專利名稱：水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹鼩模型的建立方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生命科學(xué)領(lǐng)域中一種新型實(shí)驗(yàn)動(dòng)物行為學(xué)模型的建立方法，特別是一種水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹駒模型的建立方法。
背景技術(shù)：
Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)是目前世界公認(rèn)的較為客觀的空間學(xué)習(xí)記憶功能評(píng)價(jià)方法，由 Richard Morris在1981年設(shè)計(jì)并應(yīng)用于學(xué)習(xí)記憶腦機(jī)制研究，是一種動(dòng)物能夠?qū)W會(huì)在水箱內(nèi)游泳并找到藏在水下逃避平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)方法，由于沒(méi)有任何可接近的線索以標(biāo)識(shí)平臺(tái)的位置，所以動(dòng)物的有效定位能力需應(yīng)用水箱外的結(jié)構(gòu)，例如貼于水迷宮箱體上的一些簡(jiǎn)單圖形標(biāo)志，作為空間定位的線索。近年來(lái)水迷宮實(shí)驗(yàn)廣泛應(yīng)用于神經(jīng)生物學(xué)、神經(jīng)心理學(xué)，神經(jīng)藥理學(xué)，老年病學(xué)等研究領(lǐng)域，基于強(qiáng)迫動(dòng)物在池中游泳，通過(guò)尋找在水中設(shè)置的平臺(tái)，來(lái)測(cè)試動(dòng)物對(duì)空間位置覺(jué)和方位覺(jué)的學(xué)習(xí)記憶能力。迷宮由圓形水池、自動(dòng)攝像及分析系統(tǒng)兩部分組成，圖像自動(dòng)采集和處理系統(tǒng)主要由攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)、圖像監(jiān)視器組成，動(dòng)物入水后啟動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，記錄動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡，試驗(yàn)完畢自動(dòng)分析報(bào)告相關(guān)參數(shù)?？臻g學(xué)習(xí)記憶是腦的高級(jí)神經(jīng)生理活動(dòng)之一，是檢測(cè)空間定向，反應(yīng)時(shí)間，視知覺(jué)和結(jié)構(gòu)應(yīng)用等能力，從而評(píng)價(jià)其認(rèn)知水平的一種行為模式，是一類關(guān)于場(chǎng)景和事件的學(xué)習(xí)記憶，牽涉多個(gè)腦區(qū)、多種神經(jīng)遞質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子，是一項(xiàng)十分復(fù)雜的神經(jīng)生理活動(dòng)過(guò)程。在以往的經(jīng)典的海馬損傷實(shí)驗(yàn)中，在定向航行中海馬損傷組的潛伏期明顯長(zhǎng)于皮質(zhì)損傷組和對(duì)照組的結(jié)果，確認(rèn)了海馬與空間識(shí)別學(xué)習(xí)的聯(lián)系，海馬突觸的可塑性和長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)是空間學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)功能基礎(chǔ)。因此，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物腦結(jié)構(gòu)功能系統(tǒng)特別包括海馬結(jié)構(gòu)功能與人的一致性程度決定了水迷宮實(shí)驗(yàn)在醫(yī)學(xué)生物學(xué)中的作用，而在所有文獻(xiàn)報(bào)道及使用的Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)成功應(yīng)用的均為大鼠及小鼠Morris水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶模型，由于大鼠和小鼠均屬于低等嚙齒類，腦結(jié)構(gòu)功能與人相差甚遠(yuǎn)，水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶模型得到的數(shù)據(jù)參考性有限，因此大大限制了此模型在各個(gè)領(lǐng)域的作用。