大鼠空间学习记忆能力测试的时反应量-效关系
・４６２・
・医学生园地・文章编号：１００２－０２１７（２０１０）０６－０４６２一０４
大鼠空间学习记忆能力测试的时反应量．效关系
秦
雯，曲睿，汪萌芽
（皖南医学院细胞电生理研究室，安徽芜湖２４１００２）
Ｔｉｍｅｄｄｏｓｅ－ｒｅｓｐｏｎｓｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｓｐａｔｉａｌ
ｌｅａｒｎｉｎｇａｎｄｍｅｍｏｒｙｆｕｎｃｔｉｏｎｓｉｎｒａｔｓＱＩＮＷｅｎ，Ｑｕ
Ｒｕｉ，ＷＡＮＧ
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２４１００２，Ｃｈｉｎａ
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：Ｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｔｉｍｅｄｄｏｓｅ—ｒｅｓｐｏｎｓｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆ
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【摘要】目的：分析空间学习记忆大鼠行为模型实验的时反应量－效关系。方法：应用Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫实验方法检测大鼠空间学习记忆功能，进行定位航行实验的逃避潜伏期、靶象限活动时间、游泳速度，空间探索实验的穿台时间、穿台次数等时反应指标的分析。结果：通过每日１次连续７ｄ的Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫定位航行实验，观察到随测试次数的增加，游
基金项目：安徽省自然科学基金项目（０９０４１３０８４）；院大学生科研基
金项目（２００９ＸＳＫＹ０２）
收稿日期：２０ｌＯ旬８－０９
作者简介：秦雯（１９８６．），女，安徽马鞍山人，２００５级医学心理学本
科生，（电话）１３７２１２１２６０５，（电子邮箱）ｖｉｃｋｙ一８７０７０８＠１２６．ｅｏｍ；汪萌芽，男，教授，博士，硕士生导师，（电子信箱）ｗａｎｇｍｙ＠ｗｎｎｌｃ．ｅｄｕ．ｃａ。通讯作者．
万方数据
泳速度保持相对稳定，而呈现逃避潜伏期逐渐缩短、靶象限活动时间百分比逐渐增大的时反应量－效关系（Ｐ＜Ｏ．０１），并能有效反映大鼠的空间学习功能。随后的一次性空间探索实验仅初期能反映空间记忆功能，后期则伴有记忆消退的过程。结论：Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫实验的定位航行实验中逃避潜伏期和靶象限活动时间百分比指标存在能反映空间学习功能的
特殊类型时反应量．效关系，但空间探索实验对空间记忆功能的代表性仍需进一步研究。
【关键词】学习记忆；大鼠；Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫；时反应量．效关系【中图号】Ｒ
３３８．６４
【文献标识码】Ａ
时反应量．效关系的概念及其相关数学模型¨’２｜，通常用于药物作用的分析口’４｜，非药物性作用过程的时反应量．效关系少见研究报道。我们实验室前期曾在Ｙ型迷宫试验中检测了正确反应潜伏期等指标，观察到类双曲线型时反应量一效关系的存在∞Ｊ。Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫（Ｍｏｒｒｉｓ
ｗａｔｅｒ
ｍａｚｅ）是较为
理想的经典空间学习记忆能力检测方式∞Ｊ，主要包括定位航行（ｐｌａｃｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）实验和空间探索（ｓｐａ—
ｔｉａｌ
ｐｒｏｂｅ）实验两个部分，前者用逃避潜伏期（ｅ８．ｃａｐｅ
ｌａｔｅｎｃｙ）来反映学习能力，后者以通过虚拟平台
