水池与房间

房间线索:放在哪里,避免什么

你的动物在“读”这个房间。确保它读到的是你想让它读的。

水迷宫中的大鼠是个小小的领航员,会从它能看到的任何东西获取方位。最初的笔记要求“至少3个不同的线索,例如3张不同的海报(这样它就能‘三角定位’),并且从水池内始终可见”,放在远离水池的外面。这是容易的部分。更棘手的是那些你从未打算提供的线索:摄像头、一盏灯、一扇会开的门,或者每次都站在同一个位置的你。

如果线索靠近池边,大鼠可能会把线索与平台联系起来,而不是绘制房间的地图。

常见问题

远端线索应该放在哪里?为什么?

在迷宫四周的墙上放置几个大而醒目的线索,高度要能越过池壁看到,研究期间绝不能移动。动物用它们来判断平台或逃生洞的位置。线索布置要不对称,使任何两个方向看起来都不一样。当地伦理委员会、许可条件和兽医的意见始终优先。

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房间线索主要提供方向,而装置提供距离[Hamilton 2007]。使用大量固定的线索[Vorhees & Williams 2006],并让它们在墙上醒目[Vorhees & Williams 2024]。在Barnes迷宫上,线索放在50-200 cm外,且不在逃生孔正上方[Gawel 2019]。HVS建议把线索放在距中心约两倍水池直径处,每个约占5°视角[HVS]。

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2倍直径和5°规则是HVS的做法,并非经过检验的标准。不对称是我们根据需要有特征鲜明的线索推断出来的。

来源: doi:10.1037/0097-7403.33.2.100; Vorhees & Williams (2006). Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nature Protocols 1(2):848-858. doi:10.1038/nprot.2006.116; doi:10.1016/j.crtox.2024.100151; Gawel et al. (2019). Assessment of spatial learning and memory in the Barnes maze task in rodents, methodological consideration. Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology 392(1):1-18. doi:10.1007/s00210-018-1589-y; What is Morris Water Maze (MWM)?

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线索应该多大、什么颜色?

使用大而粗、对比强烈的图形(黑白效果最好)。啮齿动物看细节很差,也看不见红色,所以你注意到的颜色差异可能对它们没有帮助。当地伦理委员会、许可条件和兽医的意见始终优先。

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视敏度在C57BL/6小鼠中约为0.5 cycles/degree,在有色大鼠中约为1[Prusky 2000],在白化大鼠中约为0.5[Prusky 2002]。啮齿动物是二色视者,具有UV视锥和中波长视锥,没有红色视锥[Peirson 2018; Jacobs 2001]。

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示例:在0.5 cycles/degree时,可分辨的最细条纹对跨越2°,在2 m处约为7 cm。让图案特征远大于这个尺寸。

来源: doi:10.1016/s0042-6989(00)00081-x; doi:10.1016/s0166-4328(02)00126-2; doi:10.1016/j.jneumeth.2017.04.007; doi:10.1242/jeb.204.14.2439

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我的动物可能在利用哪些不受控制的线索?

动物可能会利用任何它们能看到、听到或闻到的稳定事物,比如门、架子、灯、摄像机、窗帘、暖气、笼子、实验者,甚至一个吵闹的通风口。只要它们从不移动就没问题。以动物的视线高度绕房间走一圈,把它们列出来。当地伦理委员会、许可条件和兽医的意见始终优先。

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房间里的物品会充当线索[Gawel 2019];要有大量从不移动的线索[Vorhees & Williams 2006]。干燥迷宫会用到气味线索,房间里不应有气味来源(如垃圾桶)[Gawel 2019]。噪音来源也很重要[Home Office]。

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绕房间检查一圈的清单,以及气流和声音可成为线索这几点,是我们建议的做法,而非经检验的发现。

来源: Gawel et al. (2019). Assessment of spatial learning and memory in the Barnes maze task in rodents, methodological consideration. Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology 392(1):1-18. doi:10.1007/s00210-018-1589-y; Vorhees & Williams (2006). Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nature Protocols 1(2):848-858. doi:10.1038/nprot.2006.116; gov.uk/government/publications/care-and-accommodation-of-animals-in-science-advisory-standards

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如何设计实验以免造成意外线索?

