Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)則

目 錄

一、實(shí)驗(yàn)原理（水迷宮的發(fā)展史，以及簡單的實(shí)驗(yàn)原理和應(yīng)用領(lǐng)域，以及在我國的發(fā)展情況和國內(nèi)外的主要廠家）

二、Morris水迷宮的組成（主要分為硬件和圖像采集，軟件）

三、硬件準(zhǔn)則（國內(nèi)外文獻(xiàn)提及到的硬件準(zhǔn)則，我們主要針對國內(nèi)文獻(xiàn)提及到的）

四、實(shí)驗(yàn)流程準(zhǔn)則（實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)）

五、統(tǒng)計(jì)方法學(xué)準(zhǔn)則（遵循統(tǒng)計(jì)學(xué)原理）

六、評(píng)價(jià)指標(biāo)的準(zhǔn)則（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的解釋）

七、實(shí)驗(yàn)適用范圍準(zhǔn)則（實(shí)驗(yàn)適用四個(gè)領(lǐng)域，與水迷宮的10個(gè)優(yōu)點(diǎn)）

八、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

以下準(zhǔn)則僅供實(shí)驗(yàn)參考，行為學(xué)實(shí)驗(yàn)必須依據(jù)自身的實(shí)際課題來恰當(dāng)安排實(shí)驗(yàn)。

一、實(shí)驗(yàn)原理

20世紀(jì)80年代初,英國的心理學(xué)家Morris和他的同事利用大鼠在盛有水和牛奶混合物的不透明水池中搜索目標(biāo)物的方法,研究大鼠的海馬等腦區(qū)受到損害后的學(xué)習(xí)、記憶和空間定向以及認(rèn)知能力時(shí)取得了令人矚目的結(jié)果。這種裝置不但構(gòu)思新穎、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理以及方法簡便和實(shí)用,而且便于觀察和記錄動(dòng)物入水后搜索藏在水下平臺(tái)所需的時(shí)間、采用的策略和它們的游泳軌跡,從而可分析和推斷動(dòng)物的學(xué)習(xí)、記憶和空間認(rèn)知等方面的能力。雖然起初的實(shí)驗(yàn)對象為大鼠，但此后該迷宮系統(tǒng)成為評(píng)估嚙齒類動(dòng)物空間學(xué)習(xí)和記憶能力的經(jīng)典程序，廣泛運(yùn)用于神經(jīng)生物學(xué)、藥理學(xué)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究中。它能較客觀地衡量動(dòng)物空間記憶、工作記憶以及空間辨別能力的改變。因此,這種研究方法很快就引起各國神經(jīng)科學(xué)家的關(guān)注,并將此法稱為Morris水迷宮法。國外有許多生產(chǎn)Morris水迷宮的公司，比如說德國的TSE公司，美國的Sandiegoinstruments公司、德國Biobserve公司等等；20世紀(jì)80年代末,中國科學(xué)院心理研究所建立了我國di一個(gè)Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)室,并于90年代初建立了Morris水迷宮圖像自動(dòng)采集和處理系統(tǒng)。國內(nèi)隨后出現(xiàn)了許多Morris水迷宮生產(chǎn)廠家，比如說有上海洛維、上海欣軟等等，但是從到國內(nèi)，Morris水迷宮的硬件設(shè)備，軟件系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)方法，以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法都不盡相同，因此，從Morris水迷宮法的發(fā)明到現(xiàn)在已有20余年的歷史了，應(yīng)該制定一套比較標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)則了。

二、Morris水迷宮的組成

Morris實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由水迷宮裝置、水迷宮圖像自動(dòng)采集和軟件分析系統(tǒng)組成。

1、Morris水迷宮裝置:主要由盛水的水池和一個(gè)可調(diào)節(jié)高度和可移動(dòng)位置的站臺(tái)所組成。

2、水迷宮圖像自動(dòng)采集和軟件分析系統(tǒng):該系統(tǒng)的主要部件為攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)和圖像采集卡等。這種系統(tǒng)有多種型號(hào),但工作原理和流程大致相似:攝像頭采集大鼠游泳圖像(模擬信號(hào))輸入到計(jì)算機(jī)中的圖像采集卡進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換,大鼠游泳的模擬圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像儲(chǔ)存于硬盤中,將數(shù)字圖像進(jìn)行圖像分析得到有關(guān)的測試參數(shù)。軟件分析系統(tǒng)能自動(dòng)地采集動(dòng)物的入水位置、游泳的速度、搜索目標(biāo)等所需時(shí)間、運(yùn)行軌跡和搜索策略等參數(shù),并可將所采集的各種資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

