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推荐-Morris水迷宫实验(Morris Water Maze)的原理介绍综述

2020-07-28 22:10:42 wxkck 16

【实验目的】

1. 了解Morris水迷宫实验(Morris Water Maze)的原理。

2. 掌握Morris水迷宫实验方法。

3. 掌握Morris水迷宫实验结果评价及其分析。

【实验原理】

通过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、采用的策略和它们的游泳轨迹,分析和推断动物的学习、记忆和空间认知等方面的能力。它能比较客观地衡量动物空间记忆(spatial memory),工作记忆(working memory)以及空间辨别能力(spatial discriminability)的改变。

【实验动物】

大鼠、小鼠。

【实验器材】

Morris水迷宫实验系统由圆形水池、图像自动采集和处理系统组成。图像自动采集和处理系统主要由摄像机、计算机、图像监视器组成,动物入水后启动监测装置,记录动物运动轨迹,实验完毕自动分析报告相关参数。

1. Morris水迷宫圆形水池 为一圆形ABS工程塑料水桶,直径为100cm,高为50~60cm,水池水深为30~40cm,一个圆形平台直径为9cm,藏匿于2cm的水面之下。水池的内部不得有任何标记,水中加入适量的新鲜牛奶或奶粉,使水池成为不透明的乳白色。在圆桶的上缘等距离地设东、南、西和北4个标记点,作为动物进水池的入水点,以这4个入水点在水面和水桶底部的投影点,将水面和水桶部分均等的分为4个象限。按实验要求,可任意地将平台设置于某一象限的中间。适当的恒温设备使水温保持在23~25℃。水迷宫水池应配有良好的注水和排水设备,水池的位置一旦确定,就不要轻易变动,尤其在同一轮水迷宫的测试中。

2. 水迷宫图像自动采集和处理系统 能自动地采集动物的入水位置、游泳的速度、搜索目标的所需时间、运行轨迹和搜索策略等参数,并可对所采集的各种数据进行统计和分析。设备受限制的实验室,仍可沿用当今西方国家不少实验室所采用的人工记录方法。

【实验方法与步骤】

实验训练阶段连续进行3d,每天训练4次。训练时,将大鼠面向池壁从四个入水点分别放入水池,记录大鼠从入水到找到水下隐蔽平台并站立于其上所需时间,作为潜伏期,用秒(s)表示,大鼠找到平台后,让其在平台上站立10s。若入水后60s大鼠未能找到平台,则将其轻轻从水中拖上平台,并停留10s,然后进行下一次训练。每只大鼠从四个入水点分别放入水池为一次训练,两次训练之间间隔30s。

【实验项目】

1. 定位航行实验(place navigation) 用于测量大鼠对水迷宫学习和记忆的获取能力。实验观察和记录大鼠寻找并爬上平台的路线图及所需时间,即记录其潜伏期。

2. 空间搜索实验(spatial probe test) 用于测量大鼠学会寻找平台后,对平台空间位置记忆的保持能力。定位航行实验结束后,撤去平台,从同一个入水点放入水中,测其**次到达原平台位置的时间、穿越原平台的次数。

3. 空间辨别能力实验(spatial discriminability) 即双平台实验,用于测量大鼠的“空间辨别能力”。在水迷宫中设置两个外观完全一致(排除“视觉辨别”),但位置不同(空间差异)的可见平台。其中一个平台不会沉没(安全平台),另一个平台一触即下沉(伪安全平台)。记录大鼠的“正确反应次数”,即在一定的实验次数中,大鼠不接触伪安全平台而到达安全平台的次数。显然,“正确反应次数”越高,“空间辨别”能力越好。

【注意事项】

1. 实验室内的环境和实验者的位置都可作为大鼠搜索目标时的参照物,因此,实验室内设备和实验者的位置应相对固定。

2. 水迷宫实验室应当保持安静,光线柔和而均匀。

【评价】

Morris水迷宫实验是一种让实验动物学习在水中寻找隐藏平台并通过分析其寻找平台所用时间和所走路径判断其记忆功能的一种实验方法。是研究空间学习记忆的标准实验。Morris水迷宫不仅用于研究与空间学习记忆相关的脑区功能评价,而且可用于研究与之相关的**效果、环境、基因、电磁辐射等对学习记忆影响的评价。操作简便,方法可靠。