的次数反映记忆能力。显然都是与时间相关的时反应指标…，但其是否存在时反应量．效关系尚未见分析报道。另外，学习、记忆功能是相互交叉、并存、关联的神经活动过程，而在重复测试过程中，既有表现为刺激强度的递增规律，又有强化或消退作用的参与，这些学习记忆能力检测指标的时反应量．效关系能否反映这些作用特征，也是值得研究的问题。为此，本文应用Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫测试法进行大鼠空间学习记忆能力的检测，并对各项指标＂ｑ１进行观察和分析，以寻找具有时反应量一效关系的有效时反应指标。
１材料和方法
１．１
动物雄性ＳＤ大鼠１４只，动物均由南京青
龙山动物中心提供。实验动物到达实验室适应性饲养１周后的体重为（２５７－４－１６）ｇ。
１．２仪器Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫水池由本实验室参照文
蛙直医堂瞳堂堡（！蜓里璺塑塑丛！尘型堕旦ｉ！！望血）垫！Ｑ；塑ｆ鱼）献［９］自制，即一直径１２０ｃｍ，高５０ｃｍ的不锈钢圆形水池，分４个象限，配有２个直径１０ｃｍ、高３０
ｃｍ
・４６３・
象限入水，测试空间探索实验一次。大鼠行为Ｍｏｒ－ｒｉｓ实验系统软件除记录大鼠游泳的运动轨迹图外，还分析记录大鼠在６０Ｓ内穿过原平台所在位置的次数。同时观察首次通过虚拟平台时间、游泳速度、靶象限活动时间百分比等指标。
１．４统计分析结果以均数±标准差（ｘ±ｓ）表示。两组均数差异的比较用ｔ检验，多组均数差异的比较用方差分析（考虑大鼠个体间差异时用双因素方差分析），若具有显著性意义则用Ｎｅｗｍａｎ—Ｋｅｕｌｓ两两对比测验，多组构成比的比较用ｘ２检验，Ｐ＜０．０５为差异具有统计学意义。２结果
２．１
的平台，一个为不锈钢可视平台，另一个为亚克力材料制成的透明不可视平台。摄像设备为Ｓｍａｒｔ视频追踪系统（Ｓａｎ
Ｄｉｅｇｏ
Ｉｎｓｔｕｍｅｎｔｓ，ＵＳＡ）中的红外摄像
机（悬挂于水迷宫水池的正上方），大鼠行为Ｍｏｒｒｉｓ实验系统由中国科学院心理健康重点实验室隋南实验室馈赠。１．３实验方法
１．３．１
实验条件水迷宫实验在安静、视觉线索充
足的房间进行，房间里的一切物品位置保持同定不变（实验时，实验者的位置也固定不变），以作视觉参照系。间接照明，避免光线直射水面。水温控制在２０—２５℃。并在实验过程中保持水温恒定。实验前先进行寻找平台训练，正式实验包括连续７ｄ的定位航行实验和随后的１次空间探索实验两个部分。实验于每日上午９：００开始进行。
１．３．２寻找平台训练方法大鼠在进行正式测试前，先进行游泳以及寻找可视平台的训练，目的是筛除游泳能力缺陷或有视力障碍的大鼠，并使大鼠知道水迷宫池内有一平台，可以作为逃生的目的地。训练时，将不锈钢可视平台置于迷宫水池的中心，台面高出水面１ｃｍ，每只大鼠先置于平台上适应２０
Ｓ，
定位航行实验的指标分析
ｌａｔｅｎｃｙ，ｄ，．，），其双因素方差分
２．１．１逃避潜伏期分析１４只大鼠第１～７天的数据（图１
Ｅｓｃａｐｅ
析结果：动物因素Ｆ＝１．５８７９，Ｐ＝０．１０６７，表明大鼠间差异没有显著性统计学意义；测试日因素Ｆ＝８．５５４１，Ｐ＝３．８０Ｅ－０７，表明测试日间差异具有非常显著性意义，即随着测试（或称学习、刺激）次数的增加，逃避潜伏期逐渐缩短，存在时反应量－效关系（图１），参照文献［１］的分型方法，理论上属于Ｔ型双曲线关系（呈反变关系），但因本实验采用了上限性数据，即有一固定的最长时间６０ｓ，应归于Ｐ型双曲线关系。测试日因素的日间Ｎｅｗｍａｎ・Ｋｅｕｌｓ两两对比测验显示，仅第１天的逃避潜伏期与第２—７天的差异有非常显著性统计学意义（Ｐ＜０．００１），提示重复测试（学习）可提高大鼠的空间学习能力，并在第３天即可接近最好成绩。
２．１．２靶象限活动时间百分比分析１４只大鼠第１～７天的数据（图１
Ｔｉｍｅｉｎｔａｒｇｅｔ
随后训练３次，随机从不同象限的入水点投入水中，学习寻找平台６０Ｓ，若超过６０Ｓ仍未找到平台，由实验者引导至平台上停留１５Ｓ，然后取出擦干放回饲养笼。训练结束后，筛除有缺陷的大鼠。