樹駒(Tupaia belangeri，tree shrews)是一種新型的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，在分類學(xué)上屬哺乳綱，有胎盤類，是一個(gè)獨(dú)立的目，稱為攀駒目(kandentia)，介于靈長(zhǎng)目與食蟲目之間。由于其具有體型小，易飼養(yǎng)和操作，管理方便，廉價(jià)經(jīng)濟(jì)，且其進(jìn)化程度高，遠(yuǎn)比大小鼠接近于人類，新陳代謝和大體解剖與人較為接近等優(yōu)點(diǎn)，因此其作為較理想的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)與生物學(xué)的研究中。在以往的研究中發(fā)現(xiàn)，樹駒腦神經(jīng)組織在其形態(tài)、細(xì)胞構(gòu)筑、分布、各大腦皮質(zhì)區(qū)的比例、丘腦一些核團(tuán)的體積和靈長(zhǎng)目高度分化的腦神經(jīng)組織有許多相似之處；且樹駒腦結(jié)構(gòu)分化程度較高，與靈長(zhǎng)目一致，從其種系發(fā)生較晚的前額區(qū)型皮質(zhì)所占比例，是腦高級(jí)功能研究的理想對(duì)象。體重與腦的關(guān)系，可用Jerisian公式中的K值來(lái)表示，K值隨物種的不同而異，在一定程度上代表著腦重隨體重的變化速率，其大小除能反映動(dòng)物腦的演變水平外，尚能反映動(dòng)物的智力水平，在假設(shè)的個(gè)體大小相等的動(dòng)物中，分類地位越高，K值越大，腦的重量也隨之增加。在最近的研究中，從樹駒，恒河猴以及大鼠三種動(dòng)物的K值看， 樹駒是大鼠的2. 25倍，結(jié)果說(shuō)明樹駒的分類地位高于大鼠，腦智力水平也更高。而在對(duì)海馬的研究上發(fā)現(xiàn)，樹駒與恒河猴的海馬發(fā)育模式較之大鼠更為類似，在發(fā)育過(guò)程中，海馬的絕對(duì)增重倍數(shù)比例較低；且樹駒和恒河猴兩種動(dòng)物的海馬相對(duì)重量在亞成體中低于新生個(gè)體，變化趨勢(shì)是同樣逐漸降低，而大鼠的海馬相對(duì)重量在亞成體中高于新生個(gè)體，變化趨勢(shì)是逐漸升高。從三種動(dòng)物的海馬變化情況推測(cè)隨著腦組織從新生到亞成體的發(fā)育，智力水平高的恒河猴和樹駒其海馬的重要性相對(duì)減弱；而對(duì)于低智力水平的大鼠其重要性相對(duì)增強(qiáng)，在海馬的系統(tǒng)發(fā)育及系統(tǒng)的腦結(jié)構(gòu)功能上，樹駒較大鼠更為接近人類。綜上所述，選用無(wú)論是腦結(jié)構(gòu)功能、還是針對(duì)水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶模型中最重要的海馬結(jié)構(gòu)功能的發(fā)育，都遠(yuǎn)比低等的嚙齒動(dòng)物大小鼠更為接近人類的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物樹駒，建立的水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹駒模型，更適合于腦結(jié)構(gòu)功能的研究，水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹鼠句模型的建立將可以很大程度上替代和擴(kuò)展原有的模型在人類的衛(wèi)生醫(yī)藥事業(yè)服務(wù)的應(yīng)用范圍，很大程度上解決現(xiàn)有的水迷宮空間記憶模型缺陷與科研生產(chǎn)對(duì)模型開發(fā)需求的矛盾，在學(xué)習(xí)記憶、海馬研究、智力與衰老、新藥開發(fā)、篩選、評(píng)價(jià)等多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域取得更大的進(jìn)展。水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶模型一般分為以定位航行實(shí)驗(yàn)作為評(píng)判空間學(xué)習(xí)能力的空間學(xué)習(xí)模型和以空間探索實(shí)驗(yàn)作為評(píng)判空間記憶能力的空間記憶模型兩個(gè)部分。