平臺(tái)顏色對(duì)大鼠Morris水迷宮訓(xùn)練成績(jī)的影響

周海東　陳益君　朱浩

[摘要] 目的 探討平臺(tái)顏色改變對(duì)大鼠水迷宮成績(jī)的影響。 方法 選擇成年雄性SD大鼠36只隨機(jī)分為兩組，分別置于藍(lán)色平臺(tái)（藍(lán)色組，n=18）和白色平臺(tái)（白色組，n=18）的水迷宮，每天訓(xùn)練4次，連續(xù)訓(xùn)練6 d，記錄每次訓(xùn)練的潛伏期作為學(xué)習(xí)成績(jī)，第7天通過水迷宮空間探索實(shí)驗(yàn)檢測(cè)大鼠的空間記憶能力。 結(jié)果 定位航行實(shí)驗(yàn)顯示兩組大鼠在首日訓(xùn)練平均逃避潛伏期差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），藍(lán)色組大鼠每天的潛伏期均短于白色組，且第3天和第4天差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），空間探索實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示兩組大鼠無明顯差異（P>0.05）。 結(jié)論 藍(lán)色平臺(tái)組大鼠的學(xué)習(xí)能力提升速度快于白色平臺(tái)組。

[關(guān)鍵詞] 平臺(tái)；顏色；Morris水迷宮；訓(xùn)練成績(jī)

[中圖分類號(hào)] G861.1；R338 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-9701（2018）13-0025-03

The influence of platform color on the learning and memory performance of rats in Morris water maze

ZHOU Haidong CHEN Yijun ZHU Hao

Department of Anesthesiology， Ningbo First Hospital， Ningbo 315010， China

[Abstract] Objective To investigate the influence of platform color on the learning and memory performance of rats in Morris water maze. Methods 36 adult male SD rats were randomized into two groups and put in water mazes with blue platform（blue group， n=18） and white platform（white group， n=18） respectively. The rats were trained 4 times per day for 6 days. The performance was indicated by escape latency in each training. The spatial memory ability of rats was assessed through spatial probe on the 7th day. Results No significant difference of average escape latency was found in rats of two groups in the place navigation in the training on the first day（P>0.05）. Escape latency on each day of rats in blue group was shorter than that of rats in white group. Significant difference of escape latency was noticed on the 3rd and 4th day between two groups. There was no significant difference in the results of spatial probe in rats of two groups（P>0.05）. Conclusion The improvement of learning ability in rats of blue group is faster than that in rats of white group.

[Key words] Platform； Color； Morris water maze； Learning and memory performance

英國(guó)心理學(xué)家Morris設(shè)計(jì)了水迷宮并用于研究大鼠記憶獲取與保持的能力[1]。通過被動(dòng)迫使動(dòng)物游泳，使其水迷宮中尋找隱藏的平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)者通過計(jì)算機(jī)分析其尋找平臺(tái)所用時(shí)間及軌跡、跨越平臺(tái)的次數(shù)、目標(biāo)象限的時(shí)間百分比及首次到達(dá)平臺(tái)的時(shí)間等測(cè)試實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)空間定位的學(xué)習(xí)記憶能力，進(jìn)而判斷實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的記憶功能[2]，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，水迷宮訓(xùn)練的時(shí)間[3]、游泳次數(shù)[4]、水溫[5]、平臺(tái)的外形[6]等因素對(duì)其的影響都已有不同報(bào)道，但平臺(tái)顏色改變對(duì)其是否有影響尚未可知。本實(shí)驗(yàn)探討水迷宮實(shí)驗(yàn)中平臺(tái)顏色的變化對(duì)水迷宮成績(jī)的影響，為使水迷宮實(shí)驗(yàn)更加優(yōu)化提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

健康清潔級(jí)成年雄性SD大鼠36只，體重200～250 g，由浙江省醫(yī)學(xué)科學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供[動(dòng)物許可證號(hào)：SCXK（浙）2014-0001]，喂以大鼠標(biāo)準(zhǔn)飼料，自由攝水、攝食，環(huán)境溫度（23±2）℃，光照節(jié)律為12 h：12 h。大鼠飼養(yǎng)7 d后開始實(shí)驗(yàn)，隨機(jī)分為藍(lán)色平臺(tái)組（18只）和白色平臺(tái)組（18只），實(shí)驗(yàn)采取雙盲法。

