学习说| 浅谈学习记忆、药物成瘾、焦虑抑郁行为学实验
动物行为学是研究动物行为一门学科。随着脑科学研究的不断发展，常研究动物对环境和其他生物的互动等问题，从而探究动物的情绪表达、社交行为、学习行为等行为与内在调控机制和神经环路的内在联系。 由于动物学习和认知等方面的研究与神经科学的相关性，对促进仿生学、生理学、心理学、遗传学、进化论等学科的发展也具有不可估量的意义。
行为是基因与环境相互作用的结果。基因的变化（如转基因，基因敲除或下调等）最终表现为与基因相关的行为变化；环境的变化（如声、光、电的刺激和药物的处理）不仅其本身可直接影响动物的行为，而且可通过对相关基因的影响而改变动物的行为。作为一门经验性学科，实验方法尤为重要。
动物行为学实验主要有学习记忆类、药物成瘾类、抗焦虑抑郁类、抗疲劳类、神经精神类、痛觉测试类共六大类。其中抗焦虑抑郁类又可作为大部分动物行为学实验的前置实验，作为每一组动物的焦虑度的一个评判。
1.实验介绍
1.1学习记忆类 学习记忆类实验要求实验动物与实验员之间已经建立熟识的条件，保证实验员与动物的接触不会对实验动物产生试验中的干扰因素。
1.1.1 Morris 水迷宫
水迷宫是目前公认的空间学习记忆功能评价方法
构成：盛水圆形容器和一个平台组成。
经典水迷宫所检测的是动物在多次的训练中，学会寻找固定位置的隐蔽平台，形成空间位置认知、空间参考记忆。
相关实验：空间学习、痴呆/阿尔兹海默症、早衰/早老、脑卒中/缺血、脑震荡、药理、神经递质应激、信号通路等
实验方法：整个实验过程分为隐藏平台获得实验（hidden platform acquisition training）和空间搜索实验（probetrial testing）两部分隐藏平台获得实验：用于测量动物在水迷宫中的学习和记忆能力。实验时间：4天。实验前动物自由游泳2分钟。实验训练每天进行4次，每次60秒，随机从东、南、西、北四个入水点选择一个，将实验动物面壁放入水中，记录实验动物寻找并爬上潜伏平台所需时间即逃避潜伏期（escape latency）。如果实验动物在60秒内未找到平台，由实验者将其引导至平台，逃避潜伏期记为60秒；然后使实验动物在平台上停留20s。每次训练之间和训练完成后，迅速将实验动物洗净擦干，放在热源附近，防止动物体温过低。每只实验动物共计训练16次。计算每天各组4次逃避潜伏期的平均值。
空间搜索实验空间搜索实验：用于测量实验动物对平台空间位置的记忆保持能力。第5天撤除平台，任选一个入水点将实验动物放入水中，动物在水中游泳60s，测量以下参数：动物在原平台所在象限和其他各象限的游泳时间；在20%边缘区、40%边缘区和中心区游泳路径的长短，以分析动物搜索策略的异同；平均游泳速度；穿越原平台位置的次数。
1.1.2 T/Y迷宫
工作记忆：空间定位、路径判断
构成：三个闭合臂呈T/Y字分布
利用啮齿类动物对新异环境天然探究的自然习性，结合食物奖赏降低学习成本。
相关实验：空间记忆、痴呆/阿尔兹海默症、早衰/早老、脑卒中、脑震荡应激、神经递质、药物、信号通路等。
1.2 抗焦虑抑郁类
抗焦虑抗抑郁类药物实验最好配合旷场实验以便区别中枢兴奋和抗抑郁效果
1.2.1强迫游泳
评价动物抑郁水平
构成：透明水桶
生存驱使动物游泳、挣扎，试图逃离当前的环境。但不断尝试仍无法摆脱，因而放弃不动。
相关实验：应激、抗抑郁药物
实验方法：当大鼠或小鼠放进一个有限的空间使之游泳，开始时拼命游泳力图逃脱，很快就变成不动状态——仅露出鼻孔保持呼吸，四肢偶尔华东以保持身体不至于沉下去。这是动物放弃逃脱希望的表现，属于行为绝望。大多数抗抑郁药，在急性亚处理的条件下（24小时内2~3次给药），可以有效对抗不动状态，使实验动物游动起来雄性大鼠，体重180-200克，实验前一天单笼饲养。将动物分组为实验组和对照组，实验分为两天进行，第一天单只大鼠放进水中让其游15分钟，取出后在32℃温室烤干，归笼。给药组可以是两次实验前给，也可以只给在第二次实验前。经过24小时后，再次实验记录放入缸中游泳5分钟之内的累加不动状态时间。
1.2.2 高架十字迷宫