經(jīng)典的水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶的大小鼠模型中，將定位航行實(shí)驗(yàn)中的正確率正確率，即正確上站臺(tái)的次數(shù)/總訓(xùn)練次數(shù)在90%以上，平均潛伏期逐漸縮短至25秒以內(nèi)，并在之后持續(xù)的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定的平臺(tái)期，平均總距離隨訓(xùn)練次數(shù)增加逐漸降低直至穩(wěn)定，平均速度隨訓(xùn)練次數(shù)增加逐漸升高直至穩(wěn)定，搜索策略由邊緣式或隨機(jī)式逐漸轉(zhuǎn)為趨向式和直線式，作為空間學(xué)習(xí)模型成立的成模指標(biāo)；而將空間探索實(shí)驗(yàn)中在靶象限活動(dòng)時(shí)間的比率和穿臺(tái)次數(shù)在訓(xùn)練前后有顯著性差異作為空間記憶模型成立的成模指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)在對(duì)水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶新興實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型開發(fā)的需求，并針對(duì)現(xiàn)有的科研用樹駒人工飼養(yǎng)馴化時(shí)間短，膽小，易受驚，難以建立水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶模型等特點(diǎn)， 本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹駒模型的建立方法，該方法包括實(shí)驗(yàn)前對(duì)動(dòng)物的篩選，實(shí)驗(yàn)裝置準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)操作以及成模指標(biāo)四個(gè)步驟，一、實(shí)驗(yàn)前對(duì)動(dòng)物的篩選實(shí)驗(yàn)前樹駒一直飼養(yǎng)于安靜及光照節(jié)律如常的環(huán)境中，在實(shí)驗(yàn)前對(duì)樹駒施以用手抓放的預(yù)處理。將候選的子一代樹駒輕柔的放入水迷宮水池中，選擇IOs之內(nèi)開始游動(dòng)，游泳速度> 15cm/s的樹駒，總篩選游動(dòng)時(shí)間為30s。在IOs之內(nèi)仍漂浮于水面上靜止不動(dòng)，或游泳速度過(guò)慢的樹駒不具備游泳能力的樹駒不適合于水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶模型的建立。二、實(shí)驗(yàn)裝置準(zhǔn)備水迷宮的水池內(nèi)水溫保持在23士0. 5°C，水溫需嚴(yán)格控制，水溫過(guò)高，則樹駒很可能會(huì)選擇游泳或漂浮而不是上臺(tái)。在水迷宮水池中加入奶粉增強(qiáng)樹駒和周圍環(huán)境的對(duì)比度，在一噸水中約加入300g奶粉，水迷宮實(shí)驗(yàn)視頻分析系統(tǒng)參數(shù)選擇為黑鼠白色背景，二值化處理的閾值設(shè)定為75，在同樣燈光條件下，此閾值在整個(gè)水迷宮實(shí)驗(yàn)中是一個(gè)穩(wěn)定值。
所用的水迷宮水池直徑為160cm，站臺(tái)直徑為9cm。實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)放置在安靜寬敞的房間內(nèi)，設(shè)備周圍用圍簾以阻隔實(shí)驗(yàn)者和受試樹鼠句。三、實(shí)驗(yàn)操作1、定位航行實(shí)驗(yàn)在每1個(gè)訓(xùn)練日，每1只樹駒施以2組訓(xùn)練，每組實(shí)驗(yàn)包括實(shí)驗(yàn)前將樹駒控制置于站臺(tái)上適應(yīng)15s，隨后將樹駒采用半隨機(jī)方式從不同象限面壁置入池內(nèi)，樹駒登上站臺(tái) &后終止記錄，最長(zhǎng)記錄時(shí)間為75s，若樹駒在75s內(nèi)不能上臺(tái)，引導(dǎo)其登上站臺(tái)適應(yīng)15s。 如此將樹駒置入游泳池，2次為1組。在前3天的訓(xùn)練中，在1組訓(xùn)練結(jié)束后，額外增加一次上臺(tái)訓(xùn)練，即在離站臺(tái)較近距離處置入樹駒，輔助其上臺(tái)，教導(dǎo)其在臺(tái)上停留15s，此步驟的目的是使樹駒學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)的規(guī)則，即在隱藏平臺(tái)上等待“救援”及理解如何得到救援。