探测试验

解读探测与训练结果

有些“结果”其实是伪装的设置问题。

解读探测结果一半是科学,一半是侦探工作。这些指南说明典型对照组是什么样子、受损可能表现为什么,以及哪些设置问题会伪装成结果。

解读水迷宫结果

查看跨天的学习、探测中对正确位置的明确搜索,以及整洁的设置。潜伏期不要单独看,要结合路径比、朝向和Gallagher指标解读。

典型的对照组模式
在学习过程中,朝向角向零下降,训练有素的受试对象路径比接近1。在探测试验中,不论起点在哪里都偏好目标象限表明有空间记忆(当平台位于象限中心时),训练过的受试对象进入象限的次数更少,且集中在目标象限。早期贴墙通常是适应,链式搜索在学习早期很常见。
损伤的迹象
完全训练后探测中出现链式搜索,提示空间学习受损或缺失,或缺乏空间线索;此时目标象限时间会停留在随机水平附近。持续的趋触性可能反映压力或焦虑、未理解任务、感觉运动障碍或动机低。Gallagher Global值越高,表示受试对象在离目标越远的地方搜索;该接近度指标被发现对年龄相关的损害高度敏感(Gallagher et al., 1993)。
记忆牢固的迹象
帮助内容描述的是强记忆的迹象,而不是“增强”模式:探测试验中整组朝向角接近零表示记忆强;除非使用第一个时间切片,朝向通常比整个试次的穿越次数或象限时间更灵敏。要谨慎对待整个试次的穿越次数,它偏向不断返回(固着)的个体,而不利于检查后就离开的灵活个体。

看起来像结果的设置问题

  • 平台被画在镜像位置:池边点击顺序错了;请按North(上)、South(下)、West(左)、East(右)重新校准。
  • 开始时路径跳到平台或你的手上:追踪器从左上角开始扫描,锁定它找到的第一个深色物体;请从南侧操作。
  • 路径图上出现直线或计时器卡住:通常是后台程序或照明不均造成的。
  • 路径在平台前不远处结束:先检查校准的水池和平台直径。
  • 游泳速度看起来太快:水池直径大于实际水面会放大所有距离和速度。
  • 约0.1秒的试次:鼠标或遥控器发生双击;请更换或充电。
更多细节

不升起的平台允许非空间策略,所以潜伏期下降可能被误读为空间学习。整个试次的象限时间可能产生误导,所以要用平均速度作为对照,并使用时间切片。较多的不活动会延长逃避潜伏期并减少探测试验中的穿越次数,所以要结合其他指标来看。线索试次用于判断是否存在与位置学习无关的表现因素(Vorhees and Williams, 2006)。

策略和准确性同样重要:在脑损伤之前,PDAPP小鼠就比野生型小鼠更少使用空间策略,更多使用非空间的系统性策略和反复绕圈的策略(Brody and Holtzman, 2006)。Maei等(2009)发现,在小鼠探测测试中,接近度指标在检测组间差异的能力上始终优于象限、区域和穿越指标。

解读巴恩斯迷宫结果

查看每个洞的错误(探鼻)、到目标洞的潜伏期和路径,以及初级路径长度,并在解读前检查路径是否干净。

典型的对照组模式
该测试尚无经确认的已发表模式,请与你自己的对照组比较。HVS Image报告自动计数的洞口接近次数、每个洞的探鼻(错误)、到目标洞的潜伏期和路径,以及初级路径长度(从起点到首次接近逃生洞的路线)。
损伤的迹象
在最初的平台研究中,老年大鼠对奖励位置的记忆较差(Barnes, 1979)。
记忆牢固的迹象
该测试尚无经确认的已发表模式,请与你自己的对照组比较。

看起来像结果的设置问题

  • 开始时路径跳动:临时出现的阴影(你的手或起始容器)吸引了追踪器;使用小玻璃烧杯、白手套和白袖子,并从南端操作。
  • 直线(短暂追踪丢失):让照明均匀、柔和,在照明检查中消除黑点(阴影),避免红点(眩光),并关闭其他程序。
  • 试次没有在逃生洞处结束:只有开启“Auto-end on escape hole”时才会自动结束;否则在动物完全进入洞中时点击“END”。
更多细节

