腦聲小店基于深度科研洞察，專注為動物實驗提供"簡器械·精實驗"解決方案。我們突破高精設(shè)備局限，開發(fā)手工定制化儀器及配件，通過科研巧思將基礎(chǔ)工具轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新實驗方案。產(chǎn)品涵蓋行為學(xué)裝置、操作輔助工具等，使實驗室在保持操作簡效的同時，實現(xiàn)精細化數(shù)據(jù)采集，助力科研人員以創(chuàng)造性思維發(fā)掘簡易儀器的潛在科研價值。

學(xué)習(xí)和記憶都屬于認知行為，它是人和動物十分特殊的腦功能。學(xué)習(xí)是指人或動物通過實踐獲得新信息從而改變之后的行為模式，而對過去已經(jīng)感知的事物和思考過的問題的印象仍然留存在腦中，在某種條件下能夠重現(xiàn)的心理過程叫做記憶。學(xué)習(xí)和記憶的過程是一個機制復(fù)雜的過程，為了能夠有針對性地對學(xué)習(xí)和記憶機制進行研究，現(xiàn)階段，有著各種針對學(xué)習(xí)記憶行為進行研究的測試實驗方法。絕大多數(shù)的學(xué)習(xí)記憶實驗要求訓(xùn)練動物對陽性刺激（如電刺激）或避免負性強化（如禁食、禁水）做出反應(yīng)，所以學(xué)習(xí)記憶實驗的激發(fā)因素在整個實驗中起著非常重要的作用。

01

跳臺法

非聯(lián)合型學(xué)習(xí)是一種在刺激與反應(yīng)之間沒有明確聯(lián)系的簡單學(xué)習(xí)形式，指對單一刺激做出的行為反應(yīng)的改變。記憶功能測定給藥后第6天和第7天，分別于當天給藥后1h通過跳臺法觀察動物學(xué)習(xí)及記憶能力。先將小鼠放入反射箱中適應(yīng)環(huán)境3min，然后立即通以25V連續(xù)電刺激5min，小鼠遭電擊后跳下跳臺，以小鼠雙足同時接觸銅柵為觸電，視為錯誤反應(yīng)。如此訓(xùn)練5min并記錄5min內(nèi)錯誤次數(shù)，24h重測，觀察其記憶情況。測驗時，先將小鼠放于跳臺上，記錄小鼠第1次跳下潛伏期(即將小鼠放到臺上開始計時，到第1次雙足觸電時間)和5min內(nèi)錯誤總數(shù)。

迷宮類實驗（Morris水迷宮、Ｔ迷宮和八臂放射狀迷宮等）可以檢測空間參考記憶，實驗中，大鼠和小鼠經(jīng)過多次訓(xùn)練，學(xué)會在各種類型的迷宮中尋找固定位置的隱蔽平臺/出口/食物，從而形成穩(wěn)定的空間位置認知，是一種以異我為參照點的參考認知，隱蔽平臺/出口/食物的位置與動物自身所處的位置和狀態(tài)無關(guān)。這種空間參考記憶的儲存機制主要涉及邊緣系統(tǒng)（如海馬）以及大腦皮層有關(guān)腦區(qū)。Ｔ迷宮、Ｙ迷宮等行為實驗評價的“工作記憶”，一般指“短時記憶”，是對“正在經(jīng)歷”的信息進行短暫儲存和加工以指導(dǎo)下一步行動計劃。

02

Morris水迷宮實驗

Morris水迷宮是評價動物空間學(xué)習(xí)記憶能力的經(jīng)典行為學(xué)實驗，它能有效地分離動物空間辨認與其它能力。在對小鼠進行持續(xù)90d的實驗后，通過Morris水迷宮對其學(xué)習(xí)與記憶能力進行測定。實驗內(nèi)容共分為2部分：（1）定位航行實驗，將小鼠投入水池后馬上進行計時，當小鼠四肢爬上平臺后，并且四肢在平臺上的停留時間＞5s時，即為小鼠的一個逃避潛伏期，記錄該時間。本次實驗觀察周期設(shè)置為60s，假如小鼠在1min內(nèi)并沒有成功登上平臺，其潛伏期則記為60s，實驗前對小鼠進行為期5d訓(xùn)練，潛伏期的縮短可以反映出小鼠記憶能力與學(xué)習(xí)能力得到了鞏固；（2）空間搜索試驗：測量小鼠對平臺空間位置記憶的保持能力，于定位航行實驗的第5d撤除Morris水迷宮內(nèi)的平臺，其他實驗方法同定位航行實驗，記錄120s內(nèi)小鼠原平臺的穿越次數(shù)和在原平臺所在象限的停留時間。