Morris水迷宫_Y迷宫_八臂迷宫实验原理与发展

morris水迷宫_Y迷宫_八臂迷宫实验原理与发展
   20世纪80年代初,英国的心理学家Morris和他的同事利用大鼠在盛有水和牛奶混合物的不透明水池中搜索目标物的方法,研究大鼠的海马等脑区受到损害后的学习、记忆和空间定向以及认知能力时取得了令人瞩目的结果。这种装置不但构思新颖、实验设计合理以及方法简便和实用,而且便于观察和记录动物入水后搜索藏在水下平台所需的时间、采用的策略和它们的游泳轨迹,从而可分析和推断动物的学习、记忆和空间认知等方面的能力。虽然起初的实验对象为大鼠,但此后该迷宫系统成为评估啮齿类动物空间学习和记忆能力的经典程序,广泛运用于神经生物学、药理学等领域的基础和应用研究中。它能较客观地衡量动物空间记忆、工作记忆以及空间辨别能力的改变。因此,这种研究方法很快就引起各国神经科学家的关注,并将此法称为Morris水迷宫法。国外有许多生产Morris水迷宫的公司,比如说德国的TSE公司,美国的Sandiegoinstruments公司、德国Biobserve公司、荷兰Noldus等等;20世纪80年代末,中国科学院心理研究所建立了我国**个Morris水迷宫实验室,并于90年代初建立了Morris水迷宫图像自动采集和处理系统。国内随后出现了许多Morris水迷宫生产厂家,比如说有上海吉量、上海欣软、上海移数等等,但是从国际到国内,Morris水迷宫的硬件设备,软件系统,实验方法,以及实验数据的处理方法都不尽相同,因此,从Morris水迷宫法的发明到现在已有20余年的历史了,应该制定一套比较标准的实验准则了。
   光源:要保证水池水面上没有光影,主要是要避免光线在水面的反射问题,以免留在水面的光照影子被软件的采集系统将光影和鼠的影子混淆;如果是白色的水池背景,就可以在水池上方用两根条形的发散日光灯,这样可以减少反射光在水面的背影;如果是黑色的水池背景,就在水池四个象限的上方放置4个60瓦的灯泡或25瓦的管灯,不用功率特别大的灯。灯泡的高度应该足够高,不能被摄像头捕获到。另外还可以在水池四周装一圈帘子(颜色一般是黑色、浅蓝色或者白色),这样可以将光的影子挡住,又保持一定的透光度。同时也可以减少外界的人站在水池旁边某个地方或走来走去,对大鼠形成一个不定的空间参照物。


辨识学习之Morris水迷宫实验原理

Morris水迷宫实验

原理: 一种小鼠、大鼠能够学会在水箱内游泳并找到藏在水下逃避平台的实验方法。由于没有任何可接近的线索以标志平台的位置,所以动物的有效定位能力需应用水箱外的结构作为线索。迷宫由圆形水池、自动摄像及分析系统两部分组成,图像自动采集和处理系统主要由摄像机、计算机、图像监视器组成,动物入水后启动监测装置,记录动物运动轨迹,试验完毕自动分析报告相关参数。

检测指标: 实验程序包括:(1)定位航行实验(place navigation),用于测量小鼠对水迷宫学习和记忆的获取能力。实验历时4天,上、下午各训练1次,共计8次。实验观察和记录小鼠寻找并爬上平台的路线图及所需时间,即记录其潜伏期和游泳速度。(2)空间搜索实验(spatial probe test),用于测量学会寻找平台后,对平台空间位置记忆的保持能力。定位航行实验结束后,撤去平台,从同一个入水点放入水中,测其第一次到达原平台位置的时间、穿越原平台的次数。

