學(xué)習(xí)記憶功能異常是絕大多數(shù)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床特征,如阿爾茨海默癥,帕金森病,癲癇,精神分裂,腦癱,腦卒中等。
學(xué)習(xí)是神經(jīng)系統(tǒng)接受外界環(huán)境變化獲得新行為和經(jīng)驗(yàn)的過程,記憶是指對(duì)學(xué)習(xí)獲得的經(jīng)驗(yàn)或行為的保持,包括獲得、鞏固、再現(xiàn)及再鞏固四個(gè)環(huán)節(jié)。學(xué)習(xí)和記憶二者是互相聯(lián)系的神經(jīng)活動(dòng)過程??捎脕碓u(píng)估小鼠的學(xué)習(xí)能力、記憶能力,可通過橫向、縱向比較獲得不同變量影響下或不同時(shí)期的小鼠學(xué)習(xí)記憶能力。
① Morris 水迷宮實(shí)驗(yàn):通過測(cè)定不同入水點(diǎn)下實(shí)驗(yàn)動(dòng)物尋找并爬上平臺(tái)所需要的時(shí)間,是一種評(píng)價(jià)擬癡呆動(dòng)物模型的理想方法,用于評(píng)價(jià)動(dòng)物的學(xué)習(xí)和記憶能力。
② 空間搜索實(shí)驗(yàn):依次從一、二、三象限入水點(diǎn)將動(dòng)物放入水中,分別 3 次記錄動(dòng)物 90 s 內(nèi)在目標(biāo)象限的游泳時(shí)間(第四象限),有效區(qū)停留時(shí)間、經(jīng)過站臺(tái)次數(shù)、經(jīng)過有效區(qū)次數(shù)。多用于反應(yīng)動(dòng)物對(duì)事物記憶的保持能力。
③ 探孔實(shí)驗(yàn):將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物放于探孔板(4×4 排列)的中心,記錄實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在 3、4、5 min 時(shí)將頭深入探孔中的次數(shù)。為評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物基本探索能力的檢測(cè)。又稱洞板實(shí)驗(yàn),是基于小鼠具有探洞的天性,從而評(píng)價(jià)其對(duì)新環(huán)境的探索能力。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)及反復(fù)進(jìn)入洞板儀次數(shù)的增多探洞次數(shù)明顯減少,從而產(chǎn)生適應(yīng)性的特點(diǎn),洞板實(shí)驗(yàn)也曾被一些學(xué)者應(yīng)用于評(píng)價(jià)對(duì)于小鼠的記憶力。
④ 跳臺(tái)實(shí)驗(yàn):給予箱底連續(xù) 5 min 的交流電刺激,記錄每只大鼠收到電擊后跳上平臺(tái)的次數(shù),此為正常的躲避傷害性刺激的反應(yīng)。將大鼠跳上平臺(tái)的次數(shù)作為學(xué)習(xí)成績(jī)。24 h 后重新實(shí)驗(yàn),在通電的情況下,直接將大鼠置于平臺(tái)上,記錄其第一次跳下平臺(tái)的潛伏期和 5 min 內(nèi)的錯(cuò)誤次數(shù)作為記憶的成績(jī)。常用于評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的記憶能力。
⑤ Y 形迷宮實(shí)驗(yàn):給予溫和的足部電擊,行為反應(yīng)為動(dòng)物逃避曾經(jīng)遭受過電擊刺激的地方,以每只大鼠受到電擊的次數(shù)作為學(xué)習(xí)成績(jī),24 h 后重新測(cè)試時(shí)的潛伏期和錯(cuò)誤次數(shù)則作為記憶的成績(jī)。能夠簡(jiǎn)便的對(duì)學(xué)習(xí)記憶能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。
⑥ 被動(dòng)回避實(shí)驗(yàn):第 1 天將動(dòng)物放入有照明的箱內(nèi),實(shí)驗(yàn)動(dòng)物會(huì)通過小門進(jìn)入暗箱,讓其滯留于暗箱中 30 s 后放回籠中。第 2 天同第 1 天,但是待其在暗箱中時(shí),給予足底電擊,持續(xù) 1.5 s 后取出動(dòng)物。第 3 天時(shí)記錄動(dòng)物從照明箱進(jìn)入暗箱的延遲時(shí)間。延遲的時(shí)間越長(zhǎng),代表其學(xué)習(xí)能力越好。
運(yùn)動(dòng)功能檢測(cè)是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物行為學(xué)檢測(cè)的重要內(nèi)容。動(dòng)物的每一種行為學(xué)檢測(cè)方法都需要?jiǎng)游镞M(jìn)行運(yùn)動(dòng)。另外,運(yùn)動(dòng)功能障礙也是帕金森病、腦缺血等中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的主要臨床表現(xiàn)。
運(yùn)動(dòng)行為實(shí)驗(yàn)方法包括:
(1)一般運(yùn)動(dòng)行為學(xué)評(píng)價(jià),如曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn);
