游泳訓(xùn)練次數(shù)對(duì)大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力的作用論文
Morris 水迷宮（ Morris water maze,MWM） 是英國心理學(xué)家 Morris 于 20 世紀(jì) 80 年代初設(shè)計(jì)并應(yīng)用于大鼠學(xué)習(xí)記憶機(jī)制研究的[1],經(jīng)過不斷改進(jìn)及完善，目前已成為國內(nèi)外評(píng)價(jià)動(dòng)物空間學(xué)習(xí)記憶能力最常用的實(shí)驗(yàn)方法之一，廣泛應(yīng)用于神經(jīng)藥理學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、老年病學(xué)等基礎(chǔ)和應(yīng)用研究中。
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物通常經(jīng)過一天數(shù)次連續(xù)數(shù)天的訓(xùn)練，可對(duì)水下站臺(tái)產(chǎn)生空間定位記憶，但在具體的操作過程中，訓(xùn)練時(shí)程及每天具體的訓(xùn)練次數(shù)并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[2].在既往研究中，每天訓(xùn)練次數(shù)為 2- 12 次不等，訓(xùn)練時(shí)程為 5 - 7 d[3 -9],每天訓(xùn)練的次數(shù)對(duì)空間學(xué)習(xí)、記憶的結(jié)果有何影響，目前尚沒有報(bào)道。因此，本實(shí)驗(yàn)選取水迷宮實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用較多的每天訓(xùn)練4 次及8 次方法，連續(xù)訓(xùn)練6 d,探討訓(xùn)練次數(shù)對(duì)大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力的影響，為MWM 實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步完善提供依據(jù)。
1 材料與方法
1. 1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
健康 SD 雄性清潔級(jí)大鼠 36 只，體重 190 -230g ,由河南科技大學(xué)動(dòng)物中心提供。動(dòng)物房室溫控制在（ 22 ± 2） ℃，12 h 光照/黑暗周期，動(dòng)物自由飲水、攝食，大鼠在動(dòng)物房適應(yīng)一周后，隨機(jī)分為每天訓(xùn)練 4 次組（ 4 次/d 組） 和每天訓(xùn)練 8 次組（ 8 次/d組） ,每組 18 只。
1. 2 Morris 水迷宮
Morris 水迷宮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由水迷宮裝置、水迷宮圖像自動(dòng)采集和處理分析系統(tǒng)組成（ 成都泰盟科技有限公司研制） .圓形水迷宮水池直徑 150 cm,高50 cm,池壁以 4 個(gè)等距離點(diǎn)，即東（ E） 、南（ S） 、西（ W） 、北（ N） 將水池分為 4 個(gè)象限，分別在 4 個(gè)象限的中心沿池壁設(shè)置 4 個(gè)入水點(diǎn)。圓柱形平臺(tái)放置于SW 象限的中心位置，并沒于水面下約 2 cm.用脫脂奶粉將水?dāng)嚋啠疁兀?21 ± 1） ℃。用遮光簾將水池圍起，布簾上貼有不同形狀、顏色的圖形作為標(biāo)記。大鼠頭部染黑。訓(xùn)練時(shí)將大鼠分別從 4 個(gè)入水點(diǎn)頭朝池壁輕輕放入，水池上方 1. 5 m 處安放著連接顯示系統(tǒng)的攝像機(jī)，通過處理分析系統(tǒng)分析可提供動(dòng)物游泳的潛伏期（ 動(dòng)物自入水到找到站臺(tái)后四肢爬上站臺(tái)時(shí)所需的時(shí)間） 、游泳距離、游泳軌跡等參數(shù)。
1. 3 實(shí)驗(yàn)方法
定位航行實(shí)驗(yàn)（ 隱藏平臺(tái)實(shí)驗(yàn)） ,連續(xù) 6 d.4次/d 組： 每天訓(xùn)練 4 次，隨機(jī)分別從 4 個(gè)入水點(diǎn)入水。8 次/d 組的訓(xùn)練： 每天訓(xùn)練 8 次，每天分 2 個(gè)時(shí)間段，中間間隔 1 h,每個(gè)時(shí)間段訓(xùn)練 4 次，分別從 4個(gè)入水點(diǎn)入水。在以上大鼠的訓(xùn)練中，每只大鼠每次游泳的時(shí)限為60 s,若大鼠在60 s 內(nèi)找到平臺(tái)，則記錄其從入水到爬上平臺(tái)的時(shí)間（ 即潛伏期） .若大鼠在入水后 60 s 內(nèi)未能找到站臺(tái)，則由測試者引至站臺(tái)，并在站臺(tái)上停留 15 s,潛伏期記為 60 s.