优缺点:Morris水迷宫是目前世界公认的较为客观的学习记忆功能评价方法。利用Morris水迷宫检测空间记忆学习能力。水迷宫与放射臂状迷宫相比较的主要优越性在于①在水迷宫中,动物训练所需的时间较短(1周),而臂形迷宫则需要几周的训练时间;②迷宫内的线索,例如气味可以被消除掉;③大的剂量-效应研究可以在一周内进行;④可以利用计算机建立图像自动采集和分析系统,这就能根据所采集的数据,制成相应的直方图和运行轨迹图,便于研究者对实验结果作进一步分析和讨论,用来研究有关大鼠运动或动机问题;⑤动物在实验中可以不禁食。从理论上讲,水迷宫实验是一个厌恶驱动的实验而臂形迷宫实验是食欲驱动的实验。

 

结语

目前对于学习记忆的研究进展十分迅速,各种学习记忆的理论不断涌现。按照这些理论而设计的动物模型也不断出现。而各种先进实验技术如神经 电生理 技术的LTP、ERP和脑成像技术的fMRI都被应用于学习记忆的研究中,给学习记忆的研究开辟了一条新的途径。因此,如何把传统的行为学研究方法和最新的研究技术相结合,为学习记忆的研究提供更广阔的思路是今后进行学习记忆的行为学研究的发展方向。

Morris水迷宫实验

原理: 一种小鼠、大鼠能够学会在水箱内游泳并找到藏在水下逃避平台的实验方法。由于没有任何可接近的线索以标志平台的位置,所以动物的有效定位能力需应用水箱外的结构作为线索。迷宫由圆形水池、自动摄像及分析系统两部分组成,图像自动采集和处理系统主要由摄像机、计算机、图像监视器组成,动物入水后启动监测装置,记录动物运动轨迹,试验完毕自动分析报告相关参数。

检测指标: 实验程序包括:(1)定位航行实验(place navigation),用于测量小鼠对水迷宫学习和记忆的获取能力。实验历时4天,上、下午各训练1次,共计8次。实验观察和记录小鼠寻找并爬上平台的路线图及所需时间,即记录其潜伏期和游泳速度。(2)空间搜索实验(spatial probe test),用于测量学会寻找平台后,对平台空间位置记忆的保持能力。定位航行实验结束后,撤去平台,从同一个入水点放入水中,测其第一次到达原平台位置的时间、穿越原平台的次数。

优缺点:Morris水迷宫是目前世界公认的较为客观的学习记忆功能评价方法。利用Morris水迷宫检测空间记忆学习能力。水迷宫与放射臂状迷宫相比较的主要优越性在于①在水迷宫中,动物训练所需的时间较短(1周),而臂形迷宫则需要几周的训练时间;②迷宫内的线索,例如气味可以被消除掉;③大的剂量-效应研究可以在一周内进行;④可以利用计算机建立图像自动采集和分析系统,这就能根据所采集的数据,制成相应的直方图和运行轨迹图,便于研究者对实验结果作进一步分析和讨论,用来研究有关大鼠运动或动机问题;⑤动物在实验中可以不禁食。从理论上讲,水迷宫实验是一个厌恶驱动的实验而臂形迷宫实验是食欲驱动的实验。

 

结语

目前对于学习记忆的研究进展十分迅速,各种学习记忆的理论不断涌现。按照这些理论而设计的动物模型也不断出现。而各种先进实验技术如神经 电生理 技术的LTP、ERP和脑成像技术的fMRI都被应用于学习记忆的研究中,给学习记忆的研究开辟了一条新的途径。因此,如何把传统的行为学研究方法和最新的研究技术相结合,为学习记忆的研究提供更广阔的思路是今后进行学习记忆的行为学研究的发展方向。

