大鼠行为运动及Morris水迷宫空间学习记忆的影响机制
【实验概述】：
热性惊厥 ( febrile seizures , FS) 又称高热惊厥(hyperthermic seizures) , 是儿科最常见的急症之一 ,一般认为热性惊厥临床经过及预后良好。临床研究发现热性惊厥和颞叶癫 有一定联系 ; 动物实验证实热性惊厥可导致海马 CA1 、 CA3 区神经元缺失和胶质增生。热性惊厥损害性研究已受到国内外学者的重视。 2002 年 8 月 , 我们采用热水浴法建立热性惊厥大鼠模型 , 从实验角度探讨热性惊厥对大鼠运动行为以及学习记忆能力的影响。
Morris水迷宫（Morris water maze, MWM）实验（型号是XR-XM101）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。
【摘要】：目的 探讨大鼠行为运动及Morris水迷宫空间学习记忆能力的影响机制。方法 6 0只雄性SD大鼠随机均分为热性惊厥组 (FS) ,发热对照组 (FG)及正常对照组 (NG)。动态观察各组大鼠在斜板试验、悬吊试验、旷场活动试验中行为运动的变化以及在Morris水迷宫中空间学习记忆能力的改变。结果 在斜板试验中 ,大鼠转体时间为FS组 (9 1± 2 6 )s ,FG组 (5 3± 2 1)s,NG组 (5 3± 2 0 )s,FS组和其他两组比较差异存在显著性 (P 0 0 1) ;悬吊试验中 ,大鼠的悬吊时间分别为FS组 (33 4±18 1)s,FG组 (5 0 1± 2 0 3)s,
【关键词】：行为 动物 记忆 迷宫学习 Morris水迷宫
材料与方法
一、实验动物及分组
21 日龄雄性 SD 大鼠 60 只 , 体重为 ( 50 ± 5 ) g ; 大鼠按1～60编号 ,采用随机数字法随机均分为热性惊厥组( FS ) 、发热对照组 ( FG ) 、正常对照组 (NG ) ,每组大鼠
数目均为 20 只 ; 各组均于 ( 20 ± 3) ℃温度下饲养 ,自由进食饮水。
二、热性惊厥模型
1. 模型建立 : 采用热水浴法建立热性惊厥大鼠模型 ,具体方法为 : 将 FS 组大鼠放入一透明玻璃筒中 ( 直径 10 cm ,高 50 cm) ,该玻璃筒下部有多个小孔和外部相通 ; 将筒竖立于恒温水浴箱 (100 cm × 70 cm × 50 cm ) 中 ,通过向玻璃筒底垫放橡胶垫片以调节筒中水的深度 , 以大鼠沿筒壁站立时仅露出头部为准 ; 每只大鼠上、下午均用该方法诱发惊厥 1 次 ,连续 5 d 共 10 次 ; 观察惊厥的发生并记录惊厥发生的潜伏期、级别、持续时间和惊厥发生即刻大鼠的直肠温度。FG 组大鼠以同样的方法在热水中浸浴 2 min 而未发生惊厥。 NG 组不进行任何处理。
2. 惊厥级别 : 惊厥级别参照 Jiang 等[ 1 ]的标准 :0级 ,未发生抽风 ;1 级 ,面部抽动 ;2 级 ,点头 ;3 级 , 前肢阵挛抽搐 ;4 级 ,全身强直 ;5 级 ,全身强直阵挛。
三、运动行为研究
1. 斜板试验 ( inclined plane test , IPT ) : 将大鼠按头向下的方向置于 45 °倾斜的木板上 ,记录大鼠本能地转体为头向上所需的时间 ,记录时间单位为 s 。
2. 悬吊试验 (over hanging test ,OHT ) : 使大鼠双前肢抓住一悬空 ( 高度 50 cm) 的水平铜棒 ( 直径015 cm) , 记录大鼠由放置至掉下的时间 , 记录时间
单位为 s 。
3. 旷场活动试验 ( open field test , OFT) : 将一60 cm × 60 cm × 60 cm 的无顶木盒底部等分为 36 个小方格 ,大鼠放置于木盒底部的中央 , 记录 30 s 内大鼠活动经过的格子数。记分标准为 : 大鼠 1/ 2 以上身体进入相邻方格记 1 分 ,后肢性站立记 1 分 ,合计为其总分。
以上测试于热水浴后 1 h 非连续测试 5 次 , 取其均值为当日成绩。
四、 Morris 水迷宫试验 ( Morris water maze test ,MWMT )
1. Morris 水迷宫组成 :Morris 水迷宫全套设备由上海欣软信息科技有限公司提供建成。
水 迷 宫 由 圆 形 水 池 ( 直 径 160 cm , 高50 cm ) 、 图象采集系统 ( 摄像头) 以及SuperMaze操作分析系统( 微机及软件) 组成。圆形水池被通过圆心的两条假想垂线划分为 4 个象限 ,并在池壁外侧相应处标记。在其中一个象限的正中水域内放置一个圆形透明站台 ( 直径 10 cm ,高 28 cm) ,站台隐于水面下2 cm处 ,水温保持于 24 ℃左右。
2. Morris 水迷宫试验程序 : ( 1 ) 定位航行试验(place navigation test ,PNT ) : 试验前一天使大鼠在水池内自由游泳 2 min ,以熟悉环境。试验时间共 5 d ,每天上、下午各进行 4 次 ( 每只大鼠随机从每个象限的中点面壁式入水 1 次) ,图象采集系统及分析系统自动记录保存大鼠的运动轨迹、找到站台的潜伏期( escape latency) 、游泳时间、游泳速度、游泳距离及寻找站台的搜寻策略等信息。如果 120 s 仍未找到站台 ,由操作者将大鼠引上站台休息 4 s 并将潜伏期记为 120 s 。( 2 ) 空间探索试验 ( spatial probe test ,
SPT ) : 于第 5 日上午完成 4 次定位航行试验后 ,下午第 5 次试验时将站台撤除 , 选定和站台区域相对的象限的中点为入水点 ,记录大鼠在 120 s 内为搜寻站台而穿过站台区域的次数、时间比例及搜寻策略。
3. 搜寻策略 ( strategy) : 大鼠搜寻站台的策略分为直线式 ( straight ) 、趋向式 ( taxis) 、随机式 ( random)和边缘式 ( marginal ) 。直线式指以入水点与站台中点的连线为中轴线 , 大鼠在一定的范围内沿近似于直线的运动轨迹搜寻站台 ; 趋向式类似于直线式 ,只是偏离上述的中轴线较多 ,运动轨迹较长 ; 边缘式是以大鼠运动区域的中点为圆心 ,取一定半径做圆 ,大鼠的大部分运动轨迹均落在圆以外 , 近似于大鼠沿池内壁做环绕站台的边缘运动 ; 随机式指不符合以上任意一种搜寻策略的运动方式。从搜寻站台的效率来看 ,四种策略的优劣次序依次为直线式、趋向式、随机式、边缘式。