(2)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)如滾軸、平衡木實(shí)驗(yàn)等;
(3)肌力評(píng)價(jià)如握力實(shí)驗(yàn);
(4)耐力行為學(xué)評(píng)價(jià),如負(fù)重游泳、跑臺(tái)實(shí)驗(yàn)等。
① 轉(zhuǎn)棒實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在轉(zhuǎn)棒儀器上以4 r/min的速度適應(yīng) 10 min 后,休息 30 min,以勻速 10 min 內(nèi)4~40 r/min,記錄實(shí)驗(yàn)動(dòng)物掉下的速度和轉(zhuǎn)棒上保持的時(shí)間,用于評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)能力。
② 采用踏步實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)動(dòng)物沿著柵格移動(dòng)時(shí),前肢或后肢踩空,記錄為一次錯(cuò)誤。正常的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,精細(xì)運(yùn)動(dòng)能力較好,踩空次數(shù)較少。而在缺血中風(fēng)模型實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中,踩空次數(shù)發(fā)生較多。檢測(cè)時(shí),動(dòng)物從一端放入,記錄 100 步所用時(shí)間、發(fā)生錯(cuò)誤次數(shù)。
③ 跑步機(jī)實(shí)驗(yàn):將小鼠置于動(dòng)物用跑步機(jī)上,在跑步機(jī)后部給予電擊。如果動(dòng)物在后方點(diǎn)擊區(qū)域的停留時(shí)間超過 4 s,反應(yīng)為動(dòng)物力竭。記錄動(dòng)物跑動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間及受電擊次數(shù)。動(dòng)物耐力用單位時(shí)間內(nèi)受電擊的次數(shù)表示。

① 平衡棒實(shí)驗(yàn):采用兩個(gè)平行棒(直徑 1 cm,長(zhǎng)115 cm,間距 2.5 cm),末端與平臺(tái)(15 cm×50 cm)相連接,記錄雙后肢位于平行杠上的時(shí)間,一側(cè)后肢掉下或者摔倒、搖擺等情況。記錄每分鐘每米的錯(cuò)誤次數(shù)。用于評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物后肢的協(xié)調(diào)能力。
② 爬桿實(shí)驗(yàn):將小鼠放在棒的頂端,頭部向下,使小鼠自然向下爬行。分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下:
0 級(jí):一步步向下爬;
1 級(jí):向下滑行;
2 級(jí):不能抓住棒;
3 級(jí):翻正反射消失。則是用于評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物協(xié)調(diào)性的實(shí)驗(yàn)。
① 曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn):將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物放入25 cm×25 cm×25 cm 的空箱,與曠場(chǎng)中央放入單只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,予自由活動(dòng) 10 min。試驗(yàn)后噴灑酒精消除味道,進(jìn)行下一只動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)。分析實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在中央?yún)^(qū)域和周邊區(qū)域的活動(dòng)距離和時(shí)間。用于評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自發(fā)活動(dòng)情況。
② 高架十字迷宮實(shí)驗(yàn):由兩條開臂和兩條閉臂組成,呈相互垂直“十”字形,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭朝開臂,放入其中,予自由活動(dòng) 5 min,分析小鼠進(jìn)入開臂和閉臂的時(shí)間及次數(shù)。用于評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)于新奇環(huán)境的焦慮反應(yīng)。
③ Lat 實(shí)驗(yàn):為給予大鼠一個(gè)視覺空間注意目標(biāo),分別記錄大鼠穿越角落的頻數(shù)(自發(fā)活動(dòng)水平),直立和斜搭在墻上的頻率(非選擇性注意的水平)。Lat 迷宮實(shí)驗(yàn)在大鼠自發(fā)活動(dòng)及非選擇性注意水平的評(píng)價(jià)中可靠性非常高,已經(jīng)成為有關(guān)注意缺陷疾病的常用模型之一。