三、硬件準(zhǔn)則要求

1、水池和站臺(tái)：對于水池的大小，存在一個(gè)人為選擇的問題，看起來應(yīng)該統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，其實(shí)并不容易。但是有個(gè)原則就是水池不能太小，站臺(tái)也不能太大。Morris初（1981年）用于大鼠的水池是直徑1.32米、高為0.6米，水池的水深為0.40米;但后來（1984年）改為直徑2.14米、高0.4米，水池的水深為0.25米。對于小鼠的實(shí)驗(yàn)水池，文獻(xiàn)中介紹的迷宮直徑差異巨大，小到0.6米, 大到2.0米。一般而言，過小的水池使小鼠爬上平臺(tái)的偶然性增加，任務(wù)難度減小。過大的水池會(huì)使小鼠游泳路徑延長，體力消耗過大，爬上站臺(tái)的機(jī)率減少?，F(xiàn)在國內(nèi)文獻(xiàn)中所用水迷宮水池大多數(shù)為大鼠1.6m或1.8m居多，而小鼠一般為1m或1.2m，高0.5m。站臺(tái)一般為圓形，直徑可分為大鼠12cm,小鼠6cm,表面粗糙，高度一般為30cm。國外文獻(xiàn)中所用水迷宮水池大多數(shù)為大鼠1.8m或2.0m居多，高0.6m,站臺(tái)直徑10cm；而小鼠一般為1m到1.5m，高0.3m站臺(tái)直徑5cm。國內(nèi)尺寸能統(tǒng)一么？如何定標(biāo)準(zhǔn)？

• 水溫：水的溫度要求實(shí)驗(yàn)過程中恒溫。大鼠溫度范圍一般為25± 1℃，小鼠可能低些在18~22℃。有文獻(xiàn)報(bào)道，對小鼠進(jìn)行了水溫對迷宮成績影響的觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)27~28℃組的小鼠成績差，而17~18℃組和21~22℃組小鼠的學(xué)習(xí)成績沒有區(qū)別，所以，我們推薦小鼠水迷宮的實(shí)驗(yàn)用21~22℃水。水溫對潛伏期影響很大，特別是大鼠，如果溫度過高，大鼠在游幾次后漸漸適應(yīng)了迷宮環(huán)境，它就會(huì)把迷宮當(dāng)“浴盆”了，放進(jìn)去以后，就漂浮不動(dòng)；如果水溫過低，大鼠體溫下降很快，體力也會(huì)耗散太多，大鼠游泳能力不能堅(jiān)持很久，就會(huì)出現(xiàn)游幾次潛伏期突然增大的現(xiàn)象。甚至有些老鼠會(huì)出現(xiàn)較明顯的應(yīng)激反應(yīng)，比如說會(huì)出現(xiàn)抽筋，腹瀉現(xiàn)象。水溫一般保持25度左右，另外氣溫也會(huì)導(dǎo)致水溫偏差過大，應(yīng)人為的調(diào)節(jié)水溫。所以就要求在水池的底部裝有可以恒定保持水溫的加熱棒或者其他加熱裝置了。
• 光源：要保證水池水面上沒有光影，主要是要避免光線在水面的反射問題，以免留在水面的光照影子被軟件的采集系統(tǒng)將光影和鼠的影子混淆；如果是白色的水池背景，就可以在水池上方用兩根條形的發(fā)散日光燈，這樣可以減少反射光在水面的背影；如果是黑色的水池背景，就在水池四個(gè)象限的上方放置4個(gè)60瓦的燈泡或25瓦的管燈，不用功率特別大的燈。燈泡的高度應(yīng)該足夠高，不能被攝像頭捕獲到。另外還可以在水池四周裝一圈簾子（顏色一般是黑色、淺藍(lán)色或者白色），這樣可以將光的影子擋住，又保持一定的透光度。同時(shí)也可以減少外界的人站在水池旁邊某個(gè)地方或走來走去，對大鼠形成一個(gè)不定的空間參照物。
• 空間線索（參照物）：水池應(yīng)該置于一個(gè)較大的房間內(nèi)，池壁上懸掛兩個(gè)以上物體作為近距離視覺參照物，并在水池外房間內(nèi)有多種遠(yuǎn)距離視覺參照物。比如幾何圖形（正方形、三角形、圓形等）懸掛于水池以外的墻上，高度是必須讓大小鼠在游泳的時(shí)候看的見的范圍，所以應(yīng)該在其視平線以上，這些幾何圖形可以是寬5cm至15cm塑料板制成，高度是必須高過站臺(tái),可以用1m的線掛在水池周圍；這些幾何圖形一般涂成黑色，因?yàn)閲X類動(dòng)物對黑色比較敏感；這些幾何圖形一般不少于3個(gè)。另外實(shí)驗(yàn)室環(huán)境是一個(gè)十分重要的因素,實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備、儀器、工作臺(tái)、椅子、門窗和燈具等陳設(shè)的位置和實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)所站立的位置都可能被大小鼠看見，如果移動(dòng)會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因?yàn)閯?dòng)物有時(shí)會(huì)常常利用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)固有的環(huán)境作為它搜索目標(biāo)時(shí)的參照物。

四、實(shí)驗(yàn)流程準(zhǔn)則

Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)主要測定空間學(xué)習(xí)記憶能力，主要的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有隱蔽站臺(tái)試驗(yàn)、空間探索試驗(yàn)、反向試驗(yàn)和可視站臺(tái)試驗(yàn)等。在這里主要介紹下文獻(xiàn)里面主要做的隱蔽站臺(tái)試驗(yàn)和空間探索試驗(yàn)的流程準(zhǔn)則。