Morris水迷宫(Morris water maze, MWM)实验是一种强迫实验动物(大鼠、小鼠)游泳,学习寻找隐藏在水中平台的一种实验,主要用于测试实验动物对空间位置感和方向感(空间定位)的学习记忆能力。被广泛应用于学习记忆、老年痴呆、海马/外海马研究、智力与衰老、新药开发/筛选/评价、药理学、毒理学、预防医学、神经生物学、动物心理学及行为生物学等多个学科的科学研究和计算机辅助教学等领域,在世界上已经得到广泛地认可,是医学院校开展行为学研究尤其是学习与记忆研究的首选经典实验。Morris水迷宫其最主要的附件之一就是水池,水池的质量及功能是实验不可却少的部分,在实验中水温的温度是实验的关键。

Morris水迷宫(Morriswatermaze,MWM)实验是一种强迫实验动物(大鼠、小鼠)游泳,学习寻找隐藏在水中平台的一种实验,Morris水迷宫主要用于测试实验动物对空间位置感和方向感(空间定位)的学习记忆能力,被广泛应用于学习记忆、老年痴呆、海马/外海马研究、智力与衰老、新药开发/筛选/评价、药理学、毒理学、预防医学、神经生物学、动物心理学及行为生物学等多个学科的科学研究和计算机辅助教学等领域,在世界上已经得到广泛地认可,是医学院校开展行为学研究尤其是学习与记忆研究的首选经典实验。

1. 获得性训练

(1)将动物(大鼠或小鼠)头朝池壁放入水中,放入位置随机取东、西、南、北四个起始位置之一。记录动物找到水下平台的时间(s)。在前几次训练中,如果这个时间超过60s,则引导动物到平台。让动物在平台上停留10s. 
  (2)将动物移开、擦干。必要时将动物(尤其是大鼠)放在150W的白炽灯下烤5min,放回笼内。每只动物每天训练4次,两次训练之间间隔15~20min,连续训练5d。 
  2. 探查训练

最后一次获得性训练结束后的第二天,将平台撤除,开始60s的探查训练。将动物由原先平台象限的对侧放入水中。记录动物在目标象限(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。 
  3. 对位训练

测定动物的工作记忆(workingmemory)。探查训练结束后的第二天,开始维持4天的对位训练。将平台放在原先平台所在象限的对侧象限,方法与获得性训练相同。每天训练4次。每次记录找到平台的时间和游泳距离以及游泳速度。 
  4. 对位探查训练

最后一次对位训练的第二天进行。方法与上述探查训练类似。记录动物60s内动物在目标象限(平台第二次所在区)所花时间和进入该区的次数。

系统由水迷宫水池、摄像系统以及Xeye动物行为轨迹分析系统组成。

(1)虽然老鼠是天生的游泳健将,但是它们却厌恶处于水中的状态,同时游泳对于老鼠来说是十分消耗体力的活动,他们会本能的寻找水中的休息场所.因此建议将水替换成豆浆,
清水透明,老鼠能看到水中平台,直接游过去.
       老鼠寻找休息场所的行为涉及到一个复杂的记忆过程,包括收集与空间定位有关的视觉信息,再对这些信息进行处理、整理、记忆、加固、然后再取出,目的是能成功的航行并且找到隐藏在水中的站台,最终从水中逃脱.因此应调整平台与液面的距离,倒入液体高度应设为图中M点.
(2)把一只老鼠从水槽边沿放入,当它入水开始用秒表计时,直到登上隐藏的平台.从相同点放入该老鼠,再做两次实验,记录数据在表格中3次次数,因此“X”“Y”分别指代的项目名称:次数、时间.
(3)该实验只用到一只老鼠,具有偶然性,有可能存在偶然情况,使实验不严谨.
故答案为:(1)清水透明,老鼠能看到水中平台,直接游过去;M
(2)次数、时间
(3)只拿一只老鼠实验有可能存在偶然情况,实验不严谨

morris水迷宫实验介绍
简介:

