测量啮齿动物空间学习的5种已被证实的方法

想象一下你当地的超市进行了一次彻底的翻新。进入经过改进的新店，你突然又要去找你最喜欢的咖啡或麦片了。一项过去很容易的任务，甚至大部分是自动驾驶，现在需要完全重新学习。这就是空间学习的用武之地。

什么是空间学习?

空间学习基本上是指有机体(你)在三维环境(超市)中的关联或表现。如果我们把它翻译成基础的动物研究术语:动物在给定的空间里学习自己的位置。这项任务高度依赖于视觉线索和/或地标，无论是人类还是动物。

为什么空间学习与神经科学相关?

除了能够非常实用地找到你最喜欢的咖啡之外，空间学习对人类和动物都至关重要。对人类来说，空间学习是陈述性记忆的一种重要形式，陈述性记忆指的是记住名字、地点、事件等(也称为工作记忆)。这伴随着大脑的快速处理:新信息可以在单一事件后被编码，但也可能在几分钟、几小时或几天内被忘记。

人类这种工作记忆、执行功能和处理速度的减弱也可以归类为认知能力下降。这可能与年龄有关，与阿尔茨海默病等痴呆症有关，甚至与创伤性脑损伤有关。记忆受损(形成)通常与海马功能下降有关。

海马体的作用

空间学习主要是在海马体中进行的，它非常依赖神经可塑性:一个网络修改其现有连接的能力。这种可塑性通常随着年龄的增长而下降，其基础是突触强度的变化:较弱的连接(重复输入较少)比较强的连接(重复输入较多或较长)保留的时间更短。

测量空间记忆，本质上是“探测”海马体的功能，因此可以作为认知衰退的一个非常重要的诊断参数。在啮齿类动物中，这种形式的认知评估被带回到动物非常基本的反应中，如识别一个新的或熟悉的物体，或在一个封闭的区域中找到一个特定的位置。

莫里斯水迷宫

后者正是理查德·莫里斯想要测量的莫里斯水迷宫1981年:一种评估啮齿动物空间学习和记忆的工具。虽然它的形状不是迷宫，而是一个充满水的圆形竞技场(很像啮齿类动物的游泳池)，但学习和检索过程确实类似于迷宫的工作。

在Morris水迷宫中完成“任务”的动机是逃离冷水的需要。这需要复杂的导航技能，这正是研究人员在测量啮齿动物的空间学习时所寻找的。

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莫里斯水迷宫任务的一个变体是辛辛那提水迷宫它通往逃生平台的路径要复杂得多。它也更多地依赖于内部线索，而不是莫里斯水迷宫中的外部线索这个博客关于这一主题的!)

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巴恩斯迷宫

由卡罗尔·巴恩斯博士于1979年发明的巴恩斯迷宫使用了与莫里斯水迷宫相同的导航范式。然而，这个迷宫由一个明亮的圆形表面组成，其周围有多达20个圆洞。

动物必须在几个回合中学习，在20个洞中的一个下面有一个“逃生箱”。虽然与莫里斯水迷宫中的导航和逃离任务相似，但相比于逃离冷水的需要，这个任务是受啮齿类动物对开阔空间的厌恶所激励的，这是这两个迷宫之间的关键区别。

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Y-maze

一个Y-maze(如性)也经常被用来研究啮齿类动物的空间学习。这种迷宫的好处是，测试通常很容易学习，因此非常节省时间。此外，它的体积小，使它非常容易和快速设置在几乎任何测试室。

y迷宫中的决策和学习是通过在迷宫的一端放置奖励来激励的。然后动物就会知道奖赏的位置。经过这种训练，输出结果是基于动物找到正确手臂所花的时间，或它犯的错误的数量。看看这篇博客Y-maze !

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摇臂迷宫

最初由博士设计。大卫·奥尔顿和罗伯特·萨缪尔森在1976年的研究中，你会不由地注意到这个测试和y迷宫之间的相似之处。

在摇臂迷宫动物就像y形迷宫一样，受到了在迷宫的一端有奖励的刺激。然而，动物在径向臂迷宫中有8个选择，而在y形迷宫中只有3个。这是测试“串行学习”的一个很好的工具，“串行学习”是一个描述我们如何学习和回忆列表或其他顺序信息的术语。

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空间目标识别(SOR)测试

我们描述的最后一个测试不同于其他空间学习任务，因为它不依赖“逃跑”或“奖励”等动机线索，而是依靠啮齿动物探索环境中新奇物体的天生好奇心。

在空间目标识别任务中，动物通常在开阔的场地或表型盒子，以一组特定的对象，放置在特定的区域的竞技场。训练结束24小时后，其中一个物体被转移到竞技场的另一个位置。探索移动物体与未移动物体的时间差异可以用来评估老鼠的空间记忆。

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硬件和软件

Noldus提供了各种各样的迷宫和竞技场，包括上面提到的所有迷宫和竞技场，它们完全可以根据用户的需求进行定制。EthoVision XT作为这些测试背后的引擎，使空间学习和记忆的量化非常高效和可靠。

您想了解EthoVision XT是如何用于此的一些深度提示和技巧吗?请继续关注我们即将发布的博客!我们的同事Colleen McSweeney博士将提供有价值的提示和技巧，以分析Morris水迷宫中使用Ethovision XT的空间学习。

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