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世界热消息：大鼠空间学习记忆测试方法之Barnes Maze巴恩斯迷宫

2023-05-23 17:50:40 来源：哔哩哔哩

测试动物模型药物干预后行为学的方法主要有：巴恩斯迷宫、莫里斯水迷宫、条件性恐惧试验、新目标和新方位识别试验、旷场试验及转轮试验等。其中巴恩斯迷宫（Barnes）是美国学者CarolABarnes于1979年发明的用于检测动物空间学习记忆能力的模型]，利用啮齿类动物喜欢黑暗幽闭环境的天性建立，对动物的应激性刺激较小，不需要食物剥夺和足底电击，也能够一定程度上排除测试中大鼠肢体运动功能障碍对试验的影响，在认知常规测试具有较高的认可度。

【资料图】

案例1：Pardo等利用Barnes迷宫评估IGF-I基因治疗对老年雌性大鼠空间记忆能力的影响，结果发现经IGF-I基因治疗的大鼠较对照组在Barnes迷宫中对目标洞口的探查频率高，空间记忆能力强。

案例2：Savignac等在研究双歧杆菌对BALB/c小鼠认知能力的影响时发现，经双歧杆菌干预的小鼠，其在Barnes迷宫中探索错误洞口的次数较对照组少，空间学习能力强。

本研究选择巴恩斯迷宫试验来评估益生菌LCZ对大鼠的空间学习记忆能力的影响，以期为LCZ干预对认知能力的影响提供一定的参考。

Barnes迷宫试验测试大鼠的空间学习记忆能力

1. Barnes迷宫设备

Barnes迷宫是利用啮齿类动物避光喜暗的特性而建立的，它由一个圆形平台构成，在平台的周边布满20个穿透平台的小洞，圆盘直径122cm，洞口直径10cm。在其中一个洞的底部连接一个黑暗的躲避盒，被称为目标洞，试验场所四周可以设置视觉参考物，经过训练，动物学习并记忆目标洞的位置。迷宫设置在光线暗的安静房间，测试时可予探照白炽灯照耀其平台上，还可配以规律的噪音以促进大鼠能尽快逃至目标箱。每次训练后都用70%酒精喷洒清洗，转动圆盘变换洞口对应的圆盘位置，但是目标洞的空间置不变，以防止大鼠通过嗅觉线索找到目标洞口，避免对行为学测试结果的干扰。试验时将大鼠置于迷宫中央，在圆盘的顶部采用强光照射（200W）刺激试验动物寻找并进入躲避洞口，采用视频跟踪系统软件ANYmaze记录试验动物每次找到目标洞的时间。

2. Barnes迷宫试验--空间学习能力训练

本研究在大鼠结束10周灌胃后的第7天开始采用Barnes迷宫进行为期4d的空间学习能力训练，每天训练2次，训练开始时将大鼠放置在圆盘中央，开启强光刺激，直到大鼠找到并进入目标洞，立即停止强光刺激，并让其在目标洞中停留30s，如果大鼠在240s内仍然不能找到目标洞，则将其引导至目标洞并让其在目标洞也停留30s，每次训练测试间隔15min，记录测试中大鼠到达目标洞的时间（潜伏期）。

3. 短期空间记忆能力的测试

大鼠在空间学习能力训练开始后的第5天进行一次空间记忆功能的测试，测试大鼠对训练所获得的短期空间记忆能力。测试时，将大鼠放置在圆盘中央，开启强光刺激，直到大鼠找到并进入目标洞，但不让大鼠在目标洞内停留，记录大鼠到达目标洞的时间（潜伏期）与运动轨迹。

4. Barnes迷宫行为学测试结果

在空间学习能力训练的过程中，有重复测量数据的双因素方差分析结果显示训练天数对大鼠潜伏期具有显著性影响（图3），与第1天相比，大鼠第3天潜伏期缩短显著（P=0.049）（图3），第4天潜伏期缩短极显著（P=0.001）（图3）。两组大鼠在4d的空间学习能力训练期间潜伏期均逐渐缩短，NC组大鼠虽然在第3天出现延长，但随后再次缩短，差异并不显著（图3）。两组大鼠第1天的潜伏期几乎一致，其中NC组大鼠的潜伏期为（212.61±34.92）s，LCZ组大鼠为（207.59±42.38）s。从第2天开始两组大鼠潜伏期明显缩短，其中NC组大鼠的潜伏期比第1天缩短（25±86.31）s，为（187.61±75.73）s，而LCZ组大鼠的潜伏期为（139.99±74.98）s，比第1天缩短（67.6±51.71）s。之后，两组出现显著差异，第3天，LCZ组大鼠的潜伏期（115.10±87.38）s，比NC组显著缩短（95.63s±86.78s，P<0.05）。NC组大鼠第4天的潜伏期较第3天缩短（38.53±90.82）s，为（172.20±84.65）s，而LCZ组大鼠为（87.80±63.18）s，显著短于NC组（P<0.05）。结果表明，益生菌LCZ可显著改善大鼠空间学习能力。

在短期空间记忆的测试中（空间学习能力训练后的第1天）独立样本t检验分析结果显示LCZ组大鼠潜伏期为（93.65±71.88）s显著短于NC组（174.42s±77.51s，P<0.05）（图4a）。空间学习能力训练后的第1天，如图4b所示，图中蓝色圆形表示迷宫圆形平台，中央红色实心点表示大鼠起始位置，红色圆形表示目标箱位置，绿色线条表示大鼠运动轨迹，由图可知，NC组大鼠轨迹分布杂乱，很难找到目标洞口，而LCZ组大鼠轨迹分布更清晰，目标更明确，能够较迅速找到目标洞口并进入。结果表明，益生菌LCZ可显著改善大鼠短期空间记忆能力。

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