03

Y迷宮實驗

在進行正式Y(jié)迷宮實驗前，首先對小鼠進行1d的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，先將小鼠投入Y迷宮內(nèi)自由活動，使其適應(yīng)5min，然后將小鼠放于某一臂內(nèi)后人工按下儀器按鈕，使該臂端成為被電擊區(qū)域，同時該臂端的燈保持熄滅狀態(tài)。小鼠被電擊后，就會逃至另外兩個臂端，當其逃至無電擊臂端，證明它逃跑策略正確，反之亦然。每隔半分鐘后換一個臂，重復(fù)以上操作，連續(xù)10次后結(jié)束。第2d開始正式實驗，重復(fù)第1d操作，取消5min的適應(yīng)時間，直接測試，記錄小鼠正確逃跑次數(shù)。

04

Ｔ型迷宮試驗

可以有效地測定動物的工作記憶，有研究認為Ｔ型迷宮沒有給予受試動物獎勵或采用懲罰措施，即完全利用動物探索的天性，故可以最大可能地降低影響實驗結(jié)果的混雜因素的作用，但也有研究發(fā)現(xiàn)嚙齒動物有與生俱來的偏側(cè)優(yōu)勢，即實驗動物在Ｔ型迷宮中更傾向于向一邊走（或左或右），并且該現(xiàn)象存在種系差異及性別上的差異。

05

八臂迷宮實驗

通過八臂迷宮實驗評估大鼠的空間學(xué)習(xí)記憶能力。每組選取經(jīng)過Morris水迷宮實驗的10只大鼠，在正式實驗開始前進行環(huán)境適應(yīng)性訓(xùn)練2d，每天2次，每次訓(xùn)練10min，以便大鼠熟悉迷宮環(huán)境及建立攝食策略。為保證大鼠足夠的攝食動力，正式測試前所有大鼠均被禁食24h。將八臂迷宮實驗的1、2、4、7號臂放入飼料且固定為喂食臂。觀察大鼠10min內(nèi)的攝食活動并記錄大鼠重復(fù)進入喂食臂總數(shù)為工作記憶錯誤次數(shù)，重復(fù)進入非喂食臂總數(shù)為參考記憶錯誤次數(shù)，兩者之和為總錯誤次數(shù)。每次測試結(jié)束后，將八臂迷宮實驗用75%乙醇擦拭、晾干，以防止氣味信號對大鼠的干擾作用。

06

新物體識別實驗（NOR）

主要用于檢測分析嚙齒類動物學(xué)習(xí)記憶。新物體識別實驗和曠場適應(yīng)用一樣的實驗箱，選用兩個黃色物體，一個正方體一個圓柱體，兩個物體除了形狀不同外，其他（材質(zhì)、顏色和平滑程度）完全一致。用攝像機記錄下小鼠在曠場中的活動情況，動物運動軌跡跟蹤系統(tǒng)可以自動檢測和追蹤動物的狀態(tài)和活動情況。實驗流程分為三部分：適應(yīng)期（Habituation）、熟悉期（Training）和測試期（Testing）。適應(yīng)期（Habituation）：將小鼠放入曠場實驗箱中10min，以熟悉實驗環(huán)境，待10min實驗結(jié)束后，將小鼠放回鼠籠。每次實驗完后應(yīng)仔細清理箱內(nèi)糞便和殘留物，以避免對下一組實驗小鼠造成影響。熟悉期（Training）：在適應(yīng)期過了30min后，在曠場實驗箱中兩側(cè)放入兩個完全相同的黃色正方體識別物，將小鼠放入曠場實驗箱中5min，放入小鼠時注意小鼠的頭不能朝向任何一個物體，記錄小鼠對左右相同物體的探索情況，待5min實驗結(jié)束后，將小鼠放回原來的鼠籠。當小鼠的鼻子在≦1cm的范圍內(nèi)指向或用口鼻嗅舔物體均視為探索活動，但小鼠在物體上爬沒有用鼻子嗅探物體或身體其它部位接觸物體，都不屬于對物體的識別活動。測試期（Testing）：在熟悉期過了15min后，將曠場實驗箱中其中一個正方體物體換為形狀不同，其他都一樣的圓柱形物體，并將小鼠放入曠場實驗箱中5min，放入小鼠時注意小鼠的頭不能朝向任何一個物體，攝像機會記錄小鼠對新物體的探索情況，并計算每只小鼠的新物體識別指數(shù)（Recognition index）。新物體識別指數(shù)=探索新物體的時間/（探索新物體的時間+探索舊物體的時間）×100%。本實驗選用以下參數(shù)：（1）位置偏好：Location preference(%)；（2）新物體識別指數(shù)：Recognition index(%)。