每個(gè)訓(xùn)練日中將樹駒置入同一個(gè)水池象限中，錄像記錄每次上臺(tái)潛伏期、游泳距離等數(shù)據(jù)，計(jì)算得到如下數(shù)據(jù)(1)正確率，所有樹駒每天成功登上站臺(tái)的次數(shù)/總訓(xùn)練次數(shù)；(2)平均潛伏期，所有樹駒每天的潛伏期總和/總訓(xùn)練次數(shù)；(3)平均總距離，所有樹駒每天登上站臺(tái)前的游泳總距離/總訓(xùn)練次數(shù)；⑷平均速度，所有樹駒每天登上站臺(tái)前的速度總和/總訓(xùn)練次數(shù)；( 訓(xùn)練前后的搜索策略變化趨勢(shì)；主要以此5個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)判樹駒的空間學(xué)習(xí)記憶能力。2、空間探索實(shí)驗(yàn)7天后定位航行成立，撤除水面下的站臺(tái)，然后將樹駒隨機(jī)從不同象限面壁置入池內(nèi)1次，記錄樹駒在75s內(nèi)的游泳軌跡并進(jìn)行分析，最后將樹駒擦干放入樹駒籠。測(cè)量樹鼠句在靶象限活動(dòng)時(shí)間的比率和穿臺(tái)次數(shù)，以評(píng)判樹駒的空間記憶能力。定位航行實(shí)驗(yàn)和空間探索實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇在樹駒進(jìn)食期剛過(guò)，處于活動(dòng)高峰期，比較適合模型的建立。每組訓(xùn)練過(guò)后，將樹駒放回籠具中，并喂食面包蟲給予獎(jiǎng)勵(lì)。若樹駒在75s內(nèi)不能上臺(tái)，引導(dǎo)其登上站臺(tái)適應(yīng)15s。四、成模指標(biāo)根據(jù)以往有關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定，并考慮樹駒水迷宮實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，確定水迷宮空間學(xué)習(xí)樹鼠句模型的建立方法成模指標(biāo)為在定位航行實(shí)驗(yàn)中，正確率(正確次數(shù)/總訓(xùn)練次數(shù))在 90%以上；平均潛伏期介于20-2 之間作為判定實(shí)驗(yàn)動(dòng)物樹駒在水迷宮實(shí)驗(yàn)中建立了空間學(xué)習(xí)記憶性學(xué)習(xí)模型的標(biāo)準(zhǔn)；在空間探索實(shí)驗(yàn)中，以在靶象限活動(dòng)時(shí)間的比率和穿臺(tái)次數(shù)在訓(xùn)練前后有顯著性差異作為判定樹駒在水迷宮實(shí)驗(yàn)中建立了空間記憶性模型的標(biāo)準(zhǔn); 模型在第7個(gè)訓(xùn)練日結(jié)束時(shí)即達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。平均總距離和平均速度以及搜索策略的變化趨勢(shì)作為參考指標(biāo)，平均總距離隨訓(xùn)練次數(shù)增加逐漸降低直至穩(wěn)定，平均速度隨訓(xùn)練次數(shù)增加逐漸升高直至穩(wěn)定，搜索策略由本能的邊緣式或盲目的隨機(jī)式逐漸轉(zhuǎn)為較高級(jí)的趨向式和準(zhǔn)確的直線式，邊緣式是一種沿池壁以大幅度軌跡搜索平臺(tái)的方式，是一種本能行為，處于較低級(jí)的認(rèn)知水平；隨機(jī)式的搜索軌跡往往出現(xiàn)在迷宮大部分區(qū)域，帶有很大的盲目性。而趨向式是以曲線逐步向平臺(tái)靠攏，是一種較高級(jí)的策略，但定位不夠準(zhǔn)確，直線式為從起點(diǎn)以直線方式向平臺(tái)搜索，表明有明確的空間定位。本發(fā)明公開了以上所述的關(guān)于樹駒水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶模型的建立中所有特征的具體步驟，所述方法包括實(shí)驗(yàn)前對(duì)樹駒的篩選，實(shí)驗(yàn)設(shè)備準(zhǔn)備中針對(duì)樹駒的水溫、水池各參數(shù)優(yōu)化設(shè)置，實(shí)驗(yàn)操作步驟中針對(duì)樹駒的訓(xùn)練，在訓(xùn)練步驟、次數(shù)、時(shí)間、頻率以及獎(jiǎng)勵(lì)政策上均經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)反復(fù)論證得到，最后由于樹駒與大小鼠在游泳能力、腦結(jié)構(gòu)功能及動(dòng)物特征上的不同，水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹駒模型比大小鼠模型具有與人更為類似的優(yōu)勢(shì)， 且在第7天成模，比之大小鼠第10天成模也更具有時(shí)間上的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)此水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹駒模型的建立方法，使得水迷宮空間記憶樹駒模型成功建立。