除了有意设置的线索外,让每个试次的其他一切都保持不变,就能避免意外线索。1) 使用伪随机、均衡的起始位置。2) 每个试次站在同一位置,尽可能隐蔽,穿着中性的衣服。3) 每天保持房间完全一样。4) 使用同一种清洁剂。5) 尽可能进行随机化和盲法。当地伦理委员会、许可条件和兽医的意见始终优先。

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使用两个正方位起点和两个斜方位起点,使起点到平台的距离相近,其中两个起点的平台在左侧,两个在右侧;探测试次使用一个未用过的起点[Vorhees & Williams 2024]。可见的实验者应穿着中性服装[Gawel 2019]。实验者的性别和气味会影响啮齿动物[Sorge 2014]。报告随机化和盲法[Percie du Sert 2020]。

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检查平台:从动物的视角看,不能有阴影、波纹或可见的边缘(这是我们建议的检查;我们的来源未涉及阴影)。

来源: doi:10.1016/j.crtox.2024.100151; Gawel et al. (2019). Assessment of spatial learning and memory in the Barnes maze task in rodents, methodological consideration. Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology 392(1):1-18. doi:10.1007/s00210-018-1589-y; doi:10.1038/nmeth.2935; doi:10.1371/journal.pbio.3000410

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水池内部应该有标记或线索吗?

通常不应该有。除非你在有意测试近端线索,否则每次实验前都要擦掉水面以上内壁上的标记。当地伦理委员会、许可条件和兽医的意见始终优先。

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近端线索会改变所测试的记忆类型[HVS]。做法不一:有一个方案允许在水面以上的池内壁设置线索[Bromley-Brits 2011]。在Barnes迷宫上,迷宫内的墙促使动物采用序列(非空间)策略[Gawel 2019]。

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做出决定,保持不变,并加以报告。接缝或划痕可能成为近端线索:使用无接缝的内壁[Vorhees & Williams 2024]。

来源: What is Morris Water Maze (MWM)?; Bromley-Brits et al. (2011). Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer's Disease Model Mice. Journal of Visualized Experiments (53). doi:10.3791/2920; Gawel et al. (2019). Assessment of spatial learning and memory in the Barnes maze task in rodents, methodological consideration. Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology 392(1):1-18. doi:10.1007/s00210-018-1589-y; doi:10.1016/j.crtox.2024.100151

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追踪摄像机或灯光会成为线索吗?

如果它们发生变化,就可能。每次试次都让摄像机、电脑和灯保持在相同位置和状态,并遮住动物可能看到的指示LED。当地伦理委员会、许可条件和兽医的意见始终优先。

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使用940 nm红外线,是因为动物看不到而摄像头能看到[Vorhees & Williams 2024];把电脑放在视线之外[HVS]。

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关于LED的这一点是推断,并非已发表的发现。

来源: doi:10.1016/j.crtox.2024.100151

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线索应该放在哪里?

进行空间学习时,把大型立体线索放在远离水池的房间墙上或固定结构上,并让动物能看到。1) 避免在池壁上或池内设置线索。2) 在一项研究中保持布置一致。3) 移动的线索不会影响追踪,除非它们造成反光。

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在水池周围房间的墙上放置大而鲜明的线索(远端线索),整个研究期间保持固定,水池本身不放线索。迷宫外的远端线索近似光学无穷远,支持异我中心的、依赖海马的导航。池壁线索充当局部地标,可以补偿损伤,并改变学习速度、缺陷和可比性。去掉贴在池内的线索。如果改变线索布置,要设计对照比较。

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在VR中,远端线索可以靠近水池,也可以又大又远;在强制策略试次中可以移动近端线索。

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大鼠和小鼠能看到哪些颜色?

大鼠和小鼠是二色视觉:它们能看到紫外线和绿蓝色,但看不到红色。它们没有红色视锥,所以红色在它们看来很暗,而它们能看到我们看不到的UV。当地伦理委员会、许可条件和兽医的意见始终优先。

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大鼠和小鼠是二色视者:它们有紫外线视锥和中波长(绿色)视锥,但没有红色视锥,视觉以视杆细胞为主。小鼠视杆约498 nm,M视锥约508 nm,UV视锥约360 nm;视杆占97%[Peirson 2018]。大鼠有UV和M视锥,具有二色色觉[Jacobs 2001]。小鼠在600 nm处的敏感度约为人类的12分之1[Peirson 2018]。

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勒克斯忽略UV并按人眼加权,因此有UV输出的灯在啮齿动物看来可能比你的照度计显示的更亮[Peirson 2018]。

来源: doi:10.1016/j.jneumeth.2017.04.007; doi:10.1242/jeb.204.14.2439; doi:10.1016/j.visres.2004.01.016

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我应该使用彩色线索吗?

改用黑白或对比强烈的形状。亮度相近的红色和绿色在啮齿动物看来可能一样。当地伦理委员会、许可条件和兽医的意见始终优先。

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使用在亮度、大小和形状上不同的线索,而不是靠颜色区分,因为啮齿动物辨色能力差,几乎看不到红色。啮齿动物没有红色视锥[Peirson 2018; Jacobs 2001],视敏度也低[Prusky 2000]。

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我们没有找到关于红/绿线索混淆的迷宫测试;这一点是根据光感受器数据推出的。

来源: doi:10.1016/j.jneumeth.2017.04.007; doi:10.1242/jeb.204.14.2439; doi:10.1016/s0042-6989(00)00081-x

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