空間探索試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)第 7 天，撤去隱藏平臺(tái)，從目標(biāo)象限對(duì)面入水點(diǎn)將大鼠面向池壁放于水中，記錄 60 s 內(nèi)大鼠跨越原平臺(tái)位置的次數(shù)、平臺(tái)所在象限的時(shí)間百分比、首次通過平臺(tái)時(shí)間及游泳軌跡等參數(shù)。實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)盡量保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境的穩(wěn)定性，包括測試者、大鼠行為測試時(shí)間等，盡量減少可引起大鼠行為改變的干擾因素。
1. 4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析
每組動(dòng)物的潛伏期用 x珋 ± s 表示，使用 SPSS16. 0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，定位航行實(shí)驗(yàn)中的潛伏期比較采用重復(fù)測量數(shù)據(jù)的方差分析，游泳平均速度、平臺(tái)象限時(shí)間百分比、跨越平臺(tái)次數(shù)、第1 次通過平臺(tái)時(shí)間采用單因素方差分析，P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2 結(jié)果
2. 1 空間學(xué)習(xí)能力比較
采用定位航行實(shí)驗(yàn)中的平均逃避潛伏期及游泳軌跡來評(píng)價(jià)兩組大鼠的空間學(xué)習(xí)能力，結(jié)果顯示： 4 次/d 組和 8 次/d 組大鼠在第 1 天訓(xùn)練時(shí)的平均 逃 避 潛 伏 期 分 別 為 （ 51. 68 ± 17. 67） s 和（ 48. 29 ± 12. 55） s,差 異 無 統(tǒng) 計(jì) 學(xué) 意 義 （ P >0. 05） .隨著訓(xùn)練次數(shù)的增加，兩組大鼠的平均逃避潛伏期均明顯縮短，4 次/d 組大鼠潛伏期在 5 d后，8 次/d 組大鼠在 3 d 后均穩(wěn)定在 10 s 左右，8次/d 組大鼠的平均潛伏期在 6 d 的定位航行實(shí)驗(yàn)中短于 4 次/d 組大鼠，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ P >0. 05） .根據(jù)行為學(xué)分析軟件計(jì)算兩組大鼠的游泳速度，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明兩組大鼠的游泳能力無明顯差異。兩組大鼠第 6 天的游泳軌跡均為直線式（ 見圖 1） .提示隨著訓(xùn)練次數(shù)的增加，兩組大鼠的空間學(xué)習(xí)能力均明顯增加。
2. 2 空間記憶能力比較
采用空間探索實(shí)驗(yàn)中的跨越平臺(tái)次數(shù)、目標(biāo)象限時(shí)間百分比、首次到達(dá)平臺(tái)的時(shí)間及游泳軌跡來評(píng)價(jià)兩組大鼠的空間記憶能力。結(jié)果顯示各項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ P > 0. 05,見表 2） .兩組大鼠在空間探索實(shí)驗(yàn)中的游泳軌跡顯示，兩組大鼠均有明顯的目標(biāo)象限偏好（ 見圖 2） .