隱蔽站臺(tái)試驗(yàn)：

嚙齒類動(dòng)物di一次游泳時(shí),一般不會(huì)找到藏于水面下的不可見的站臺(tái)。若動(dòng)物在入水游泳60～90s以內(nèi)仍未能找到水池中的站臺(tái)或未能爬上站臺(tái)時(shí),實(shí)驗(yàn)人員可將動(dòng)物引導(dǎo)置于站臺(tái)上站立10～30s,使動(dòng)物體會(huì)站在站臺(tái)上的感覺,這樣從第二次開始,學(xué)習(xí)成績就能迅速提高。動(dòng)物爬上站臺(tái)后,讓動(dòng)物在站臺(tái)上站立5～10s。將大鼠從站臺(tái)上拿下來,休息30～60s以后再進(jìn)行下一次訓(xùn)練。在一般情況下,正常大鼠在經(jīng)過4～6個(gè)實(shí)驗(yàn)日訓(xùn)練后,很快就學(xué)會(huì)以zui快zui佳的軌跡搜索到站臺(tái)的確切位置。

每天開始時(shí)，將鼠任意從四個(gè)象限（東北、西北、東南、西南）之一面向池壁放入水中，站臺(tái)放置于東南象限， 每次實(shí)驗(yàn)鼠共游泳60～90s來尋找隱藏的站臺(tái)。如果成功地找到站臺(tái)，鼠可以得到在站臺(tái)上的10～30s休息時(shí)間；如果60～90s內(nèi)未能成功的找到站臺(tái)，就由實(shí)驗(yàn)人員將鼠人工置于站臺(tái)上，且同樣給予10～30s的休息時(shí)間。有時(shí)鼠可能會(huì)在10～30s間隔時(shí)間到達(dá)之前從站臺(tái)上掉下或跳入水中繼續(xù)游泳。一旦這種情況發(fā)生，則將鼠重新放回站臺(tái)，并重新計(jì)時(shí)，使時(shí)間間隔到達(dá)（10～30s）。這樣可以確保每只鼠在每次實(shí)驗(yàn)后有相等的時(shí)間來觀察和獲取空間信息。

空間探索試驗(yàn)：                       

隱蔽站臺(tái)試驗(yàn)結(jié)束24h后，撤除站臺(tái)。然后任選一相同入水點(diǎn)將鼠放入水中，記錄鼠在60s或120s內(nèi)的游泳路徑，記錄鼠在原站臺(tái)象限的停留時(shí)間和穿越原站臺(tái)次數(shù)，觀察受試鼠的空間定位能力，及在空間探索過程中的變化規(guī)律。在電腦屏幕上用圓形環(huán)標(biāo)記出站臺(tái)原所在位置，這樣可以記錄穿越原站臺(tái)所在位置的次數(shù)。

實(shí)驗(yàn)流程準(zhǔn)則：

• 實(shí)驗(yàn)時(shí)間：隱蔽站臺(tái)試驗(yàn)一般設(shè)計(jì)天數(shù)為4天或者6天，如果是年老體弱鼠可以將天數(shù)設(shè)計(jì)為4天。訓(xùn)練時(shí)間一般為60s或90s,也有用120s的，不過現(xiàn)在一般都改用60s了，有人做過實(shí)驗(yàn)，大鼠在60～120s之間能夠找到隱藏站臺(tái)的次數(shù)差異大約只占其找到平臺(tái)總次數(shù)的5%, 這在統(tǒng)計(jì)學(xué)上是“小概率事件”。也就是說, 大鼠在60s內(nèi)找不到隱藏站臺(tái)的話, 再延長到120s也很難找到。而且60s還可以減小各組的標(biāo)準(zhǔn)差, 可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間。但問題并非如此簡單，隱蔽站臺(tái)試驗(yàn)潛伏期應(yīng)采用重復(fù)測量, 由于在統(tǒng)計(jì)時(shí), 很多研究將大潛伏期直接納入統(tǒng)計(jì), 顯然, zui大潛伏期的不同將不可避免地影響統(tǒng)計(jì)結(jié)果。所以從統(tǒng)計(jì)學(xué)上了解不同的zui大潛伏期到底對Morris 水迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)果有多大的影響, 如何避免因此帶來的系統(tǒng)誤差等問題尚有待進(jìn)一步研究。國外文獻(xiàn)報(bào)道，如果水池的直徑在2m，可以設(shè)置單次訓(xùn)練時(shí)間為120s,直徑在1m至1.5m,選擇訓(xùn)練時(shí)間為60s, 鑒于此，我們認(rèn)為訓(xùn)練時(shí)間60s較為合適。時(shí)間過長，對鼠體力消耗也會(huì)過大。
• 實(shí)驗(yàn)次數(shù)：在隱藏站臺(tái)試驗(yàn)中，每天訓(xùn)練4次，每個(gè)象限每天只被使用一次，一定不要將大鼠連續(xù)地放入同一個(gè)象限，因?yàn)榇笫罂赡軙?huì)憑借位置或其他非記憶信息（如向右轉(zhuǎn)彎）來定位站臺(tái)。而且，接下來每天的象限順序應(yīng)當(dāng)改變。在空間探索試驗(yàn)中，將大鼠置于水池中追蹤120s，這個(gè)過程需要重復(fù)一次，因?yàn)樵谟行┣闆r下，*實(shí)驗(yàn)會(huì)觀察到一些非正常變量，可能一些老鼠在改變了實(shí)驗(yàn)條件后迷失了方向。連續(xù)進(jìn)行的兩次實(shí)驗(yàn)計(jì)算平均值可以減少偏差，可以提供一個(gè)較高的精度和對先前學(xué)習(xí)記憶的較好控制。但是如果實(shí)驗(yàn)次數(shù)多于兩次，將會(huì)導(dǎo)致在目的象限活動(dòng)時(shí)間減少，得到不準(zhǔn)確的空間探索結(jié)果。
• 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：并非所有鼠株都適合于Morris迷宮測試，如近交系BALB/c小鼠不能學(xué)會(huì)該任務(wù)（成績并不隨天數(shù)的增加而進(jìn)步），129/SvJ小鼠的學(xué)習(xí)成績也偏差；比如129/SvJ株的小鼠由于有年齡相關(guān)性視路病變，在衰老時(shí)完成以視覺為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)記憶任務(wù)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)困難。在C57BL/6鼠，由于嚴(yán)重的禿頭癥存在，可能使某些小鼠產(chǎn)生抑郁，加上潰瘍性皮炎，zui終可能影響小鼠的游泳能力而影響實(shí)驗(yàn)成績；將動(dòng)物浸入水中可能引起內(nèi)分泌或其它應(yīng)激效應(yīng)，后者與腦損害或藥理學(xué)操作間的相互作用具有不確定性；由于體力消耗太大，體溫也喪失過多，一些年老體弱鼠完成任務(wù)較困難，甚至?xí)l(fā)生溺水死亡的情況；另外，個(gè)體間的成績差異也巨大，比如說，有些正常大鼠放入水中后左右觀望打圈確定方向后直接游到臺(tái)上，說明他記憶力比較好，這個(gè)現(xiàn)象是很重要的，有的大鼠游泳速度慢些，所以潛伏期時(shí)間比癡呆組還大。所以可以先用別的方法把大鼠初篩一下，然后再來跑水迷宮。
• 實(shí)驗(yàn)人員：實(shí)驗(yàn)者應(yīng)與受試動(dòng)物建立良好的感情,讓動(dòng)物熟悉實(shí)驗(yàn)者的身體信息,如氣味、相貌等。捕捉動(dòng)物的動(dòng)作要溫柔,不要刺激動(dòng)物。忌諱用手抓鼠的尾巴,因?yàn)檫@樣會(huì)極大的刺激動(dòng)物。有人建議在實(shí)驗(yàn)開始的兩三天之前,與鼠親密接觸。實(shí)際上鼠的嗅覺很敏感，如實(shí)驗(yàn)人員為女性的話，其身上的香水味不同，都會(huì)使鼠的情緒發(fā)生變化的。