１．３．３定位航行实验将透明平台置于４个象限中任一象限１／２弧度，池壁到池中心距离１／２的位置，水面高于台面１ｃｍ。每日测试一次，含分别从４个象限（顺序随机）面向池壁入水的４个测试，每个测试间隔３０Ｓ。软件的最长检测时间设为６０ｓ，驻台时间５ｓ（作为找到平台的标准）。若大鼠能找到并登上平台，在平台上停留５Ｓ后停止记录，将软件记录的大鼠在水中游泳的时间记为逃避潜伏期ｉ若大鼠６０Ｓ内未找到平台，则在软件停止计时后由实验者引导其登上平台并停留１５ｓ，此时的逃避潜伏期计为６０Ｓ。Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫实验软件除记录大鼠游泳的运动轨迹图外，还实时记录运动时间、平台驻留时间、运动距离、入水角度、各象限的活动时间等，并分析记录游泳速度、分析策略等指标。由此将４个象限入水的４个检测求出平均结果，记为当天的检测结果。
１．３．４空间探索实验第７天定位航行实验结束
１
ｑｕａｄｒａｎｔ，ｄ１．７），
其双因素方差分析结果：动物因素Ｆ＝１．４８４２，Ｐ＝０．１４２４，表明大鼠间差异无显著性意义；测试日因素Ｆ＝１０．１３０８，Ｐ＝２．９１６７ＥⅢ８，表明测试日间差异具有非常显著性意义，即随着测试次数的增加，靶象限活动时间百分比逐渐增加，存在时反应量一效关系（图１），可称为反Ｈ型双曲线关系（呈正变关
系）…。测试日因素的日间Ｎｅｗｍａｎ—Ｋｅｕｌｓ两两对
比测验显示，第１天的靶象限活动时间百分比与第２—７天，第２天与第４～７天的差异有非常显著性意义（Ｐ＜０．０１），提示重复测试（学习）可提高大鼠在靶象限的定位航行时间，提高空间学习能力，并在第３天即可接近最好水平。由此可见，靶象限活动时间百分比的观察结果，与同时检测的逃避潜伏期结果是相互吻合的。
ｈ后，将平台撤离，大鼠从原平台所在象限的对侧
万方数据
・４６４・
７０
公６０
Ｓ
３５０
叠
量
尝４０
詈
ｇ
３０
蚕
委２０
詈
石
∞１０
Ｏ
墨
图１大鼠Ｍｏｍｓ水迷宫实验测试日与逃避潜伏期、靶象限
活动时间百分比的时反应量－效关系
ｄ卜７：定佗航行实验；Ｎｏｐｌａｔｅ：空间探索实验；；４－ｓ，ｎ＝１４；与Ｎｏｐｌａｔｅ比较的配对ｔ测验：｝Ｐ＜Ｏ．０５，｝・Ｐ＜０．０１
Ｆｉｇ１
Ｔｉｍｅｄｄｏｓｅ—ｒｅｓｐｏｎｓｅ
ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｅｓｃａｐｅｌａｔｅｎｃｙｓ，
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ｓｗｉｍｍｉｎｇｔｉｍｅ
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ｑｕａｄｒａｎｔ（％）ａｔ
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ｄａｙｓｂｙｐｌａｃｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｔｅｓｔ
ｏｒ
ｓｐａｔｉａｌｐｒｏｂｅ
ｔｅｓｔ
ｄｈ７：ｐｌａｃｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｔｅｓｔ；Ｎｏｐｌａｔｅ：ｓｐａｔｉａｌｐｒｏｂｅｔｅｓｔ；ｉ士５，ａ＝１４；
Ｐａｉｒｅｄ
ｔ
ｔｅｓｔ∞Ｎｏ
ｐｌａｔｅ：｝ＪＰ＜０．０５．｝・Ｐ＜０．０１
２．１．３游泳速度分析１４只大鼠第１～７天的数
据（图２，ｄ¨），其双因素方差分析结果：动物因素Ｆ
＝２．５８０１，Ｐ＝０．００５ｌ，表明大鼠间差异有非常显著性意义；测试日因素Ｆ＝０．７８９５，Ｐ＝０．５８０９，表明测试日间差异没有显著性意义。提示动物的游泳速度在测试的时间内保持相对稳定。
一８０
老７０
・Ⅱ－６０
吾５０
娶４０
箸３０
委２０
’善１０
∽０
图２
Ｍｏｍｓ水迷宫实验中大鼠的游泳速度