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明最終能夠使得正確率，即正確上站臺(tái)的次數(shù)/總訓(xùn)練次數(shù)在95%以上，平均潛伏期逐漸縮短至25秒以內(nèi)，并在之后持續(xù)的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定的平臺(tái)期，平均總距離隨訓(xùn)練次數(shù)增加逐漸降低直至穩(wěn)定，平均速度隨訓(xùn)練次數(shù)增加逐漸升高直至穩(wěn)定，搜索策略由邊緣式或隨機(jī)式逐漸轉(zhuǎn)為趨向式和直線式，表明水迷宮空間學(xué)習(xí)樹鼠句模型已成功建立。同時(shí)通過(guò)這學(xué)習(xí)過(guò)程，導(dǎo)致在空間探索實(shí)驗(yàn)中，樹駒在靶象限活動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，約為30% -60%停留于靶象限，穿越平臺(tái)位置的次數(shù)大大增加，在訓(xùn)練前后有顯著性差異，樹駒幾乎均停留于靶象限附近活動(dòng)，說(shuō)明樹駒在訓(xùn)練之后空間記憶形成，水迷宮空間記憶樹駒模型模型成立。


圖1為正確率隨訓(xùn)練次數(shù)增加的變化趨勢(shì)圖，可以看出正確率隨訓(xùn)練次數(shù)增加而增加，至第7天達(dá)到95 %，證明空間學(xué)習(xí)模型成立。圖2為平均潛伏期隨訓(xùn)練次數(shù)增加的變化趨勢(shì)圖，可以看出平均潛伏期隨訓(xùn)練次數(shù)增加而減少，至第7天達(dá)到25秒以內(nèi)，證明空間學(xué)習(xí)模型成立。圖3為平均總距離隨訓(xùn)練次數(shù)增加的變化趨勢(shì)圖，可以看出平均總距離隨訓(xùn)練次數(shù)增加而減少。圖4為平均速度隨訓(xùn)練次數(shù)增加的變化趨勢(shì)圖，可以看出平均速度隨訓(xùn)練次數(shù)增加而減少，直至穩(wěn)定。圖5為訓(xùn)練前后的搜索策略變化趨勢(shì)圖，圓形水池中的小圓圈表示站臺(tái)的位置。 可以看出搜索策略由本能且盲目的邊緣式或隨機(jī)式逐漸轉(zhuǎn)為有高級(jí)策略的趨向式和有明確空間定位的直線式，證明空間學(xué)習(xí)模型成立。圖6為空間探索實(shí)驗(yàn)中樹駒的典型游泳軌跡圖，圓形水池中的小圓圈表示站臺(tái)的位置。可以看出在空間探索實(shí)驗(yàn)中，樹駒在靶象限活動(dòng)時(shí)間比率幾乎達(dá)到60%，說(shuō)明樹駒在訓(xùn)練之后空間記憶形成，空間記憶模型成立。
具體實(shí)施例方式一、實(shí)驗(yàn)前對(duì)動(dòng)物的篩選實(shí)驗(yàn)用樹駒為實(shí)驗(yàn)室自繁的子一代中緬樹駒，12月齡，體重在110g_120g，實(shí)驗(yàn)前樹駒一直飼養(yǎng)于安靜及光照節(jié)律如常的環(huán)境中，在實(shí)驗(yàn)前對(duì)樹駒施以用手抓放的預(yù)處理。 從13只雄性樹駒中選擇得到10只IOs之內(nèi)開始游動(dòng)，游泳速度> 15cm/s的樹駒，總篩選游動(dòng)時(shí)間為30s的子一代樹駒；從15只雌性樹駒中選擇得到10只放入水迷宮實(shí)驗(yàn)水池中 IOs之內(nèi)開始游動(dòng)，游泳速度> 15cm/s的樹駒，總篩選游動(dòng)時(shí)間為30s的子一代樹鼠句。二、實(shí)驗(yàn)裝置準(zhǔn)備水迷宮實(shí)驗(yàn)按照要求為一直徑160cm、高50cm的圓形水池，購(gòu)自上海移數(shù)信息科技有限公司。水池內(nèi)壁被漆為黑色，池內(nèi)水深30cm，水溫保持在23士0.5°C。房間內(nèi)光照恒定，無(wú)光線直射在水池內(nèi)。