五、統(tǒng)計(jì)方法學(xué)準(zhǔn)則

潛伏期時(shí)間為計(jì)量資料，可用方差分析，但需按方差分析的程序先進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)，方差齊，計(jì)算F值，用多個(gè)實(shí)驗(yàn)組和一個(gè)對照組間均數(shù)的兩兩比較方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；對非正態(tài)或方差不齊的數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兞哭D(zhuǎn)換，待滿足正態(tài)或方差齊要求后，用轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；若變量轉(zhuǎn)換后仍未達(dá)到正態(tài)或方差齊的目的，改用秩和檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。計(jì)數(shù)資料，比如說穿越站臺(tái)的次數(shù)，可用X2檢驗(yàn)，四格表總例數(shù)小于40，或總例數(shù)等于或大于40但出現(xiàn)理論數(shù)等于或小于1時(shí)，應(yīng)改用確切概率法。

Morris 水迷宮的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為復(fù)雜，其統(tǒng)計(jì)分析難度也較大，尤其是對大鼠在尋找隱蔽站臺(tái)試驗(yàn)中所測得的逃避潛伏期如何進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析既往存在的問題較多。在過去的研究中，國內(nèi)文獻(xiàn)中有的直接計(jì)算每天的平均逃避潛伏期后再進(jìn)行t檢驗(yàn)或方差分析，或根據(jù)大鼠的逃避潛伏期在定位航行試驗(yàn)后3d趨于穩(wěn)定的情況，僅對后3d的平均逃避潛伏期進(jìn)行t檢驗(yàn)或方差分析。有的研究則就1～5d的逃避潛伏期進(jìn)行單因素方差分析。我們認(rèn)為以上統(tǒng)計(jì)方法均不正確。一個(gè)較明顯的錯(cuò)誤是，以趨于平穩(wěn)的后3d的平均逃避潛伏期代表記憶水平，首先遇到的問題是僅在生理狀態(tài)下的大鼠才表現(xiàn)如此，而實(shí)驗(yàn)記憶損傷組大鼠往往后3d的逃避潛伏期仍然持續(xù)下降。正常青年組和初老年組大鼠的逃避潛伏期在后3d趨于平穩(wěn)，但實(shí)驗(yàn)損傷組大鼠的逃避潛伏期由于學(xué)習(xí)記憶損傷后其基線較高，第3～5天逃避潛伏期仍然呈下降的趨勢，并不象正常對照組一樣趨于穩(wěn)定。不僅如此，還存在上述統(tǒng)計(jì)方法對隱蔽站臺(tái)試驗(yàn)中測得的逃避潛伏期數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)特征的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤。隱蔽站臺(tái)試驗(yàn)中的逃避潛伏期具有以下特點(diǎn)：①系重復(fù)測量設(shè)計(jì)，即在給予某種處理后，在不同的時(shí)間點(diǎn)上從同一受試對象上重復(fù)測量獲得的數(shù)據(jù)(逃避潛伏期)；②影響逃避潛伏期(自變量)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的至少有動(dòng)物組別、檢測時(shí)點(diǎn)等多個(gè)效應(yīng)因子，效應(yīng)因子之間存在交互影響效應(yīng)；③同一受試動(dòng)物的不同時(shí)間點(diǎn)所測得的逃避潛伏期存在高度的自相關(guān)性；④存在截尾數(shù)據(jù)(大潛伏期)。據(jù)此，對Morris水迷宮中隱蔽站臺(tái)試驗(yàn)的逃避潛伏期應(yīng)采用重復(fù)測量數(shù)據(jù)repeated measures analyses of variance(ANOVA)的多因素方差分析結(jié)合截尾數(shù)據(jù)的生存分析方法較為恰當(dāng)，國外文獻(xiàn)報(bào)道中常用，這種方法對潛伏期均值進(jìn)行進(jìn)一步的分析，天數(shù)作為自變量，潛伏期或游泳速度作為因變量。