ｄＩ—ｄ７：定位航行实验；Ｎｏｐｌａｔｅ：空间探索实验；ｘ±Ｊ，ｎ＝１４；与
Ｎｏ
ｐｌａｔｅ比较的配对ｔ测验：｝Ｐ＜Ｏ．０５
Ｆｉｇ２Ｓｗｉｍｍｉｎｇ
ｓｐｅｅｄ
ｏｆｒａｔｉｎＭｏｍｓ
ｗａｔｅｒ
ｍａｚｅｔｒａｉｌｓ
ｄｌ～ｄ７：ｐｌａｃｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｔｅｓｔ；Ｎｏｐｌａｔｅ：ｓｐａｔｉａｌｐｒｏｂｅ
ｔｅａｔ；ｘ±ｓ，ｎ２
１４；Ｐａｉｒｅｄ
ｔ
ｔｅｓｔ伽Ｎｏ
ｐｌａｔｅ：・Ｐ＜Ｏ．０５
２．１．４分析策略观察１４只大鼠第１～７天测试的分析策略构成比，根据软件设定的分析策略为４种，即直线式（ｓｔｒａｉｇｈｔ）、趋向式（ｔｅｎｄｅｎｃｙ）、边缘式（ｍａｒｇｉｎａｌ）和随机式（ｒａｎｄｏｍ），结果见图３。统计分
析结果：Ｘ２＝４６．８３，Ｐ＝０．０００２，表明随着测试次数
增加，分析策略构成比差异具有非常显著性统计学意义，即直线式策略逐渐增多，在第３天即已占优
万方数据
势，到第６天达６０．７１％。趋向式策略仅在第２天
占优势，其后随着直线式策略使用的增多而下降。随机式策略只在第１天占优势，随着训练增加而逐渐减少；而边缘式搜索策略到第３ｄ之后几乎不再使用。
●
一摹一ｈ∞苗暑∽
Ｔｒｉａｌｓ（ｄａｙ）
图３大鼠定位航行实验中使用的分析策略构成比
Ｆｉｇ３
Ａ
ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｕｓｅｄｉｎｐｌａｃｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎ
ｔｅｓｔ
２．２空间探索实验的指标分析在空间探索实验
中，１４只大鼠在６０Ｓ内的穿台次数为（５．０７±２．６２）次，其中首次穿台时间为（９．７１±１０．８７）Ｓ（图１
Ｎｏ
ｐｌａｔｅ），可视为首次逃避潜伏期，与第１天的逃避潜伏期（２１．９５±１２．２０）Ｓ相比显著缩短（配对ｔ测验，Ｐ＜０．０５），与第２～７天的逃避潜伏期相比无明显差异，提示空间探索实验的开始，大鼠对平台位置的空间记忆能力大致维持在经多次定位航行训练后的水平。６０Ｓ测试时间内，大鼠的靶象限活动时间百分比为（４８．８１±９．－５３）％（图１
Ｎｏ
ｐｌａｔｅ），与第ｌ
天和第７天的靶象限活动时间百分比差异均有非常显著性统计学意义（配对ｔ测验，Ｐ＜０．０１），且游泳速度（图２
Ｎｏ
ｐｌａｔｅ）为（４１．５０±６．３９）ｐｉｘｅｌ／ｓ，与第
７天相比显著性加快（Ｐ＜０．０５）。将探索实验的６０ｓ等分为两段，进行分析比较（图４），前段穿台次数明显多于后段（配对ｔ测验，Ｐ＜０．０５），后段游泳速度显著快于前段（配对ｔ测验，Ｐ＜０．０１）。
３讨论
・
本实验观察到Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫实验的重复定位航
行实验，可提高大鼠空间学习能力，随学习天数增加，逃避潜伏期逐渐缩短，在靶象限活动时间的百分比逐渐增加，与报道结果相吻合一’引。由于逃避潜伏期是时反应指标¨’２｜，而重复测试的过程，也就是重复刺激或学习的过程，呈现为刺激强度的累积倍增，可以看作是刺激量的增加，类似于药效学中的药物剂量，其与逃避潜伏期的关系，也就类似于药物的时反应量效关系，经方差分析显示测试日间差异具有显著性意义，表明了时反应量一效关系的存在心】。
暄直医堂瞳堂拯（』堂里！坚翌塑Ｍ鲤堡尘型望ｉ！曼堡迎）兰Ｑ！Ｑ；垫【鱼２至于逃避潜伏期的时反应量．效关系类型，由于时反应指标的特殊性，应当有不确定结果出现，也就是在测试的观察时间内动物不能找到平台，潜伏期趋向于无穷大；而当测试次数增大时，也不是无限缩短，总有一趋向的最短潜伏期存在，理论上属于Ｔ型双曲线关系（呈反变关系）¨’２ｌ。不过，由于本实验采用了上限性数据，即有一固定的最长时间６０Ｓ，应归于Ｐ型双曲线关系（可以看作Ｔ型的特例）¨’２｜。对于靶象限活动Ｕ，－ＪＩ＇Ｈ１的百分比，看起来是一种构成比数据，但其具有活动时间性质，也可看作为类似的时反应指标，其与刺激量的关系为正变关系，但其规ｏ又有所不同，可称为反Ｈ型双曲线关系，其具体定量规律有待于进一步研究。