1.2 Morris水迷宮

本實(shí)驗(yàn)使用的水迷宮為直徑180 cm、高50 cm、水深30 cm的圓形水池，池水溫度為（25±1）℃之間。經(jīng)過水池中點(diǎn)垂直連線將水迷宮分為東（E）、南（S）、西（W）、北（N）4個(gè)象限，白色平臺(tái)、藍(lán)色平臺(tái)（封三圖1）均放置于東北（NE）象限的中心位置，并低于水面約0.5 cm，水池內(nèi)面為黑色，遮光簾圍起水池的四周及頂部，支撐簾布的柱子上貼有不同形狀的圖形作為參照標(biāo)記。遮光簾頂部中央安放攝影系統(tǒng)，并連接電腦主機(jī)顯示，通過處理分析系統(tǒng)可獲取大鼠的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)期間周邊環(huán)境維持不變，避免噪音，以免影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法及觀察指標(biāo)

空間航行實(shí)驗(yàn)：所有大鼠6 d內(nèi)，每天參加4次訓(xùn)練。按隨機(jī)方式選擇下水象限，將大鼠在池壁旁背對(duì)水池中心放入水中，實(shí)驗(yàn)開始。如果大鼠入水至接觸到并登上平臺(tái)在90 s之內(nèi)，則記錄相應(yīng)時(shí)間，即為潛伏期；如果大鼠接觸到并登上平臺(tái)在90 s之后，則潛伏期記為90 s。大鼠爬上各自的平臺(tái)后在平臺(tái)上休息15 s。記錄并分析各組大鼠的游泳軌跡和潛伏期?？臻g探索試驗(yàn)：6 d空間航行結(jié)束后，取出隱藏平臺(tái)，從西南（SW）象限將大鼠背對(duì)水池中心放入水池，記錄并分析60 s內(nèi)大鼠的游泳速度、穿越原先平臺(tái)位置的次數(shù)、平臺(tái)所在象限滯留時(shí)間百分比及首次通過原平臺(tái)時(shí)間。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用t檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組大鼠空間學(xué)習(xí)能力比較

兩組大鼠的空間學(xué)習(xí)能力通過定位航行中的平均逃避潛伏期來體現(xiàn)，本研究（表1）顯示：兩組大鼠在首日訓(xùn)練平均逃避潛伏期分別為（75.06±11.70）s和（73.67±13.97）s，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。隨著實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練天數(shù)和次數(shù)的增加，藍(lán)色組和白色組大鼠的平均逃避潛伏期均縮短，藍(lán)色組大鼠的平均潛伏期在定位航行實(shí)驗(yàn)中短于白色組大鼠，第3天和第4天（封三圖2）比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。至第6天，兩組大鼠的游泳軌跡均接近為直線式。

2.2 兩組大鼠空間記憶能力比較

采用空間探索實(shí)驗(yàn)中游泳的速度、跨越平臺(tái)的次數(shù)、目標(biāo)象限的時(shí)間百分比及首次到達(dá)平臺(tái)的時(shí)間來評(píng)價(jià)兩組大鼠的空間記憶能力。本研究顯示各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。見表2。

3 討論

Morris水迷宮被廣泛應(yīng)用于大鼠實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑u(píng)價(jià)[7，8]、認(rèn)知功能相關(guān)藥物的研究[9]等各種領(lǐng)域，是一種經(jīng)典的檢測(cè)學(xué)習(xí)記憶能力獲得和保持的方法，雖然水迷宮操作簡(jiǎn)單，但仍受各種因素如動(dòng)物種類[10]、性別[11]等的干擾，并且平臺(tái)形狀、顏色、訓(xùn)練時(shí)間的長(zhǎng)短及次數(shù)并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[12]，因此各實(shí)驗(yàn)人員根據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的不同特點(diǎn)對(duì)水迷宮的實(shí)驗(yàn)方法做了各種改進(jìn)。本研究發(fā)現(xiàn)改變平臺(tái)顏色可以顯著縮短大鼠的潛伏期，提高大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，提升水迷宮的實(shí)驗(yàn)效率。