池壁上以四個(gè)等距離點(diǎn)將水池分為四個(gè)象限，在靶象限，也即設(shè)為第一象限內(nèi)的距離池壁25cm處放有一個(gè)直徑為9側(cè)、高^(guò)cm的圓形透明站臺(tái)，站臺(tái)上設(shè)置有條紋，以供樹駒攀爬，防止打滑，站臺(tái)位于水面下lcm。池壁內(nèi)貼有不同形狀及顏色的標(biāo)記物。迷宮上方安置連接顯示系統(tǒng)的攝像機(jī)，同步記錄樹駒運(yùn)動(dòng)軌跡。采用上海移數(shù)軟件科技有限公司研制開發(fā)的Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)視頻分析系統(tǒng)進(jìn)行信息處理。在水迷宮水池中加入奶粉增強(qiáng)樹駒和周圍環(huán)境的對(duì)比度，在一噸水中約加入300g奶粉，水迷宮實(shí)驗(yàn)視頻分析系統(tǒng)參數(shù)選擇為黑鼠白色背景，二值化處理的閾值設(shè)定為75，在同樣燈光條件下，此閾值在整個(gè)水迷宮實(shí)驗(yàn)中是一個(gè)穩(wěn)定值。三、實(shí)驗(yàn)操作1、定位航行實(shí)驗(yàn)在每1個(gè)訓(xùn)練日，每1只樹駒施以2組訓(xùn)練，每組實(shí)驗(yàn)包括實(shí)驗(yàn)前將樹駒控制置于站臺(tái)上適應(yīng)15s，隨后將樹駒采用半隨機(jī)方式從不同象限面壁置入池內(nèi)，樹駒登上站臺(tái) &后終止記錄，最長(zhǎng)記錄時(shí)間為75s，若樹駒在75s內(nèi)不能上臺(tái)，引導(dǎo)其登上站臺(tái)適應(yīng)15s。 如此將樹駒置入游泳池，2次為1組，在前3天的訓(xùn)練中，在1組訓(xùn)練結(jié)束后，額外增加一次上臺(tái)訓(xùn)練，即在離站臺(tái)較近距離處置入樹駒，輔助其上臺(tái)，教導(dǎo)其在臺(tái)上停留15s，使樹駒學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)的規(guī)則，在隱藏平臺(tái)上等待“救援”及理解如何得到救援。每個(gè)訓(xùn)練日中將樹駒置入同一個(gè)水池象限中，錄像記錄上臺(tái)潛伏期、游泳距離等數(shù)據(jù)，計(jì)算得到正確率、平均潛伏期、 平均總距離、平均速度并記錄訓(xùn)練前后的搜索策略變化趨勢(shì)5個(gè)指標(biāo)評(píng)判樹駒的空間學(xué)習(xí)記憶能力，以證明水迷宮空間學(xué)習(xí)樹駒模型的建立。2、空間探索實(shí)驗(yàn)定位航行7天后撤除水面下的站臺(tái)，然后將樹駒隨機(jī)從不同象限面壁置入池內(nèi)1 次，記錄樹駒在75s內(nèi)的游泳軌跡并進(jìn)行分析，最后將樹駒擦干放入樹駒籠。測(cè)量靶象限的游泳時(shí)間以及穿越平臺(tái)位置的次數(shù)，評(píng)判樹駒的空間記憶能力，以證明水迷宮空間記憶樹鼠句模型的建立。定位航行實(shí)驗(yàn)和空間探索均在樹駒進(jìn)食過(guò)的時(shí)間進(jìn)行，每組訓(xùn)練過(guò)后，將樹駒放回籠具中，并喂食Ig面包蟲/只樹駒。實(shí)驗(yàn)裝置放置于安靜寬敞的房間內(nèi)，設(shè)備周圍用圍簾以阻隔實(shí)驗(yàn)者和受試樹鼠句。四、成模指標(biāo)通過(guò)此水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹駒模型的建立方法，使得水迷宮空間記憶樹駒模型成功建立。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1、2、3和4表明，20只樹駒用于建立水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶模型實(shí)驗(yàn)，在第7個(gè)訓(xùn)練日結(jié)束時(shí)達(dá)到水迷宮空間學(xué)習(xí)模型的成模指標(biāo)正確率為95%，平均潛伏期逐漸縮短至24. 96秒，并在之后持續(xù)的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定的平臺(tái)期，平均總距離隨訓(xùn)練次數(shù)增加逐漸降低直至穩(wěn)定，平均速度隨訓(xùn)練次數(shù)增加逐漸升高直至穩(wěn)定，搜索策略由邊緣式或隨機(jī)式逐漸轉(zhuǎn)為趨向式和直線式，結(jié)果如圖5所示，表明水迷宮空間學(xué)習(xí)樹駒模型已成功建立。