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ｌ：１—３０ｓ，Ｓｅｃｔｉｏｎ２：３１—６０２比较的配对ｔ测验：｝Ｐ＜Ｏ．０５。：Ｉｔ｝Ｐ＜
４Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｎｕｍｂｅｒｏｆｃｒｏｓｓｉｎｇｐｌａｔｅａｎｄｓｗｉｎｕｎｉｎｇ
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ｐｌａｔｅ；Ｒｉｇｈｔ：ｓｗｉｍｍｉｎｇ８ｐｅｅｄ；Ｓｅｃｔｉｏｎ１：１—
ｓ。Ｓｅｃｔｉｏｎ
２：３１～６０ｓ；ｘ±５，ｎ＝１４；Ｐａｉｒｅｄｆｔｅｓｔ埘Ｓｅｃｔｉｏｎ２：茸Ｐ＜
实验中发现，空间探索实验中的首次登台时间比，说明其探索实验并未能反映定位航行实验学习万方数据
・４６５・
隔仅１ｈ，是否由遗忘因素所致尚不能确定。为此，我们进一步将空间探索实验分为前后两段时间（各
３０
ｓ）分别分析穿台次数和游泳速度，结果表明前段
的穿台次数显著高于后段，但游泳速度显著低于后段。结合上述空间探索实验的游泳速度明显高于第７天的结果，可以看出在空间探索实验的初期，大鼠显然是与前期定位航行实验的学习相关的记忆状态进行平台搜寻的，是记忆的体现，而在后期则是不同的状态。可能的解释是，撤去平台后大鼠对原平台的空间记忆在空间探索实验的初期得到表达，但随着不断寻找的失败（平台已撤），进而呈现记忆的消退，并开始尝试重新寻找求生平台，这不仅是靶象限活动时间百分比相比于第７天定位航行实验时降低的原因，也为上述后一时间段的游泳速度提高所证明。由此可见，空间探索实验作为大鼠空间记忆的
检测手段，其本身对记忆能力存在着干扰或消退作用，与报道的重复Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫训练并不改变空间探索实验的穿台次数和靶象限活动时间百分比的结果相吻合¨引。因此，在Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫实验中如何进一步合理地设计空间探索实验的次数、时间，如何进一步有效观察和分析其动态过程，甚至同时进行记忆与记忆消退过程的分析，都值得进一步的研究。【参考文献】
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左图：穿台次数，右图：游泳速度；Ｓｅｃｔｉｏｎｓ；；４－５，ｎ＝１４；与Ｓｅｃｔｉｏｎ０．０１
ＦｉｇｓｐｅｅｄＬｅｆｔ：１１ｕｎｌｂｅｒ３０
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其实等同于定位航行实验中的逃避潜伏期，因此可与之前的逃避潜伏期一起比较，与第６、７天的逃避潜伏期相近，且与第１天的潜伏期差异有娘著性意义，提示在进行空间探索实验之初，大鼠的空间记忆水平维持在定位航行训练后的水平。然而，观察空间探索实验的靶象限活动时间百分比，却得出与逃避潜伏期不一致的结果，即与定位航行实验中第ｌ天相比有显著性差异（高于第１天的靶象限活动时间百分比），说明空间探索实验有空间记忆的体现，但同时又显著低于第７天的靶象限活动时间百分的结果，鉴于本实验中探索实验与定位航行实验间
大鼠空间学习记忆能力测试的时反应量-效关系
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
秦雯， 曲睿， 汪萌芽， QIN Wen， QU Rui， WANG Meng-ya皖南医学院,细胞电生理研究室,安徽,芜湖,241002皖南医学院学报
ACTA ACADEMIAE MEDICINAE WANNAN2010,29(6)
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