路径没有经过人为平滑,所以锯齿状路径反映的是急促的动作。动物可能只探查洞口而不进入,这就是为什么许多用户把“Auto-end on escape hole”设为“No”,自己结束试次。在读取接近次数和错误之前,先设置趋触性环带,让洞口落在其中。

Barnes(1979)在一个有利于利用空间线索的圆形平台上测试大鼠,发现突触增强的程度与完成圆形平台任务的能力存在统计相关。

解读旷场和物体测试结果

在旷场中,贴墙(趋触性)和外围区停留时间是常用的焦虑相关指标;要结合路径长度和速度解读,以免把活动量变化误认为焦虑。

典型的对照组模式
小鼠被放入旷场后主要探索外围区域,这种待在墙边的倾向在探索的最初几分钟内逐渐减弱(Simon et al., 1994)。
损伤的迹象
致焦虑样特征:参考致焦虑药物增加了小鼠的趋触性(Simon et al., 1994)。较高的不活动或僵住也可能反映疲劳、压力或焦虑、药理作用或运动障碍,所以也要检查速度和路径长度。
记忆牢固的迹象
抗焦虑样特征:抗焦虑药减少了小鼠的趋触性(Simon et al., 1994),在大鼠中抗焦虑药也抑制了趋触性(Treit and Fundytus, 1988)。

看起来像结果的设置问题

  • 十字在某一区域跳动:在动物位于该区域时调整阈值。
  • 十字跟随尾巴或粪便:对于小箱中的大型动物,把“Set X-Y Size”向右移。
  • 十字颜色不对:绿色十字追踪浅色背景上的深色动物,红色十字追踪深色背景上的白色动物;用正确的背景颜色设置重新校准。
  • 物体或场地之间的缝隙被追踪:整个背景必须是一种对比色,物体应与地面同色或被遮蔽。
更多细节

整个试次的平均值可能掩盖诸如早期对新物体的兴趣之类的效应,所以要使用时间段。在物体测试中,身体中心追踪用于计算靠近物体的时间,而嗅探和爪子接触需人工计分。要得到内圈与外圈的总计,在Excel中把相应区域列相加。旷场是非常流行的焦虑样行为动物模型(Prut and Belzung, 2003)。

Prut和Belzung(2003)指出,一些治疗效能谱不同的化合物在旷场测试中作为抗焦虑药效果不佳,这表明该范式可能无法模拟焦虑障碍的特征。Treit和Fundytus(1988)用协方差分析排除了一般活动量的影响。这里不提供新物体识别的偏好模式;请按照你所遵循方案的方法和标准来解读物体偏好。

解读多臂迷宫结果(EPM、放射臂、T和Y迷宫)

在高架十字迷宫中,比较开放臂与封闭臂的时间百分比和进入次数;在放射臂、T和Y迷宫中,查看进入顺序和重复进入。

典型的对照组模式
高架十字迷宫:大鼠进入开放臂的次数显著少于封闭臂,在开放臂停留的时间也显著更少(Pellow et al., 1985)。放射臂迷宫:大鼠表现高效,在前八次选择中平均选择了七条以上不同的臂(Olton and Samuelson, 1976)。T迷宫:在快速连续的两个试次中,第二次时啮齿动物倾向于选择之前没去过的臂(Deacon and Rawlins, 2006)。
损伤的迹象
高架十字迷宫,致焦虑样特征:在人类中引起焦虑的化合物显著降低了进入开放臂的百分比和在开放臂的停留时间(Pellow et al., 1985)。T迷宫:自发交替和奖励交替都对海马功能障碍非常敏感(Deacon and Rawlins, 2006)。
记忆牢固的迹象
高架十字迷宫,抗焦虑样特征:开放臂活动(时长和/或进入次数)增加反映抗焦虑行为(Walf and Frye, 2007)。

看起来像结果的设置问题

  • 没有追踪十字:检查校准中的背景颜色设置,然后把Size设得略大于零,并缓慢调节阈值。
  • 试次只持续0.1秒,说明鼠标会双击;换一个试试。
  • 进入次数看起来不对:检查Detection Area;设为100%时任何进入都计数,设为25%时只计算进入臂远端25%的情况。
更多细节