同時(shí)通過(guò)這學(xué)習(xí)過(guò)程，導(dǎo)致在空間探索實(shí)驗(yàn)中，樹駒在靶象限活動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，約為 30% -60%停留于靶象限，穿越平臺(tái)位置的次數(shù)大大增加，在訓(xùn)練前后有顯著性差異，樹鼠句幾乎均停留于靶象限附近活動(dòng)，說(shuō)明樹駒在訓(xùn)練之后空間記憶形成，水迷宮空間記憶樹鼠句模型模型成立。樹駒在訓(xùn)練前后穿臺(tái)次數(shù)有了顯著性的差異，訓(xùn)練前20只樹駒的總穿臺(tái)次數(shù)僅為3次，訓(xùn)練后為36次，如表1所示；且樹駒在靶象限活動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，約為30% -60%停留于靶象限，典型游泳軌跡如圖6所示，樹駒幾乎均停留于靶象限附近活動(dòng)，說(shuō)明樹駒在訓(xùn)練之后空間記憶形成，證明空間記憶模型成立。表1空間探索實(shí)驗(yàn)中穿臺(tái)次數(shù)的比較
權(quán)利要求
1.一種水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹駒模型的建立方法，其特征在于該方法包括實(shí)驗(yàn)前對(duì)動(dòng)物的篩選，實(shí)驗(yàn)裝置準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)操作以及成模指標(biāo)四個(gè)步驟，一)、實(shí)驗(yàn)前對(duì)動(dòng)物的篩選將候選的子一代樹駒輕柔的放入水迷宮水池中，選擇IOs之內(nèi)開始游動(dòng)，游泳速度彡15cm/s的樹駒，總游動(dòng)時(shí)間為30s ；二)、實(shí)驗(yàn)裝置準(zhǔn)備水迷宮水池的水溫保持在23士0. 5°C，在水迷宮水池中加入奶粉增強(qiáng)樹駒和周圍環(huán)境的對(duì)比度，一噸水中約加入300g奶粉，水迷宮實(shí)驗(yàn)視頻分析系統(tǒng)參數(shù)選擇為黑鼠白色背景，二值化處理的閾值設(shè)定為75，在同樣的燈光條件下，此閾值在整個(gè)水迷宮實(shí)驗(yàn)中是一個(gè)穩(wěn)定值；三)、實(shí)驗(yàn)操作 (1)、定位航行實(shí)驗(yàn)在每個(gè)訓(xùn)練日，每只樹駒施以2組訓(xùn)練，每組實(shí)驗(yàn)包括實(shí)驗(yàn)前將樹駒控制置于站臺(tái)上適應(yīng)15s，隨后將樹駒采用半隨機(jī)方式從不同象限面壁置入水池內(nèi)開始記時(shí)，樹駒登上站臺(tái) 5s后終止記錄，最長(zhǎng)記錄時(shí)間為75s，2次為1組；每個(gè)訓(xùn)練日中將樹駒置入同一個(gè)水池象限中，根據(jù)錄像記錄每次上臺(tái)前的游動(dòng)軌跡，計(jì)算得到下面數(shù)據(jù)正確率平所有樹駒每天成功登上站臺(tái)的次數(shù)/總訓(xùn)練次數(shù)； 平均潛伏期所有樹駒每天的潛伏期總和/總訓(xùn)練次數(shù)； 平均總距離所有樹駒每天登上站臺(tái)前的游泳總距離/總訓(xùn)練次數(shù)； 平均速度所有樹駒每天登上站臺(tái)前的速度總和/總訓(xùn)練次數(shù)； 繪制得到訓(xùn)練前后的搜索策略變化趨勢(shì)； 主要以上述數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)判樹駒的空間學(xué)習(xí)記憶能力； O)、空間探索實(shí)驗(yàn)7天后定位航行成立，撤除水面下的站臺(tái)，然后將樹駒半隨機(jī)從不同象限面壁置入池內(nèi) 1次，記錄樹駒在75s內(nèi)的游泳軌跡并進(jìn)行分析，最后將樹駒擦干放入樹駒籠；測(cè)量并計(jì)算樹駒在靶象限活動(dòng)時(shí)間的比率和穿臺(tái)次數(shù)，以評(píng)判樹駒的空間記憶能力；定位航行實(shí)驗(yàn)和空間探索實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇樹駒進(jìn)食期剛過(guò)，每組訓(xùn)練過(guò)后，將樹駒放回籠具中，并喂食面包蟲給予獎(jiǎng)勵(lì)；四)、成模指標(biāo)確定水迷宮空間學(xué)習(xí)樹駒模型的建立方法成模指標(biāo)為在定位航行實(shí)驗(yàn)中，正確率在 90%以上；平均潛伏期介于20-2 