六、評(píng)價(jià)指標(biāo)的準(zhǔn)則（指標(biāo)僅供參考，不同的軟件參數(shù)名稱不同）

雖然文獻(xiàn)中提到了紛繁復(fù)雜的評(píng)價(jià)指標(biāo)，但對這些指標(biāo)并沒有進(jìn)行很好的特征化和準(zhǔn)則化。例如，游泳速度明顯是運(yùn)動(dòng)能力的指標(biāo)，路徑長度又受游泳速度和游泳時(shí)間（潛伏期）的雙重影響，理論上不應(yīng)該是判斷認(rèn)知能力的很好指標(biāo)。所以，對各項(xiàng)指標(biāo)所反映的行為性質(zhì)需要進(jìn)行探討，解釋這些指標(biāo)時(shí)要慎重。單用潛伏期作為指標(biāo)并不能提供有關(guān)空間學(xué)習(xí)的足夠信息，因?yàn)橛斡舅俣瓤煲膊⒎且馕吨鴮W(xué)習(xí)效率就高，記憶能力就好。

參數(shù)定義準(zhǔn)則：

總路程（總活動(dòng)度）：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物總的運(yùn)動(dòng)路程；

與動(dòng)物自身的游泳速度直接相關(guān)，在相同的時(shí)間內(nèi)，只反映動(dòng)物的游泳速度的快慢；即路程越長，反映了動(dòng)物的游泳速度越快。

總時(shí)間：開始錄像到錄像結(jié)束的總觀察時(shí)間；

即為單次的訓(xùn)練時(shí)間，一般現(xiàn)在為60s;

平均速度：總路程/總時(shí)間；

從中可以看出動(dòng)物游泳速度的個(gè)體差異來，動(dòng)物的潛伏期和游泳速度有一定的關(guān)系；

上臺(tái)時(shí)間（潛伏期）：指實(shí)驗(yàn)動(dòng)物每次入水后di一次成功找到站臺(tái)所需的時(shí)間；成功上臺(tái)是指在臺(tái)上逗留時(shí)間超過5～10秒鐘（可自己定義），如果逗留時(shí)間不足5～10秒，則不算上臺(tái)，潛伏期時(shí)間即為訓(xùn)練時(shí)間；

潛伏期是morris水迷宮一個(gè)很重要的參照指標(biāo)，它的時(shí)間長短也代表著動(dòng)物空間學(xué)習(xí)記憶能力的好壞，潛伏期短，預(yù)示著動(dòng)物的學(xué)習(xí)記憶能力好；但是和動(dòng)物自身的游泳速度有關(guān)，比如有的正常大鼠游泳速度慢些，所以潛伏期比癡呆組動(dòng)物還長，另外，某些動(dòng)物放入水中后會(huì)左右觀望打圈，或者原地不動(dòng)確定方向后直接游到臺(tái)上，出現(xiàn)這種現(xiàn)象，說明動(dòng)物記憶力好，這個(gè)現(xiàn)象是很重要的，如果在治療組動(dòng)物發(fā)現(xiàn)這種情況，是非常好的。但是由于動(dòng)物原地不動(dòng)，這個(gè)時(shí)候潛伏期的時(shí)間可能會(huì)長，所以潛伏期并不能作為判斷記憶力好壞的終指標(biāo)。

上臺(tái)前路程：指實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在di一次成功上臺(tái)前所運(yùn)動(dòng)的路程；

與潛伏期時(shí)間相關(guān)，潛伏期時(shí)間越長，上臺(tái)前路程也就越大；二者之間呈正相關(guān)系，所以也間接反映了潛伏期時(shí)間的長短，也可以看做是評(píng)定動(dòng)物記憶力好壞的指標(biāo)之一。

上臺(tái)前平均速度：上臺(tái)前路程/上臺(tái)時(shí)間；

從中可以看出動(dòng)物游泳速度的個(gè)體差異來，動(dòng)物的潛伏期和游泳速度有一定的關(guān)系；

di一象限活動(dòng)路程：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在di一象限所活動(dòng)的距離之和；

di一象限活動(dòng)時(shí)間：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在di一象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之和；

第二象限活動(dòng)路程：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在第二象限所活動(dòng)的距離之和；

第二象限活動(dòng)時(shí)間：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在第二象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之和；

第三象限活動(dòng)路程：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在第三象限所活動(dòng)的距離之和；