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條件恐懼實驗

恐懼箱實驗（Fear Test）又稱條件恐懼實驗，是檢測嚙齒類認知功能常用的行為學(xué)研究手段，嚙齒類動物在恐懼時會表現(xiàn)出特有的凍結(jié)（Freezing）行為狀態(tài)，在這種情況下嚙齒類動物傾向于保持僵直或者靜止不動的防御姿勢。通過恐懼刺激（如電擊）與特殊環(huán)境(如金屬底板，顏色背景)或適度刺激(如刺耳的聲音)的相關(guān)性記憶，根據(jù)嚙齒類動物對環(huán)境和聲音刺激表現(xiàn)出的恐懼反應(yīng)，可推測其恐懼性學(xué)習(xí)記憶能力。恐懼箱實驗分為三個階段，每個階段間隔24小時。(1)學(xué)習(xí)階段:第一天先將小鼠放在恐懼箱中，開黃燈適應(yīng)2min后，檢測小鼠在恐懼箱中3min凍結(jié)行為的基礎(chǔ)閾值（Baseline），然后發(fā)出2Hz脈沖音(80dB，3600Hz)，持續(xù)30s，在最后2s給小鼠足部電擊刺激(0.7mA，2s)，休息2min后，重復(fù)前面的聲刺激和電刺激，一共重復(fù)5次聲刺激和電刺激。在最后一次配對刺激后，讓小鼠在恐懼箱內(nèi)停留30s使其充分記住環(huán)境，在放回鼠籠。(2)環(huán)境記憶測試:在學(xué)習(xí)階段過去24小時后，將小鼠再次放回和第一天環(huán)境相同的恐懼箱待6min，不給予任何刺激，記錄小鼠在恐懼箱中凍結(jié)行為的持續(xù)時間s（Same Context）。(3)聲音記憶測試:在第一次刺激過去48小時后，改變恐懼箱內(nèi)的環(huán)境（Novel Context），視覺上，將黃燈變?yōu)榫G燈，墻面貼上有格子圖案的墻紙；觸覺上，將金屬底部變?yōu)槟举|(zhì)底板；味覺上，在周圍涂上檸檬汁改變氣味；另外實驗人員要變換，手套由藍色換為綠色。將小鼠放入新的恐懼箱中待3min，期間不給予任何刺激；3min后給予第一天的聲刺激，持續(xù)3min，觀察記錄小鼠的凍結(jié)行為持續(xù)時間。檢測記錄不同環(huán)境中小鼠靜止行為的總時間用于評估認知功能。本實驗選用以下參數(shù)：1.凍結(jié)的持續(xù)時間（s）：Duration of Freezing(s)。

記憶分為程序性記憶和陳述性記憶。程序性記憶又稱為內(nèi)隱性記憶或反射性記憶，是對運動技能、感知覺、程序和規(guī)則等的記憶，具有自主或反射的性質(zhì)，這種記憶形成緩慢，需要多次重復(fù)和演習(xí)才能完成。程序性記憶的完成不需要有意識的回憶過程，一旦形成即可保持較長時間。常見的程序性包括斯金納箱、觸屏獎賞、穿梭實驗等。在穿梭實驗中，給予某一特定信號（如燈光、聲音等），若動物在規(guī)定時間內(nèi)對不發(fā)生反應(yīng)，立即給予懲罰性刺激（電刺激為主），動物為了躲避電擊會穿梭至對側(cè)安全區(qū)（被動條件反射），經(jīng)過反復(fù)訓(xùn)練后（一般連續(xù)5d）則可形成將特定信號與懲罰性刺激結(jié)合起來的條件反射－主動逃避反應(yīng)（主動條件反射），是一種高級、復(fù)雜的聯(lián)想式程序性記憶的獲得與鞏固過程。