由于動(dòng)物的情緒體驗(yàn)難以用語言表達(dá),行為實(shí)驗(yàn)是其主要的評(píng)價(jià)方法。實(shí)驗(yàn)方法主要包括強(qiáng)迫游泳、懸尾、糖水偏愛、獲得性無助、高架十字迷宮、曠場(chǎng)、明暗箱實(shí)驗(yàn)等
① 糖水?dāng)z取實(shí)驗(yàn):對(duì)大鼠進(jìn)行 24 h 禁水后,在背景安靜的房間內(nèi)給予大鼠 2 瓶水,分別為1% 蔗糖水和純水,稱重。2 h 后再次稱重,計(jì)算動(dòng)物的糖水消耗率,糖水偏愛率 = 糖水消耗 / 總液體消耗 ×100%。通常用于動(dòng)物情志活動(dòng)的評(píng)價(jià)。
② 強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn):將單只小鼠放入水深為10 cm的燒杯中,燒杯 20 cm×14 cm。水溫(24±2)℃,觀察 6 min,計(jì)算后 4 min 中內(nèi)小鼠強(qiáng)迫游泳時(shí)不動(dòng)時(shí)間。多用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是否處于“絕望行為”狀態(tài)。動(dòng)物在最初入水時(shí),會(huì)表現(xiàn)出掙扎、逃脫及游動(dòng)。當(dāng)感受到為不可逃脫后,變回采取將頭部露出水面、肢體保持不動(dòng)的漂浮狀態(tài)。保持不動(dòng)的狀態(tài)被稱為“絕望行為”。常常用于對(duì)抑郁癥模型進(jìn)行評(píng)價(jià)。
③ 懸吊實(shí)驗(yàn):安靜、避光下,將大鼠尾部根部 1/3 處固定于懸尾實(shí)驗(yàn)架上,頭向下,分別觀察不動(dòng)時(shí)間、掙扎次數(shù)。觀察 5 min。常作為抗抑郁藥初篩及抑郁癥模型行為學(xué)檢測(cè)的輔助評(píng)價(jià)指標(biāo)。產(chǎn)后抑郁癥動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn):采用對(duì)受孕母鼠分組進(jìn)行地塞米松(第 1 天起)、地塞米松(第 15 天起)、生理鹽水組,分別觀察產(chǎn)后母鼠對(duì)幼崽的關(guān)愛行為和自身積極與消極行為。
關(guān)愛行為:噙崽潛伏期、集窩時(shí)間、舔崽時(shí)間、筑巢時(shí)間、噙崽頻率。
積極行為:母鼠站立、大步走動(dòng)、攀越、頂撞鼠籠。
消極行為:母鼠將頭部埋于身體下部,頻繁無方向無目的的翻動(dòng)墊料,后頭、尾、爪不停騷動(dòng)的總時(shí)間。用于評(píng)價(jià)母鼠對(duì)幼崽的關(guān)愛行為和自身積極與消極行為。
① 咬肌和顳肌機(jī)械性痛覺敏感性的測(cè)量實(shí)驗(yàn):動(dòng)物安靜、放松下輕靠在測(cè)量者手心,測(cè)量點(diǎn)位于眼耳連線中點(diǎn),向下 10 mm 為咬肌的測(cè)量點(diǎn)。采用從小到大標(biāo)號(hào)的尼龍毛,給組織施加不同壓力。觀察動(dòng)物有無縮頭、抬腿、避開、發(fā)出聲音等陽性反應(yīng)。記錄反應(yīng)次數(shù)和相對(duì)應(yīng)的尼龍毛編標(biāo)號(hào)。另有研究根據(jù)臨床接受正畸治療患者的疼痛程度主要影響進(jìn)食量的實(shí)驗(yàn),采用記錄大鼠每天 24 h 的飲食量、飲水量、體重的方法對(duì) OP(正畸性痛)進(jìn)行疼痛的定量評(píng)價(jià)。
② 椎間盤源性下腰痛動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn):觀察術(shù)后,大鼠的 9 種不同行為學(xué),靜止不動(dòng)、微動(dòng)、運(yùn)動(dòng)、靜止時(shí)抬足、微動(dòng)時(shí)抬足、運(yùn)動(dòng)時(shí)抬足、清理皮毛、后腿站立、屈身,通常用于對(duì)動(dòng)物腰痛疾病模型的評(píng)價(jià)。
③ 機(jī)械刺激縮足反射閾值實(shí)驗(yàn):采用 16 個(gè)強(qiáng)度不同的刺激,從小到大,分別刺激大鼠兩側(cè)足底中心位置,每個(gè)強(qiáng)度 10 次。將大鼠出現(xiàn) 5 次以上的縮足反應(yīng)強(qiáng)度定為對(duì)機(jī)械刺激的反應(yīng)閾值,能夠測(cè)量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)機(jī)械刺激的反應(yīng)閾值。
④ 熱刺激反射縮足潛伏期實(shí)驗(yàn):采用熱刺激儀器,使大鼠的足底落在照射光圈內(nèi),直徑為 5 mm,記錄從開始照射至大鼠出現(xiàn)縮足逃避反射的時(shí)間,此即為熱刺激反應(yīng)潛伏期。
⑤ 飲水抑制的耳鳴動(dòng)物行為學(xué)模型實(shí)驗(yàn):采用部分剝奪飲水的動(dòng)物放入有持續(xù)噪音的背景中,并把噪音的停止與給予電擊相結(jié)合,使動(dòng)物意識(shí)到噪音停止是危險(xiǎn)的,從而主動(dòng)抑制添水。建立“噪音停止—添水動(dòng)作減少”的條件反射。多用于評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是否發(fā)生了耳鳴。