由于站臺(tái)一般都放置在第三象限，在這個(gè)象限活動(dòng)的路程越長，反映了動(dòng)物的空間記憶能力比較好；

第三象限活動(dòng)時(shí)間：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在第三象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之和；

由于站臺(tái)一般都放置在第三象限，在這個(gè)象限活動(dòng)的時(shí)間越長，反映了動(dòng)物的空間記憶能力比較好；

第四象限活動(dòng)路程：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在第四象限所活動(dòng)的距離之和；

第四象限活動(dòng)時(shí)間：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在第四象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之和；

中心活動(dòng)路程：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在水池中心區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的距離之和；

嚙齒類動(dòng)物游泳有繞邊性和邊緣性，而站臺(tái)是在遠(yuǎn)離周邊靠近水池中心的，如果動(dòng)物改變了游泳路線在水池中心區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的路程長的話，反映其空間記憶能力好。

中心活動(dòng)時(shí)間：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在水池中心區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的時(shí)間之和；

嚙齒類動(dòng)物游泳有繞邊性和邊緣性，而站臺(tái)是在遠(yuǎn)離周邊靠近水池中心的，如果動(dòng)物改變了游泳路線在水池中心區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的時(shí)間長的話，反映其空間記憶能力好。

周圍活動(dòng)路程：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在水池周邊區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的距離之和；

嚙齒類動(dòng)物游泳有繞邊性和邊緣性，而站臺(tái)是在遠(yuǎn)離周邊靠近水池中心的，如果動(dòng)物在水池周邊區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的路程長的話，反映其空間記憶能力差。

周圍活動(dòng)時(shí)間：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在水池周邊區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的時(shí)間之和；

嚙齒類動(dòng)物游泳有繞邊性和邊緣性，而站臺(tái)是在遠(yuǎn)離周邊靠近水池中心的，如果動(dòng)物在水池周邊區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的時(shí)間長的話，反映其空間記憶能力差。

站臺(tái)周圍范圍I活動(dòng)路程： 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在站臺(tái)周邊區(qū)域I內(nèi)活動(dòng)的距離之和；

站臺(tái)周圍范圍I活動(dòng)時(shí)間：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在站臺(tái)周邊區(qū)域I內(nèi)活動(dòng)的時(shí)間之和；

站臺(tái)周圍范圍II活動(dòng)路程：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在站臺(tái)周邊區(qū)域II內(nèi)活動(dòng)的距離之和；

站臺(tái)周圍范圍II活動(dòng)時(shí)間：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在站臺(tái)周邊區(qū)域II內(nèi)活動(dòng)的時(shí)間之和；

站臺(tái)周圍范圍III活動(dòng)路程：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在站臺(tái)周邊區(qū)域III內(nèi)活動(dòng)的距離之和；

站臺(tái)周圍范圍III活動(dòng)時(shí)間：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在站臺(tái)周邊區(qū)域III內(nèi)活動(dòng)的時(shí)間之和；

站臺(tái)周圍范圍IV活動(dòng)路程：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在站臺(tái)周邊區(qū)域IV內(nèi)活動(dòng)的距離之和；

站臺(tái)周圍范圍IV活動(dòng)時(shí)間：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在站臺(tái)周邊區(qū)域IV內(nèi)活動(dòng)的時(shí)間之和；

在站臺(tái)周圍范圍活動(dòng)的路程和時(shí)間越長，反映了動(dòng)物的空間記憶能力好。

站臺(tái)穿越次數(shù)：指在撤去平臺(tái)后，在一定的時(shí)間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物穿越原站臺(tái)位置的次數(shù)。（穿越一次指進(jìn)出站臺(tái)區(qū)域各一次）；

在一定的時(shí)間內(nèi)，動(dòng)物穿越原站臺(tái)位置的次數(shù)越多，說明其空間學(xué)習(xí)記憶能力越好。

初始角(弧度)：指在將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物放入水池后，動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)軌跡的起始點(diǎn)的切線與起始點(diǎn)和站臺(tái)中心連線之間的夾角；

如果初始角的角度越小，說明動(dòng)物記得站臺(tái)的位置，直接向站臺(tái)方向游，反映空間學(xué)習(xí)記憶能力比較好。

入水點(diǎn)象限：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物入水時(shí)所處的象限；

搜索策略：

• 直線式：以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物入水點(diǎn)與站臺(tái)中心連線為中軸，如果動(dòng)物的所有運(yùn)動(dòng)軌跡與中軸的距離不超過半徑的15%，且在該區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間至少占總運(yùn)動(dòng)時(shí)間的70%則認(rèn)為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物此次運(yùn)動(dòng)為直線式策略。
• 趨向式：與直線式較相似，以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物入水點(diǎn)與站臺(tái)中心連線為中軸，如果動(dòng)物的所有運(yùn)動(dòng)軌跡與中軸的距離不超過半徑的50%，且在該區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間至少占總運(yùn)動(dòng)時(shí)間的70%則認(rèn)為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物此次運(yùn)動(dòng)為趨向式策略。
• 邊緣式：以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物運(yùn)動(dòng)區(qū)域中心為圓心，取半徑的75%做圓，如果動(dòng)物70%以上的時(shí)間均在該圓外活動(dòng)，則認(rèn)為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物此次的運(yùn)動(dòng)為邊緣式策略。
• 隨機(jī)式：若實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)策略與以上三種不同則認(rèn)為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物此次運(yùn)動(dòng)為隨機(jī)式策略。