之間作為判定樹駒在水迷宮實(shí)驗(yàn)中建立了空間學(xué)習(xí)性學(xué)習(xí)模型的標(biāo)準(zhǔn)；在空間探索實(shí)驗(yàn)中，以在靶象限活動(dòng)時(shí)間的比率和穿臺(tái)次數(shù)在訓(xùn)練前后有顯著性差異作為判定樹駒在水迷宮實(shí)驗(yàn)中建立了空間記憶性模型的標(biāo)準(zhǔn)；模型在第7個(gè)訓(xùn)練日結(jié)束時(shí)即達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求1所述的水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹駒模型的建立方法，其特征在于步驟一)中在IOs之內(nèi)仍漂浮于水面上靜止不動(dòng)，或游泳速度過(guò)慢的樹駒不適合于水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶模型的建立。
3.如權(quán)利要求1所述的水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹駒模型的建立方法，其特征在于步驟二)中實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)放置在安靜寬敞的房間內(nèi)，周圍用圍簾以阻隔實(shí)驗(yàn)者和受試樹鼠句。
4.如權(quán)利要求1所述的水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹駒模型的建立方法，其特征在于模型建立中所用的水迷宮水池直徑為160cm，站臺(tái)直徑為9cm。
5.如權(quán)利要求1所述的水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹駒模型的建立方法，其特征在于步驟三)中若樹駒在75s內(nèi)不能上臺(tái)，引導(dǎo)其登上站臺(tái)適應(yīng)15s。
6.如權(quán)利要求1所述的水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹駒模型的建立方法，其特征在于步驟三)中，在前3天的訓(xùn)練中1組訓(xùn)練結(jié)束后，額外增加一次上臺(tái)訓(xùn)練，即在離站臺(tái)較近距離處置入樹駒，輔助其上臺(tái)，教導(dǎo)其在臺(tái)上停留15s，此步驟的目的是使樹駒學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)的規(guī)則， 即在隱藏平臺(tái)上等待“救援”及理解如何得到救援。
7.如權(quán)利要求1所述的水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹駒模型的建立方法，其特征在于步驟三)中，平均總距離和平均速度以及搜索策略的變化趨勢(shì)作為參考指標(biāo)，平均總距離隨訓(xùn)練次數(shù)增加逐漸降低直至穩(wěn)定，平均速度隨訓(xùn)練次數(shù)增加逐漸升高直至穩(wěn)定，搜索策略由本能的邊緣式或肓目的隨機(jī)式逐漸轉(zhuǎn)為較高級(jí)的趨向式和準(zhǔn)確的直線式。
全文摘要
一種水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶樹鼩模型的建立方法，包括實(shí)驗(yàn)前對(duì)動(dòng)物的篩選，實(shí)驗(yàn)裝置準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)操作以及成模指標(biāo)四個(gè)步驟，確定水迷宮空間學(xué)習(xí)樹鼩模型的建立方法成模指標(biāo)為在定位航行實(shí)驗(yàn)中，正確率在90%以上；平均潛伏期介于20-25s之間作為判定樹鼩在水迷宮實(shí)驗(yàn)中建立了空間學(xué)習(xí)性學(xué)習(xí)模型的標(biāo)準(zhǔn)；在空間探索實(shí)驗(yàn)中，以在靶象限活動(dòng)時(shí)間的比率和穿臺(tái)次數(shù)在訓(xùn)練前后有顯著性差異作為判定樹鼩在水迷宮實(shí)驗(yàn)中建立了空間記憶性模型的標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)A01K15/02GK102499105SQ20111029345
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月6日
發(fā)明者仝品芬, 孫曉梅, 江勤芳, 王文廣, 罕園園, 陸彩霞 申請(qǐng)人:中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所