变式

Barnes迷宫

无需游泳的空间记忆测试。

Carol Barnes于1979年在一项关于老龄大鼠记忆的研究中引入了圆形平台迷宫。动物利用房间里的线索,学习圆桌边缘的哪个孔通向逃生箱。这里没有水,所以动物从不需要游泳。

八步完成Barnes迷宫

打开Barnes迷宫,校准桌面和孔,设置阈值和受试对象大小,运行,然后用Barnes选项进行分析。

  1. 清洁迷宫,确保没有粪便;照明均匀,使其在屏幕上看起来接近白色;并先插好摄像头。
  2. 点击‘Barnes Maze’;它的‘Barnes’框会自动为你勾选。
  3. 点击‘CALIBRATE’,输入‘Pool or Arena Diameter (cm)’,依次点击迷宫表面的上、下、左、右端点,然后校准各孔(或使用‘Suggested Hole Positions’),再点击‘Save and Return’。
  4. 点击‘CHECK LIGHTING’,消除阴影点和眩光点。
  5. 阈值从100开始,向右移动‘Subject size’滑块,直到十字分划线所围区域大于任何粪便但略小于动物。
  6. 输入‘Max Seconds’,选择一个‘Auto-end on escape hole’选项和‘Hole Number’,然后点击‘PREPARE’,把目标孔与屏幕上的圆对齐。
  7. 放下动物时点击‘RUN’。除非开启了‘Auto-end on escape hole’,否则在动物完全进入目标孔时点击‘END’。
  8. 点击‘ANALYZE’,然后在‘Advanced’中设置趋触性环带使孔落在其中(例如0.65)以及计数器大小(例如2.0),再生成SUM和CST文件。
更多细节

从南侧(屏幕底部)操作;用一个小玻璃烧杯作为起始容器,并戴白手套和白袖套,有助于避免阴影。探测日输入学会的目标孔,勾选‘Probe’,并将‘Auto-end on escape hole’设为‘No’。

HVS Image自动统计接近孔的次数,记录每个孔的探鼻(错误),并给出到目标孔的潜伏期和路径以及初级路径长度。Barnes结果使用Barnes的措辞(孔,而不是平台)。

Barnes错误、孔访问与初级路径

Barnes结果告诉你受试对象探究了多少个错误的孔(错误)、访问了哪些孔,以及它到达逃生孔的速度和直接程度。

更多细节

指标包括自动统计的接近孔次数、每个孔的探鼻(错误)、到目标孔的潜伏期和路径,以及初级路径长度(从起点到首次接近逃生孔的路线)。设置趋触性环带使孔落在其中(例如0.65),并设置用于孔探究的计数器大小(例如2.0)。

探测日在Barnes迷宫Run界面的Monitor中勾选‘Probe’。初级错误是首次接近逃生孔之前探究的错误孔。

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。

常见问题

如何校准Barnes迷宫?为什么会出现白斑,或者孔没有被遮罩?

打开Barnes迷宫,点击Calibrate,点击桌面边缘(上、下、左、右),然后点击每个孔。1) 打开Barnes迷宫;Barnes框会自动勾选。2) 点击Calibrate,按上、下、左、右的顺序点击桌面边缘。3) 像点击平台一样点击每个孔,或以极坐标位置输入。4) 点击Save and Return:孔上应显示白色圆盘。

更多细节

Barnes迷宫有自己的校准,与水迷宫分开:打开Barnes迷宫,点击Calibrate,点击桌面边缘,然后点击每个孔。按N、S、W、E(上、下、左、右)的顺序点击桌面边缘,然后像点击平台一样点击每个孔;使用对齐校准时,以极坐标输入各孔(角度 = 360 / 孔数,例如12个孔为30°;离中心的距离为半径的比例)。输入正确的迷宫直径和孔直径。Save and Return之后,孔会被白色圆盘遮罩(如果设置了auto-end则为粉色)。如果孔没有被遮罩,检查Barnes框是否已勾选,这表明你打开的是Barnes迷宫;如果没有,关闭界面并打开Barnes迷宫。

深入了解

如果只有桌面的上半部分能被追踪,说明校准区域内可以看到暗色边缘:把摄像头放在正上方,使桌面在屏幕上呈圆形,并通过点击边缘稍内侧来测试。某个孔位置偏移是因为先点了W再点S。有故障或电量低的鼠标可能会双击。保留一份可用校准文件的备份。

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为什么动物到达逃生孔时Barnes试次没有自动结束?