搜索策略和趨觸性是衡量動(dòng)物分析判斷能力和解決問題能力的兩個(gè)指標(biāo)。大鼠尋找平臺(tái)的方式大致可分為四種：邊緣式、隨機(jī)式、趨向式及直線式。不同的搜索方式代表大鼠以不同的策略尋找平臺(tái)，正常動(dòng)物的搜索策略隨著訓(xùn)練次數(shù)的增加而呈現(xiàn)“邊緣式→隨機(jī)式→趨向式→直線式”的變化規(guī)律。癡呆動(dòng)物的搜索策略會(huì)發(fā)生異常變化。比如只有邊緣式→隨機(jī)式，或者隨機(jī)式→邊緣式，趨向式和直線式比較少見。

七、實(shí)驗(yàn)適用范圍準(zhǔn)則

與其他方法相比，Morris水迷宮在判定嚙齒類動(dòng)物認(rèn)知功能中具有很多優(yōu)點(diǎn)：（1）它不需要實(shí)驗(yàn)前訓(xùn)練階段，而且可以在短時(shí)間內(nèi)完成相對大量的動(dòng)物。（2）由于對年齡相關(guān)性空間記憶損害有可靠的敏感性，Morris水迷宮是判斷老年鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力的特別有用的工具。通過探測和轉(zhuǎn)移位置實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，學(xué)習(xí)和回憶過程可以被記錄分析，也可以在各組之間比較。（3）雖然對于鼠類來說浸入水中是令其厭惡的，驅(qū)動(dòng)動(dòng)物逃避的是水刺激，而不需要食物剝奪和電擊，因此，避免了剝奪食物給實(shí)驗(yàn)動(dòng)物帶來的新陳代謝和電擊休克方面的問題，而這方面問題對某些品系的動(dòng)物來說可能是危險(xiǎn)的。（4）氣味或痕跡等干擾可以被去除。（5）將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的學(xué)習(xí)記憶障礙和感覺、運(yùn)動(dòng)缺陷等分離開來，減少它們對學(xué)習(xí)記憶過程檢測的干擾。可見站臺(tái)實(shí)驗(yàn)，可以識(shí)別可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的動(dòng)物視覺缺陷，修正標(biāo)準(zhǔn)Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)中得到的結(jié)果。（6）通過改變站臺(tái)的位置，可以完成學(xué)習(xí)和再學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)，相應(yīng)的，在同組動(dòng)物中也可以測量不同用藥量的效果。（7）既可以檢測空間參考記憶又可以檢測空間工作記憶。在用固定平臺(tái)測試小鼠的空間參考記憶后再將平臺(tái)的位置改為不固定，就可檢測它們的工作記憶能力（8）通過使用窗簾、劃分區(qū)域等，可以減少實(shí)驗(yàn)人員和實(shí)驗(yàn)以外的物體對視頻跟蹤系統(tǒng)記錄的干擾。（9）能提供較多的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，系統(tǒng)全面地考察實(shí)驗(yàn)動(dòng)物空間認(rèn)知加工的過程，客觀地反映其認(rèn)知水平，顯然，尋找不固定平臺(tái)的認(rèn)知過程要復(fù)雜一些，需要?jiǎng)游飳r(shí)間和空間上的分離信息加以整合和判斷。（10）操作簡便，數(shù)據(jù)誤差較小。

• Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)在神經(jīng)退行性疾病如阿爾茨海默癥（AD）和帕金森癥（PD）以及血管性癡呆（VD）等的研究方面是非常有效的：這些疾病的大特征是認(rèn)知功能的減退。經(jīng)典的Morris水迷宮所檢測的是大鼠在多次的訓(xùn)練中，學(xué)會(huì)尋找固定位置的隱蔽平臺(tái)，形成穩(wěn)定的空間位置認(rèn)知，這種空間認(rèn)知是加工空間信息（外部線索）形成的。而平臺(tái)的位置與大鼠自身所處的位置和狀態(tài)關(guān)系不大，是一種以異我為參照點(diǎn)的參考認(rèn)知，所形成的記憶是一種空間參考記憶。從信息的加工和提取方式來看，這種空間參考記憶進(jìn)入意識(shí)系統(tǒng)，其儲(chǔ)存的機(jī)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)，常伴有Hebb突觸修飾，應(yīng)該屬于陳述性記憶。而臨床健忘和癡呆的病人，正是陳述性記憶首先受損而且比較突出。因此，Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)shou選適用的范圍是以海馬損傷表現(xiàn)的認(rèn)知功能衰退的記憶缺損。
• 神經(jīng)性毒害或者治療藥物的篩選實(shí)驗(yàn)：在神經(jīng)藥理學(xué)和神經(jīng)毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)中，某些藥物對神經(jīng)元或者海馬等腦區(qū)有哪些毒害或者治療的作用，可以用Morris水迷宮試驗(yàn)檢測其對學(xué)習(xí)記憶能力的影響。如一些抗膽堿能藥物（如一些新的鎮(zhèn)靜劑）不僅抑制動(dòng)物在Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)，而且在人類中也可以削弱記憶；一些擬膽堿能藥物（尤其是中藥里面提取的新成分）不僅可以提高動(dòng)物在Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)中游泳的成績，而且可以提高人類的學(xué)習(xí)認(rèn)知能力。
• 腦皮層功能衰退或意外傷害引起的工作學(xué)習(xí)記憶方面損害的實(shí)驗(yàn)：Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)除了可以做隱蔽站臺(tái)實(shí)驗(yàn)和探索實(shí)驗(yàn)外，還可用于工作記憶的研究。比如zui簡單的程序是每只大鼠每天訓(xùn)練兩次。di一次訓(xùn)練時(shí),平臺(tái)置于水池的任何一個(gè)象限中,并隱藏在水面下,大鼠通過游泳找到平臺(tái),并且停留30～60 s。在第二次訓(xùn)練中,平臺(tái)隱藏于與di一次訓(xùn)練相同的位置,同樣要求大鼠通過游泳找到平臺(tái)。如果大鼠能從di一次的訓(xùn)練中獲得經(jīng)驗(yàn)(工作記憶),那么,第二次訓(xùn)練的成績就會(huì)提高。比較兩次實(shí)驗(yàn)的成績,就可以評(píng)價(jià)工作記憶的好壞。雖然在同一天的測試中,平臺(tái)的位置是相同的,但是不同天的測試中,平臺(tái)的位置是隨機(jī)的,以保證每一天平臺(tái)的位置都是新的,不同于前一天平臺(tái)的位置。像日常生活中的腦萎縮引起的健忘，以及車禍等意外傷害到腦皮層引起的工作學(xué)習(xí)記憶的損傷。
• 用來確定藥物或其他實(shí)驗(yàn)處理是否導(dǎo)致動(dòng)物視力改變：Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)還可以通過可見站臺(tái)試驗(yàn)來檢測藥物對動(dòng)物的視力是否有影響，這些視力改變會(huì)混淆動(dòng)物基于遠(yuǎn)端可見信息定位所得到數(shù)據(jù)的分析。有一點(diǎn)需要注意的是，某些特定的行為可能表示視力受損，比如沒有搜索行為或持續(xù)沿水池周邊游泳可能被認(rèn)為是視力受損，因?yàn)閯?dòng)物在一段時(shí)間內(nèi)并沒有定位平臺(tái)。因此動(dòng)物必須試圖穿越水池而且不能準(zhǔn)確定位站臺(tái)。

• 注意事項(xiàng)

1．對比食物驅(qū)動(dòng)的模型（如放射臂迷宮），水迷宮實(shí)驗(yàn)的zui大優(yōu)點(diǎn)在于，動(dòng)物具有更大的、逃離水環(huán)境的動(dòng)機(jī)。而且不必禁食，特別適合老年動(dòng)物的測試。加上它對衰老引起的記憶減弱尤其敏感，因此，水迷宮zui常用于老年動(dòng)物記憶的研究。

2．如用小鼠，除游泳池尺寸約為大鼠的50%以外，平臺(tái)直徑也較少（7.5cm）。實(shí)驗(yàn)方法與大鼠類似，但訓(xùn)練周期較短。一般獲得性訓(xùn)練3天共訓(xùn)16次（di一天4次，后兩天每天6次；兩次訓(xùn)練之間的間隔5~10min，第四天為探查訓(xùn)練，第五、六天為對位訓(xùn)練，每天訓(xùn)練六次，第七天為第二次探查訓(xùn)練。

3.如用肉眼觀察，在所有試驗(yàn)過程中試驗(yàn)著始終坐在同一位置，距離泳池近的邊緣約60cm。

4．每天在固定時(shí)間測試。操作輕柔，避免不必要的應(yīng)激刺激。

5．當(dāng)與其他同類實(shí)驗(yàn)相比較時(shí)，要注意到動(dòng)物的性別、品系、泳池的尺寸和水溫等多種因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。此外，當(dāng)以游泳速度作為觀察指標(biāo)時(shí)，要考慮到動(dòng)物的體重、年齡以及骨骼肌發(fā)育狀況等對游泳速度可能造成影響。

6．用老年動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)確認(rèn)動(dòng)物的游泳能力和視力不因年齡增大而影響行為操作。其方法如下：將平臺(tái)露出水面以使動(dòng)物能夠看見平臺(tái)。動(dòng)物放入泳池后如毫無困難地直接游向平臺(tái)，說明動(dòng)物的游泳能力和視力均正常，可以開始實(shí)驗(yàn)。

7．游泳對動(dòng)物是一個(gè)較大的應(yīng)激刺激，可引起神經(jīng)內(nèi)分泌的變化。這些變化可能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾。對老年動(dòng)物，嚴(yán)重時(shí)可誘發(fā)心血管疾病而導(dǎo)致卒中甚至死亡。因此，必要時(shí)可將動(dòng)物多次放入泳池或適當(dāng)延長其游泳時(shí)間以增加動(dòng)物對游泳的適應(yīng)能力。

8．當(dāng)用牛奶或奶粉攪渾泳池的水時(shí)，要定期換水以免水fu敗變質(zhì)；

如果您也對動(dòng)物實(shí)驗(yàn)感興趣，歡迎關(guān)注和推薦關(guān)注微信公眾號(hào)：bioviewer，專注于動(dòng)物神經(jīng)科學(xué)與行為學(xué)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)的方法傳播與分享交流，您可以推薦給您身邊的朋友、同學(xué)以及老師，我們會(huì)定期更新您需要的相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法的視頻和文章，希望能對大家?guī)韼椭?/span>