08

避暗實驗

該實驗裝置由暗室、明室兩部分組成。兩室之間有圓洞，可供小鼠通行，底部均鋪通電不銹鋼柵。造模后第12d進行該實驗，將小鼠背向洞口放入明室，動物通過洞口進入暗室受到電擊后取出，24h后重做測試，記錄動物300s內(nèi)首次遭到電擊時間即潛伏期遭受電擊次數(shù)即錯誤次數(shù)。

09

穿梭箱

實驗開始時首先設(shè)定實驗參數(shù)，包括安全期( 非條件刺激與條件刺激之間的間隔時間) 、條件刺激( 高頻率的穩(wěn)定聲音刺激或者閃光燈強光刺激) 時間、非條件刺激(電擊) 時間及強度、穿梭次數(shù)等。在記憶獲得階段首先把實驗鼠放入左側(cè)室，接近并面向端壁，適應(yīng) 5 min 后開始訓(xùn)練。穿梭實驗視頻分析系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)定好的程序，先給一個可以察覺的條件刺激，持續(xù)一定時間后，如果實驗鼠仍停留在同側(cè)，則再給一個非條件刺激。動物受到電擊后將從圓洞逃至對側(cè)一定時間后，對側(cè)再給予條件和非條件刺激，如此反復(fù)。每只鼠連續(xù)訓(xùn)練 10 d，每天穿梭幾十次。一次穿梭訓(xùn)練結(jié)束后，間隔一定時間開始下一次訓(xùn)練。經(jīng)過反復(fù)訓(xùn)練后，只給條件刺激，動物即逃到對側(cè)安全區(qū)以逃避電擊，此即形成了條件反射或稱主動回避反應(yīng)。全部訓(xùn)練結(jié)束后，計算機顯示出每次穿梭的軌跡，記錄大(小) 鼠的主動回避反應(yīng) ( active avoidance response，AAR，即動物在條件刺激后，非條件刺激到來之前就產(chǎn)生的穿梭) 次數(shù); 被動回避反應(yīng)(passive avoidance response，PAR，即實驗鼠在非條件刺激后才產(chǎn)生的穿梭) 次數(shù); 逃避失敗 (escape failure，EF，指實驗鼠在條件刺激和非條件刺激的過程中仍然停留在同側(cè)箱中) 次數(shù)。以 AAR 作為其學(xué)習(xí)記憶成績的主要評價指標，并計算主動回避反應(yīng)率(rate of AAR，ROA，即主動回避反應(yīng)次數(shù)AAR占穿梭總數(shù)N的百分比) ，統(tǒng)計ROA ＞ 0. 75(達標) 的動物的百分比。

操作條件反射根據(jù)條件刺激的不同，可分為操作式防御性條件反射和獎賞操作條件反射。操作式防御性條件反射是給以刺激信號（如燈光或聲音），隨即給予動物足部電擊刺激（懲罰性刺激），動物進行操作，踩踏板或拉杠桿，則能夠斷開電路以避免或終止電擊，這樣通過訓(xùn)練，使動物能夠結(jié)合刺激信號，習(xí)得通過操作行為預(yù)防或終止傷害性刺激（如電刺激）建立操作條件反射。獎賞操作條件反射以能引起獎賞效應(yīng)的物質(zhì)（食物、糖水等中性強化物質(zhì)）作為非條件刺激信號，動物通過對踏板的偶然觸碰，發(fā)現(xiàn)了踏板操作能獲得獎勵物質(zhì)（固體或者液體物質(zhì)），多次之后，最后動物學(xué)會了踏板獲得獎賞這一行為，形成簡單的操作行為反應(yīng)－結(jié)果之間的操作條件反射。

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