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新物体识别、旷场实验对小鼠认知行为的影响机制(二)

2020.6.22

Ø 结果

2.1实验动物数量分析由于周期短,实验几乎不对动物造成应激、饥饿方面的影响及体力消耗,全部47只小鼠无中途脱失及死亡,所有动物的数据都进入了结果分析。

2.2旷场实验结果  老年雌鼠和雄鼠的平均周边时间比各自的青年鼠显著性延长[F(1,21)=9.96,P<0.01;F(1,21)=8.42,P<0.01]。这些不同主要是年龄效应所致[F(1,45)=17.44,P<0.01],而性别的影响较小[F(1,45)=2.99,P=0.091]。年龄和性别的相互作用极小[F(1,45)<1]。

年龄和性别都不影响小鼠的跨格数[F(1,45)=2021,1.09;Ps>0.05],年龄和性别的相互作用对跨格数也无效应[F(1,45)<1]。然而,“单性别”方差分析表明老年雌鼠的探索运动活性(locomotor activity)显著低于青年雌鼠[F(1,21)=4.87,P<0.05],但是,“单年龄”方差分析显示老年雌雄小鼠间的跨格数差异无显著性意义[F(1,21)=2.08,P>0.05]。

2.3新物体再认实验结果  两因素方差分析表明TTTR和TTTE不受年龄[F(1,45)=2.21,1.09;Ps>0.05]和性别[F(1,45)=0.24,2.78;Ps>0.05]的影响,但受年龄性别相互作用的强力影响[F(1,43)=18.39,8.02;Ps<0.001,0.01]。进一步的“单性别”方差分析和“单年龄”方差分析显示老年雌鼠的TTTR和TTTE显著短于青年雌鼠[F(1,21)=14.08,9.34;P=0.001,<0.01]和老年雄鼠[F(1,22)=14.03,6.84;P=0.001,<0.05],但青年雌鼠比同龄雄鼠有较长的TTTR[F(1,21)=6.08,9.34;P<0.05]和类似的TTTE[F(1,21)=1.31,6.84;P>0.05]。然而,年龄、性别和年龄与性别的相互作用并不显著影响PI01和PI02[F(1,45/43)<1]。

对于优先指数,当所有动物一起分析时,重复测定方差分析表明PIn 显著高于PI01或PI02[F(1,46)=18.77,14.81;Ps<0.001]。提示在敞口场地内,昆明小鼠有记住熟悉物体并习惯于优先探索新物体的能力。影响该效应的年龄[F(1,45)=3.97, P=0.052]而不是性别[F(1,45)<1]和年龄与性别的相互作用[F(1,43)<1]。两因素方差分析表明年龄[F(1,45)=6.41, P<0.05]显著影响PIn,而性别[F(1,45)<1]和性别与年龄的相互作用并无影响[F(1,43)<1]。“单性别”方差分析显示老年雌鼠比青年雌鼠的PIn显著要小[F(1,21)=4.47,P<0.05]。

2.4主因子分析样本适合度的KMO值(Kaiser-Meyer-Olkin measure of sampling adequacy)为0.665(>0.05),并且在Bartlett球形假设中P<0.001,说明本研究中所选择的指标适合进行主因子分析。结果获得了3个有显著意义的因子。旋转于各因子上的不同变量的成分负荷。在任务内,新物体再认任务的5个指标分属于3个不同的因子,即训练期和实验期的探索总时间旋转于因子2,训练期对物体1和物体2的优先指数旋转于因子1但方向相反,而实验期对新物体的优先指数旋转与因子3;旷场任务的2个指标均旋转于因子3,方向也相反。在任务间,新物体优先指数和周边时间同旋转于因子3而方向相反,和跨格数也同旋转于因子3而方向相同。