只有开启了'Auto-end on escape hole',试次才会自行结束。1) 在Barnes迷宫Run界面上,把'Auto-end on escape hole'设为'Yes'或'Delay in Secs'。2) 或者选择'No',在动物完全进入孔时点击'END'(或遥控器)。3) 观察动物:它可能只是往孔里看而没有进去。

更多细节

只有在Barnes迷宫Run界面上开启'Auto-end on escape hole'时,Barnes试次才会自行结束;可选择'Yes'、'No'或'Delay in Secs'。Barnes迷宫会检测动物进入目标孔。许多用户把它保持为'No'并自己点击'END',因为动物可能探究一个孔而不进入,而且追踪器会忽略白色孔遮罩后面的深色物体,所以手动结束可避免过早结束。任何USB或电动的厌恶刺激都可以在受试对象接近目标孔时停止。

深入了解

Barnes的.txp行依次为起点、目标孔、受试对象、描述符,例如C,1,mouse1,groupA。要从中心开始,在起点字段中输入'Center'(或C);它会出现在结果中。

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Barnes路径在开始时跳动或出现直线。如何解决?

通常是一个临时阴影(你的手或起始容器)吸引了追踪器;从屏幕底部一侧操作,避免阴影。1) 用小玻璃烧杯作为起始容器。2) 戴白手套和白袖套。3) 站在'南'端(屏幕底部)。4) 或者在手离开区域后再点击开始。

更多细节

追踪器从图像顶部开始扫描,附着在第一个满足大小和暗度标准的物体上,所以起始容器或实验者的阴影会导致跳动。解决办法:更小的玻璃烧杯、白手套和白袖套、从南端操作,或者等手或阴影离开后再开始(可能错过约0.5 s)。路径不经人为平滑,所以锯齿状路径反映的是急促的运动。短暂的追踪中断(直线)来自照明不均或后台任务:在迷宫周围用不高于桌面的上射灯使照明均匀柔和,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。

深入了解

摄像头:把光圈完全打开,使桌面看起来像遮罩一样接近白色;放大直到迷宫几乎占满窗口,然后对焦。设置大小滑块,使绿色小框比尾巴宽,但能放进身体内。HVS可以根据原始.hvs文件检查设置。要在练习时展示屏幕,在HVS之前启动截图工具并使用视频捕获(正式试次时只应运行HVS),或使用智能手机录像。

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如何分析Barnes试次(错误、孔访问、初级路径)?

Barnes分析衡量动物找到逃生孔的速度和准确性:错误(探鼻进入错误的孔)、孔访问、潜伏期和初级路径。使用'Barnes Maze' > 'ANALYZE',配合孔周围的计数器和趋触性环带。1) 在Advanced中设置趋触性环带,使孔落在其中(例如0.65),并设置用于孔探究的计数器大小(例如2.0)。2) 双击一个试次查看轨迹图,点'OK'查看摘要。3) 对于多个试次,先生成SUM再生成CST;忽略仅适用于水迷宫的指标。

更多细节

初级路径是从起点到首次接近逃生孔的路线,初级错误是在首次接近之前探究的错误孔;它们与潜伏期一起显示动物找到目标的准确程度。HVS Image自动统计接近孔的次数,记录每个孔的探鼻(错误),并给出到目标孔的潜伏期和路径以及初级路径长度。在Advanced中设置趋触性环带(这里是包含孔的圆环)和计数器大小。Barnes结果使用Barnes的措辞(孔,而不是平台)。探测日在Barnes迷宫Run界面的Monitor中勾选Probe。

深入了解

要叠加路径,选中一个文件并点击Multi Paths,把试次添加到Selected Plots,然后点击Plot和Export Image。

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巴恩斯迷宫需要什么摄像机和照明?

