(2)空間搜索實驗(spatial probe test),用于測量學會尋找平臺后,對平臺空間位置記憶的保持能力。定位航行實驗結束后,撤去平臺,從同一個入水點放入水中,測其*次到達原平臺位置的時間、穿越原平臺的次數(shù)。
優(yōu)缺點:Morris水迷宮是目前*的較為客觀的學習記憶功能評價方法。利用Morris水迷宮檢測空間記憶學習能力。水迷宮與放射臂狀迷宮相比較的主要*性在于①在水迷宮中,動物訓練所需的時間較短(1周),而臂形迷宮則需要幾周的訓練時間;②迷宮內(nèi)的線索,例如氣味可以被消除掉;③大的劑量-效應研究可以在一周內(nèi)進行;④可以利用計算機建立圖像自動采集和分析系統(tǒng),這就能根據(jù)所采集的數(shù)據(jù),制成相應的直方圖和運行軌跡圖,便于研究者對實驗結果作進一步分析和討論,用來研究有關大鼠運動或動機問題;⑤動物在實驗中可以不禁食。從理論上講,水迷宮實驗是一個厭惡驅(qū)動的實驗而臂形迷宮實驗是食欲驅(qū)動的實驗。
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