3 討論
Morris 水迷宮實(shí)驗(yàn)是評(píng)價(jià)動(dòng)物空間學(xué)習(xí)記憶能力的重要手段，實(shí)驗(yàn)裝置[10]、訓(xùn)練時(shí)程[11]、實(shí)驗(yàn)時(shí)間[12]、游泳時(shí)間[13]、水溫[14]等因素對(duì)水迷宮成績的影響均已有報(bào)道，但水迷宮訓(xùn)練次數(shù)對(duì)其影響尚沒有報(bào)道。在水迷宮實(shí)驗(yàn)中，動(dòng)物可通過一定時(shí)程的多次訓(xùn)練而獲得空間認(rèn)知，訓(xùn)練次數(shù)對(duì)空間學(xué)習(xí)記憶能力的形成非常關(guān)鍵。但在此過程中每天訓(xùn)練次數(shù)、訓(xùn)練時(shí)程并沒有統(tǒng)一的要求，文獻(xiàn)報(bào)道有每天訓(xùn)練 3 次、5 d 共 15 次[3],每天訓(xùn)練 4 次、6 d 共 24次[4],每天訓(xùn)練6 次、6 d 共36 次[6],每天訓(xùn)練8 次、5 d 共 40 次[7],及每天訓(xùn)練 10 次[8]、12 次[9]等，應(yīng)用較多的是每天訓(xùn)練 4 次或 8 次。因此，本實(shí)驗(yàn)采用每天訓(xùn)練 4 次或 8 次，共訓(xùn)練 6 d,探討訓(xùn)練次數(shù)對(duì)空間學(xué)習(xí)記憶的影響。
定位航行實(shí)驗(yàn)主要反映動(dòng)物空間記憶的獲得情況（ 即學(xué)習(xí)獲取能力） .在排除運(yùn)動(dòng)障礙的情況下，逃避潛伏期是最為常用且相對(duì)穩(wěn)定的參數(shù)[13].在定位航行實(shí)驗(yàn)中大鼠通過多次訓(xùn)練尋找平臺(tái)可以提高大鼠的空間學(xué)習(xí)能力，同時(shí)通過此學(xué)習(xí)過程建立了空間記憶。本實(shí)驗(yàn)兩組大鼠的游泳速度無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，可排除運(yùn)動(dòng)能力的影響。定位航行實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示： 每天訓(xùn)練 4 次組大鼠和每天訓(xùn)練 8 次組大鼠隨著訓(xùn)練次數(shù)的增加，逃避潛伏期均越來越短，而 8次組的平均逃避潛伏期第 1 天至第 6 天均比 4 次組短，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，提示每天訓(xùn)練 4 次共 24 次和每天訓(xùn)練 8 次共 48 次均能明顯提高大鼠空間學(xué)習(xí)能力。8 次組大鼠在水迷宮訓(xùn)練3 d 后，及4 次組大鼠在訓(xùn)練5 d 后，逃避潛伏期穩(wěn)定在 10 s 左右，提示隨著訓(xùn)練次數(shù)的.增加至 20 -24 次，空間學(xué)習(xí)能力可以達(dá)到飽和，呈現(xiàn)較穩(wěn)定的狀態(tài)，而且每天訓(xùn)練次數(shù)增加，會(huì)使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)習(xí)能力提升較快，可以較快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
空間探索實(shí)驗(yàn)測量的是動(dòng)物的記憶保持能力�？臻g探索實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，每天訓(xùn)練 4 次組和每天訓(xùn)練 8 次組大鼠跨越平臺(tái)的次數(shù)及首次通過平臺(tái)的時(shí)間無明顯差異，且均表現(xiàn)出明顯的目標(biāo)象限偏好，在目標(biāo)象限停留的時(shí)間均明顯高于其他象限，提示兩組大鼠的空間記憶能力無明顯差異，說明大鼠只要經(jīng)過“足夠”次數(shù)的訓(xùn)練，即可達(dá)到提取記憶的目的。但游泳訓(xùn)練次數(shù)對(duì)大鼠長期記憶的影響及作用機(jī)制還應(yīng)進(jìn)一步探討。
空間學(xué)習(xí)與記憶是腦的高級(jí)神經(jīng)生理活動(dòng)之一，大腦皮層聯(lián)絡(luò)區(qū)、海馬、紋狀體、基底前腦、小腦等多個(gè)腦區(qū)參與其過程，組成一個(gè)功能完整的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[15].海馬的完整性對(duì)于空間學(xué)習(xí)記憶至關(guān)重要[16],但是海馬牽涉其中的神經(jīng)機(jī)制并不十分清楚。海馬對(duì)于空間信息的獲得、提取及對(duì)記憶的鞏固和儲(chǔ)存起著關(guān)鍵的作用[17].文獻(xiàn)報(bào)道，海馬損傷大鼠需要增加訓(xùn)練次數(shù)才可以達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，而正常大鼠經(jīng)過短期的訓(xùn)練足以達(dá)到穩(wěn)定的學(xué)習(xí)狀態(tài)。
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