Ø 讨论

3.1 老年小鼠的移动探索活性旷场任务是频繁应用于衰老小鼠行为学研究的任务之一[1,2,12]。本文的结果显示由跨格数代表的移动探索活性在老年雌鼠比青年雌鼠低。使用旷场或光束活性系统,以前的研究报告了其他许多株的衰老小鼠的移动探索活性降低[2,4,12]。代表移动探索活性的探索行为主要是沿场地的侧墙进行的,尽管有一个新奇物体(一个用于激发小鼠好奇心的彩色纸盒)位于场地中央。两性老年昆明小鼠的周边时间明显长于各自的青年鼠,提示老年昆明小鼠的焦虑性高于青年小鼠。这与老年大鼠和中至老年雌雄NMRI小鼠在高架十字迷宫中的观察一致。作者认为,老年昆明小鼠移动探索活性的降低很可能是焦虑性增加所致,而不是像其他研究者在对老年OF1和NMRI雌鼠进行研究时特别提到的那样是由于探索活动减少、好奇心降低和体能下降所致,因为尽管雌雄老年昆明小鼠的焦虑性均增加,只有老年雌鼠的移动探索活性降低。本文的老年昆明小鼠在旷场中表现出类似焦虑性的结果与老年C57BL/6NIA小鼠在高架十字迷宫中表现出的结果稍有不同,即17 月龄C57BL/6NIA雌鼠(该株的中年小鼠)比同龄雄鼠和青年(5月龄)雌鼠更焦虑。然而,老年鼠(25月龄)的焦虑性与青年鼠相似。由于小鼠的旷场行为与小鼠的食物储藏行为有一定的类似性,所以,昆明小鼠的旷场行为年龄相关性改变可能受其年龄相关性食物储藏行为改变的影响。

3.2老年昆明小鼠非空间认知能力的改变在本研究中,作者用了新物体再认任务来测定昆明小鼠非空间学习记忆能力是否随衰老而改变。该任务是海马依赖性任务之一,并且很少用于衰老小鼠认知能力的评价。老年雌鼠比青年雌鼠的PIN小,提示老年雌雄昆明小鼠的非空间短期记忆的某个方面有损害。最近,不同探索时间对PIn的效应已得到研究。为了获得PIn,已有人推荐总探索时间要累计到相同水平。在老年雌鼠,尽管过短的探索时间对老年雌鼠认知功能损害产生了效应的可能性不能完全排除,老年雌鼠在新物体再认任务中的较差表现很可能还是源自自身的认知功能损害。其理由是:尽管老年雌鼠在受训期和实验期的探索总时间确实要短于青年雌鼠,但两组小鼠在受训期在物体1和物体2上各花了50%的时间。在实验期,尽管青年雌鼠在新物体上花去了67%的时间(Pin=0.667),但老年雌鼠花在新物体上的时间仅56%(Pin=0.556)。这提示老年雌鼠可能由于认知能力损害而不能区别熟悉物体和新物体,从而导致花在新物体上的时间过少。

3.3 认知任务中性别的差异在各种不同的种属,空间学习记忆能力的性别差异已充分证明。在八臂辐射状迷宫任务中,青年雌鼠的成绩比雄鼠好。对于正常衰老的小鼠,很少有资料直接显示认知能力下降的性别差异。Frick等已经发现17月龄雌性C57BL/6NIA小鼠在Morris中表现出更多的空间参考记忆损害,但25月龄小鼠并无性别差异。本文结果提示某些非空间认知能力,如新物体再认能力的年龄相关性下降,在雌性要比雄性出现早。值得提及的是像以上讨论的那样,本实验中所显示的性别和年龄相关性非空间的学习记忆损害也许是雌(群养)雄(单养)小鼠之间不同的饲养环境所致。然而,饲养效应可能不是主要的混杂因素。其理由是:1年龄相关性学习记忆能力的损害仅发生在群养的老年雌鼠而不是单养的老年雄鼠身上。2在新物体再认任务中,老年雄鼠的成绩优于老年雌鼠。3单养的青年雄鼠的成绩好于群养青年雌鼠。当然,最后的结论尚需单养或群养雌雄鼠才能获得。

3.4 任务内和任务间指标的相互关系主因子分析已用于研究老年和青年小鼠以区别属于不同学习记忆任务指标的性质,但它并未用以区别学习记忆任务和感觉运动任务指标的性质。本文的结果显示新物体再认任务内的指标测定的可能是认知功能的不同方面,旷场任务则测定的是感觉运动功能方向相反的方面。一些以前的研究试图确定不同行为任务组内任务间的相互关系,但所获的结论是相互抵触的。在一个任务组内,仅发现17~22 月龄NMRI小鼠较高的旷场运动活性与其在Morris水迷宫内的成绩负相关。在另一研究中,又发现了许多任务间的相互关系。在本文的任务组内,旷场测定的是移动探索活动成分。显然,新物体再认任务也由明显的移动探索成分。

结论:本文的结果显示,新物体再认的与旷场跨格数正相关,而与周边时间负相关。这提示昆明小鼠的移动探索活性越强,新物体再认能力也越强。与此相反,昆明小鼠的焦虑性越大,其新物体再认能力也越差。


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