评价啮齿类动物焦虑水平
构成：两个开放臂，两个闭合臂呈十字交错
模拟动物面对未来的不安和担忧情绪，通过动物在开放臂中所处的时间长短来衡量动物的焦虑水平
相关实验：情绪、药物成瘾、应激、抗焦虑药
1.2.3黑白箱/条件位置偏爱
用于检测焦虑、成瘾水平
构成：分黑白/条纹区分两个隔间
由于动物的趋暗性，正常情况下动物倾向于在暗室，或者由于药物作用偏爱特定隔间。
相关实验：焦虑情绪、药物成瘾、应激、脑卒中
1.2.4 旷场实验
实验方法：
将实验动物放置于顶部开口的长方形实验盒内，盒上覆盖玻璃。实验盒底部虚拟划分为若干个大小相同的区域（以被试动物的体型为准），记录实验动物进入各个区域的次数，各个单位时间内的直立次数。
根据动物昼夜节律，进行150分钟的旷场行为实验。实验结束后，将实验动物放回饲养笼休息。次日相同时间（或者预实验测量证明的活跃程度无显著差异的的相同时间），再次重复旷场实验。
旷场实验系统是观察研究实验动物神经精神变化、进入开阔环境后的各种行为，例如动物对新开阔环境的恐惧而主要在周边区域活动，在中央区域活动较少，但动物的探究特性又促使其产生在中央区域活动的动机，也可观察由此而产生的焦虑心理。中枢兴奋药物可以明显增加自主的活动而减少探究行为，一定剂量的抗精神病药物可以减少探究行为而不影响自主活动此外旷场实验还可用于学习记忆分析，通过计算直立—时间曲线图中的直立－时间曲线下的面积（area under curve，AUC），并比较实验AUC下降的百分比来分析实验动物对环境的适应能力。AUC 下降幅度越大，说明实验动物对于环境的记忆越深刻。
2.动物模型构建：
在脑科学基础研究领域中，脑内给药已经成为大多数动物行为学模型构建的重要环节，比如注射病毒、细胞、蛋白分子、药物、标记染料探针等，根据实验设计，常见有两种给药方式：单次注射给药和多次反复给药（慢性给药），前者通常采用微量注射器（如下图，左），后者采用套管（如下图，右）来实现。无论哪一种方式，均具有操作简单、动物微创（或无创）、注射精准等优点。
3.实验准备与操作
3.1仪器设备与配件：
异氟烷气体麻醉系统（包括定位仪专用麻醉面罩和气体回收系统）、脑立体定位仪、显微镜、冷光源、保温装置（电子或水浴保温）、颅骨水平校准器、颅钻（包括钻头）、颅钻夹持器、套管、套管夹持器、PE管、小螺钉、微量注射泵、微量注射器、拉制仪、玻璃管、手术器械包、大小鼠剃毛器、凝血器、手术垫、快速灭菌器
3.2试剂：
碘伏、酒精、酒精棉球、干棉球、生理盐水、牙科水泥（牙托水和牙托粉）、抗生素、异氟烷【注射药物、病毒】
3.3颅内药物或病毒注射：
利用颅骨上Bregma和Lambda两点作为参考点制定三维坐标系统，来确定大脑各个神经结构的位置，以便在非直视暴露下对其进行定向的记录、刺激、损毁、药物注射等研究。
4.视频追踪分析系统：
全新一代的行为学视频追踪系统！SMART 3.0，Panlab最新版本的视频分析软件是将用户操作体验与产品性能完美结合的全球优质产品，被广泛应用于医学实验和神经研究领域。利用Panlab自主研发的高级视频分析技术，SMART提供了轨迹跟踪（trajectories）、三点分析、活动量（Activity）分析、事件记录、社交活动等功能。SMART 3.0把软件的便利性和强大功能性结合在一起并发挥到了极致！
• 每个实验文件夹包含了所有的信息：设置、区域定义 数据库、计划表、用户自定义的分析报告……
• 可批量对实验数据进行分析！
• 分析结果可直接导出为Excel®表格，便于进一步的数 据分析！
•可记录分析动物的移动轨迹、速度（平均、最大、最 小）、距离、时间、起始点、停留时间、时间比例、 头部朝向、身体伸展、站立、潜伏期、区域转换等200多个实验指标。
5.实验模块举例
实验目的 | 实验方法 | 产品 |
焦虑、运动能力 | 旷场 | Panlab Smart 3.0 |
焦虑、抑郁 | 高架十字迷宫 | |
焦虑、成瘾 | 条件位置偏好 黑白箱 | |
抑郁 | 强迫游泳 | |
社会交互、新物体识别 | 社会交互 |
想了解瑞沃德更多品牌信息，
请关注瑞沃德官方微信：