动物行为学实验—Morris水迷宫实验

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。本实验由美国科学家Richard GMMorris于1981年建立。最初用于研究脑内结构对学习和记忆的调节作用，后来逐步发展成为目前最为常用的评价动物学习与记忆的模型。Morris水迷宫被广泛被广泛应用于学习记忆、老年痴呆、药效评价、药理学、神经生物学等多个学科。

实验原理

水是啮齿类动物非常厌恶的刺激或环境。实验动物（大鼠、小鼠）在水池中就会急于寻找逃路。它们的习性为在水池四周寻找出口逃避，但深而光滑的垂直池壁阻碍了这种企图。实验中设置的水下平台可提供鼠栖身的场所。但在巨大的水面上，强迫游泳的动物不能看见平台。它们若要快速找到平台而避免淹没就必须利用环境中的线索进行定位。从而检测了实验动物记住环境中的线索及其与平台位置关系而对平台进行定位的能力（学习、记忆以及空间认知等能力）。

学习和记忆理论模型

实验设备

赛昂斯Morris水迷宫实验设备包括一个灰色或黑色圆形水池（直径150cm，高60cm；一台跟踪摄像机以及摄像机相联的计算机。池内盛水，深50cm，水温为摄氏22~24℃。平台置于水面下2cm（小鼠为1cm）。在水中加入奶粉或牛奶将水搅浑以免让动物看清水下平台。摄像机位于水池中央上方200cm，可记录动物的位置、游泳距离和时间（从而可计算出游泳速度）以及游泳路径等。房间周围墙壁上贴上色彩鲜明、形状不同的图画用为迷宫外暗示（extra-mazecues）。

实验方法

分为获得性训练、探查和对位训练3个过程。

1获得性训练（Acquisition phase）

理论上将水池分为4个象限，站台置于其中一个象限区的中央。

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(probe trial 1)

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（原先放置站台的象限）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（reveral phase）

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（probe trial 2）

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。

注意事项
1．对比食物驱动的模型（如放射臂迷宫），水迷宫实验的最大优点在于，动物具有更大的、逃离水环境的动机。而且不必禁食，特别适合老年动物的测试。加上它对衰老引起的记忆减弱尤其敏感，因此，水迷宫最常用于老年动物记忆的研究。

2．如用小鼠，除游泳池尺寸约为大鼠的50%以外，平台直径也较少（7.5cm）。实验方法与大鼠类似，但训练周期较短。一般获得性训练3天共训16次（第一天4次，后两天每天6次；两次训练之间的间隔5~10min，第四天为探查训练，第五、六天为对位训练，每天训练六次，第七天为第二次探查训练。

3.如用肉眼观察，在所有试验过程中试验着始终坐在同一位置，距离泳池最近的边缘约60cm。

4．每天在固定时间测试。操作轻柔，避免不必要的应激刺激。

5．当与其他同类实验相比较时，要注意到动物的性别、品系、泳池的尺寸和水温等多种因素对实验结果的影响。此外，当以游泳速度作为观察指标时，要考虑到动物的体重、年龄以及骨骼肌发育状况等对游泳速度可能造成影响。

6．用老年动物进行实验时，应确认动物的游泳能力和视力不因年龄增大而影响行为操作。其方法如下：将平台露出水面以使动物能够看见平台。动物放入泳池后如毫无困难地直接游向平台，说明动物的游泳能力和视力均正常，可以开始实验。

7．游泳对动物是一个较大的应激刺激，可引起神经内分泌的变化。这些变化可能对实验结果造成干扰。对老年动物，严重时可诱发心血管疾病而导致卒中甚至死亡。因此，必要时可将动物多次放入泳池或适当延长其游泳时间以增加动物对游泳的适应能力。

8．当用牛奶或奶粉搅浑泳池的水时，要定期换水以免水腐败变质。

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。

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。