这取决于迷宫的直径和高度以及天花板高度,所以请把这些尺寸发给HVS。照明方面:1) 用迷宫周围的上射灯均匀照明。2) 在Check Lighting中消除阴影(黑点)和眩光(红点)。3) 让桌面在屏幕上看起来接近白色。

更多细节

摄像头类型取决于迷宫直径、迷宫高度以及天花板到迷宫表面的距离。Check Lighting中的红点是眩光:改变灯光角度、把灯移远或使用更小的灯泡;白色桌面上的深色动物可能仍然追踪良好,所以要测试一下。在迷宫周围约2 m处均匀放置四盏矮的上射灯,如果它们有光向下溢出,就放在桌面以下,使桌面看起来接近白色。

深入了解

Run界面显示整个摄像头画面,所以高分辨率摄像头能让桌面看得更清楚。Barnes追踪器会忽略孔,也会忽略带阴影的粪便。

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如何在干燥迷宫中使用Auditory按钮播放提示音?

Auditory按钮在使用'Auto-end on platform'的干燥水迷宫中播放声音。1) 左键点击直到显示'Auditory Off'即可关闭声音。2) 右键点击选择试次期间播放的声音('Tone on Swim')和到达平台时播放的声音('Tone on End')。3) 提示音在每个试次结束时以及关闭Run界面时自动停止。

更多细节

Auditory按钮用于使用'Auto-end on platform'的干燥水迷宫。左键点击会循环切换到'Auditory Off'。右键点击可以选择试次期间播放的文件('Tone on Swim')和到达平台时播放的文件('Tone on End')。提示音在每个试次结束时以及Run界面关闭时自动停止。

深入了解

要更慢地查看路径:使用时间片段(例如0-10 s、10-20 s),会保存各片段的轨迹图和分析;或者勾选'Real time plot',先绘点再绘线。

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Barnes迷宫应该如何设置?

使用边缘有孔、配一个逃生箱的圆形高台。照明要明亮,线索固定在墙上。每只动物之间旋转并擦拭桌面。当地伦理委员会、许可条件和兽医的意见始终优先。

更多细节

Barnes迷宫是一个边缘有孔的圆形高台,其中一个孔通向逃生箱;按物种确定尺寸,并在每只动物之间清洁。大鼠:台面100-122 cm,18-20个孔,高80-90 cm;小鼠:65-92 cm[Gawel 2019];最初为122 cm、18个孔[Barnes 1979]。旋转并擦拭以去除气味[Gawel 2019]。

深入了解

较大的台面有利于空间策略;墙壁有利于序列搜索[Gawel 2019]。

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; Barnes (1979). Memory deficits associated with senescence: A neurophysiological and behavioral study in the rat. Journal of Comparative and Physiological Psychology 93(1):74-104. doi:10.1037/h0077579

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Barnes迷宫或其他干式迷宫应如何设置受试对象大小?

设置Subject Size,使追踪框大于任何粪便但小于动物。1) 从迷宫上没有粪便的状态开始。2) 向右移动滑块,直到出现十字。3) 继续移动,直到十字分划线大于任何粪便且略小于动物。

更多细节

在没有粪便的情况下,向右移动Subject Size滑块,直到出现绿色追踪十字,然后继续移动,直到十字分划线所围区域在各个方向上都大于任何预期的粪便,且略小于动物。如果阈值为100时没有出现十字,把滑块从最左侧移动一格,并提高阈值直到十字出现。一旦出现粪便,检查它们是否始终被忽略,必要时增大受试对象大小。

深入了解

通过调整阈值使十字居中:浅色背景上的深色动物调低,深色背景上的白色动物调高。

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关于该测试的追踪和分析,请参阅用于Barnes迷宫的HVS Image。

资料来源

  1. Barnes (1979). Memory deficits associated with senescence: A neurophysiological and behavioral study in the rat. Journal of Comparative and Physiological Psychology 93(1):74-104. doi:10.1037/h0077579

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