  Morris水迷宫(Morris water maze MWM)实验是一种让实验动物学习寻找不透明水中的隐藏平台的操作过程。该系统由圆形水池和自动录像记录系统及水迷宫图象采集、分析软件三部分组成。水池直径120cm,高50cm,水深30cm,水温保持在26±1℃;池壁上标记四个等距离点N、E、S、W作为试验的起始点,分水池为四个象限(NW 、WS、 SE、EN),任选—象限在中央放置平台(平台与池壁圆心距离相等);平台无色透明,直径12cm,高29cm,没于水下1 cm,每次实验水中溶入两袋奶粉,使平台不可见。水池周围贴有丰富的参照线索(如三角形、四方形、圆、菱形等几何图形置于各个象限)且保持不变,供大鼠用来定位平台。自动录像记录系统包括摄像机、监视器、计算机(装有图象采集卡及分析软件),摄像机装于水池上方约3米处,并与监视器和计算机相连接。采用水迷宫作业检测大鼠空间学习记忆能力,该作业是以动物急于逃离水淹的本能反应作为动机,以空间存在的物体作为参照物来判断行动的方向。图像监测系统自动跟踪大鼠游泳轨迹,并记录各实验数据。实验指标有:(1)反应时,即大鼠在各象限及总的游泳时间;(2)行程(除因故障未记),即大鼠在各象限及总的轨迹行程;(3)初始角度;(4)搜索策略:分为边缘式、随机式、趋向式、直线式。水迷宫装置设计与训练方法参照文献,Morris水迷宫已被证实是一种研究学习和记忆机理非常有用的工具。本课题采用的是上海欣软信息科技有限公司提供的水迷宫分析系统。
   
各组大鼠学习前后轨迹、潜伏期变化及跨台次数结果比较的意义

   自1981Morris发明了Morris水迷宫(MWM)以来,MWM己成为从事学习记忆研究的学者们检测啮齿类动物空间或非空间学习记忆能力的主要工具。MWM的用途包括:

①用来评估啮齿类动物空间定位平台的能力。即实验动物必须依靠其空间学习记忆能力准确定位水迷宫内水面下不可见之平台,才能逃避水难。检测方法有两种:一种是在整个试验过程中水面下平台位置保持不变,检测动物的空间参考学习记忆;一种是在每次试验中水面下平台位置不同,检测动物的空间工作学习记忆。morris水迷宫实验介绍

②用来评价啮齿类动物的非空间鉴别学习记忆能力。即实验动物通过视觉对露于水面上的可见平台这一线索进行准确鉴别,达到逃避目的,属非空间学习记忆。用Morris水迷宫测定动物立体空间学习记忆能力的方法是国际上先进技术,测定指标客观,实验重复性强,有计算机管理和摄像监控,使用方便,可将实验结果重放,用于对学习记忆功能测定是一种非常好的方法。

迷宫分析系统是一种强迫实验动物(大鼠、小鼠)游泳,学习寻找隐藏在水中平台的一种实验,主要用于测试实验动物对空间位置感和方向感(空间定位)的学习记忆能力。水迷宫分析系统被广泛应用于学习记忆、老年痴呆、海马/外海马研究、智力与衰老、新药开发/筛选/评价、药理学、毒理学、预防医学、神经生物学、动物心理学及行为生物学等。系统以摄像机和电脑作为硬件基础,实验过程中不需要对实验动物作特殊标记。目标识别方法可以选择灰度阈值方法或者背景差值方法,优于国内其它同类产品,对实验环境光照条件没有太高的要求。提供了丰富的实验参数,实验结果可以保存为文本文件或者Excel文件,方便利用Excel,Spss等工具软件作进一步分析。

  水迷宫分析系统的实验原理:

  Morris水迷宫其较主要的附件之一就是水池,水池的质量及功能是实验不可却少的部分,在实验中水温的温度是实验的关键,虽然老鼠是天生的游泳健将,但是它们却厌恶处于水中的状态,同时游泳对于老鼠来说是十分消耗体力的活动,他们会本能的寻找水中的休息场所。寻找休息场所的行为涉及到一个复杂的记忆过程,包括收集与空间定位有关的视觉信息,再对这些信息进行处理、整理、记忆、加固、然后再取出,目的是能成功的航行并且找到隐藏在水中的站台,然后从水中逃脱。

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