長(zhǎng)久以來，鼠類被認(rèn)為是全色盲，其行為學(xué)不會(huì)因?yàn)橹苓叚h(huán)境色彩的改變而改變。但國(guó)外有研究表明大鼠視網(wǎng)膜細(xì)胞含有兩種視色素，暗適應(yīng)中對(duì)波長(zhǎng)為510 nm處藍(lán)光及360 nm處的紫外線敏感[13]，結(jié)合本研究發(fā)現(xiàn)大鼠在遮光布圍起來的水池暗環(huán)境中，對(duì)實(shí)驗(yàn)所用藍(lán)色平臺(tái)較平時(shí)常用的白色平臺(tái)敏感，大鼠在水池中時(shí)，借助觸覺、嗅覺、本體感覺及視覺等感受器官進(jìn)行相應(yīng)的定位參照，再通過各條感覺通路將這些信息傳送到大腦進(jìn)行分析歸類，最終形成記憶，記憶獲得的快慢在本實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)為找到水中平臺(tái)的時(shí)間長(zhǎng)短。大鼠在水池中游泳接近藍(lán)色平臺(tái)和白色平臺(tái)時(shí)，可能所感受到的反射光線色差不同，結(jié)合周圍參照物，傳入大腦中信息不同，最終導(dǎo)致水迷宮檢測(cè)結(jié)果不同。另外我們發(fā)現(xiàn)藍(lán)色的平臺(tái)和水池池壁及大鼠體表顏色均有鮮明的對(duì)比，更加有利于攝像機(jī)暗環(huán)境下追蹤游泳軌跡和數(shù)據(jù)的采集，比白色的平臺(tái)更加可行。

本實(shí)驗(yàn)空間航行第1天的訓(xùn)練潛伏期及第7天空間探索實(shí)驗(yàn)游泳速度兩組大鼠差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明兩組大鼠的一般情況及運(yùn)動(dòng)能力無明顯差異?？臻g航行實(shí)驗(yàn)中的逃避潛伏期作為最常用且相對(duì)穩(wěn)定的參數(shù)[14，15]，大鼠的記憶獲取能力可通過其來表現(xiàn)，藍(lán)色組的平均逃避潛伏期第1天至第6天均比白色組短，且第3天和第4天的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示改變平臺(tái)顏色，會(huì)使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)習(xí)能力提升加快，并可以較快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而記憶的保持能力則要通過空間探索實(shí)驗(yàn)來考察[16]?？臻g探索實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，白色組和藍(lán)色組大鼠目標(biāo)象限的百分比、跨越平臺(tái)的次數(shù)及首次通過平臺(tái)的時(shí)間無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且明顯的偏好目標(biāo)象限，提示一定的訓(xùn)練次數(shù)以后平臺(tái)顏色的改變對(duì)大鼠的記憶能力的保持無明顯影響?？s短空間航行實(shí)驗(yàn)時(shí)間后不同顏色平臺(tái)對(duì)空間探索實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，有待于下一步繼續(xù)研究。

目前，各個(gè)因素在水迷宮中的作用機(jī)制尚有爭(zhēng)議，從動(dòng)物的選取[17，18]、方法的實(shí)施[19]、實(shí)驗(yàn)設(shè)施[20]的選擇到最后統(tǒng)計(jì)分析[21]的全過程具有一定的不確定性。但從全局來說，使用簡(jiǎn)單易行高效的實(shí)驗(yàn)，可以減少操作中的誤差，能夠最大程度地排除干擾，并減少人力物力的支出。改變平臺(tái)的顏色會(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)，使水迷宮更加高效地適用于學(xué)習(xí)記憶的機(jī)制探討和藥理研究。

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（收稿日期：2017-12-12）