HVS Image从最左边的臂开始按顺时针列出各臂数据;对于高架十字迷宫,它报告开放臂与封闭臂的时间百分比和进入次数。你可以随时用其他Detection Area百分比重新分析,所以要报告你使用的那个。新奇性和光照都不是大鼠在十字迷宫上行为的显著影响因素(Pellow et al., 1985)。

在放射臂迷宫中,存在一个小而可靠的近因效应:重复错误的可能性随自首次选择以来的选择次数增加而上升(Olton and Samuelson, 1976)。Pellow等(1985)发现,抗抑郁药和强安定药对十字迷宫都没有特异性作用。

解读强迫游泳结果

HVS Image给出攀爬、潜水、游泳和漂浮的时间百分比,以及速度和路径。在解读百分比之前,请检查追踪带和尾部追踪。

典型的对照组模式
该测试尚无经确认的已发表模式,请与你自己的对照组比较。
损伤的迹象
该测试尚无经确认的已发表模式,请与你自己的对照组比较。
记忆牢固的迹象
该测试尚无经确认的已发表模式,请与你自己的对照组比较。

看起来像结果的设置问题

  • 十字跳到翘起的尾巴或容器壁上的水滴:把“Set X-Y Size”向右移。
  • 攀爬、游泳和潜水似乎分类错误:检查追踪带高度,使动物的最高点在攀爬时位于上三分之一,游泳或漂浮时位于中三分之一,潜水时位于下三分之一。
  • 无论滑块放在什么位置,十字都无法停留在动物身上:改善照明和摄像机设置,使背景均匀、对比良好且没有眩光。
更多细节

软件利用追踪区域内动物的最高部位来区分攀爬、游泳/漂浮和潜水,并通过速度区分游泳与漂浮。如果把三个容器按3 x 3网格运行,只有真实容器的文件才是你的数据。

经过验证的文献数据库中尚无强迫游泳论文(已有一篇经典文献被提议,正在等待批准),所以这里不提供对照、受损或增强模式。

解读HVS 6D VR水迷宫结果

VR试次的分析方式与水迷宫完全相同,所以同样的指标和注意事项都适用。啮齿动物与人类的VR数值不应直接比较。

典型的对照组模式
尚无经过验证的VR专用对照模式,所以请按水迷宫的方式解读结果:只有目标位于象限中心时象限指标才有意义;否则请使用近距离接触和Gallagher接近度。
损伤的迹象
当人类需要利用空间线索导航到隐藏的逃生平台时,海马切除的患者与年龄匹配的对照组相比,表现出严重的空间导航障碍(Astur et al., 2002)。
记忆牢固的迹象
该测试尚无经确认的已发表模式,请与你自己的对照组比较。

看起来像结果的设置问题

  • 参与者停下后移动仍在继续:缩短SMOOTH_MOTION;如果细小振动或声音会让参与者移动,就把OMNI_SENS稍微调低。
  • 轻微步伐检测不到:调高OMNI_SENS。
更多细节

VR分析只显示该试次使用的平台位置。探测试次即使到达目标也会运行到最长时间,所以要把学过的位置保留在TARGET_POSITION中,这样它才会显示在图上并参与分析。HVS 6D VR不会记录实验者的协助,所以如有协助请做记录。

Astur等(1998)在多种指标上一致发现,男性比女性更善于导航到隐藏平台。Thornberry等(2021)报告虚拟水迷宫的使用缺乏一致性,尤其是在环境设置和程序方面,所以请完整报告你的环境和线索。

观察探测过程中记忆如何变化的一种方法是Devan-Baker时间段分析。

资料来源

  1. Maei (2009). What is the most sensitive measure of water maze probe test performance?. Frontiers in Integrative Neuroscience 3. doi:10.3389/neuro.07.004.2009
  2. Blokland et al. (2004). A detailed analysis of rats’ spatial memory in a probe trial of a Morris task. Behavioural Brain Research 154(1):71-75. doi:10.1016/j.bbr.2004.01.022
  3. Gallagher et al. (1993). Severity of spatial learning impairment in aging: Development of a learning index for performance in the Morris water maze. Behavioral Neuroscience 107(4):618-626. doi:10.1037/0735-7044.107.4.618

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