Morris水迷宮

Morris水迷宮不僅用於研究與空間學習記憶相關的腦區功能評價， 被廣泛套用於學習記憶、老年痴呆、海馬/外海馬研究、智力與衰老、新藥開發/篩選/評價、藥理學、毒理學、預防醫學、神經生物學、動物心理學及行為生物學等多個學科的科學研究和計算機輔助教學等領域，在世界上已經得到廣泛地認可，是醫學院校開展行為學研究尤其是學習與記憶研究的首選經典實驗。

基本介紹

• 中文名：Morris水迷宮
• 設計者：Morris
• 設計年代：1981
• 套用範圍：學習記憶、老年痴呆等

簡介

Morris水迷宮是英國心理學家Morris於20世紀80年(1981)代初設計並套用於腦學習記憶機制研究的一種實驗手段,其在AD研究中的套用非常普遍[3]。較為經典的Morris水迷宮,測試程式主要包括定位航行試驗和空間探索試驗兩個部分。其中定位航行試驗(place navigation)歷時數天,每天將大鼠面向池壁分別從4個入水點放入水中若干次,記錄其尋找到隱藏在水面下平台的時間(逃避潛伏期,escape latency)。空間探索試驗(spatial probe)是在定位航行試驗後去除平台,然後任選一個入水點將大鼠放入水池中,記錄其在一定時間內的游泳軌跡,考察大鼠對原平台的記憶。

自從20多年前Morris水迷宮被發明以來，很多學者都採用此方法研究動物的空間學習記憶能力，並在經典的Morris水迷宮基礎上進行了很多改進，如Markowska發現如果在空間探索試驗階段中能讓平台間歇性的出現，這樣較經典的方案能更加敏感的地測量動物的空間記憶能力。Arteni採用雙平台的水迷宮，輪流升起其中一個平台的方法來測量動物的工作記憶等等。Morris水迷宮廣泛用於嚙齒類動物的視覺相關的空間記憶和工作記憶的測量中，但是否適用於測量動物的長時記憶還存在爭議，下面以為案例介紹：

實驗原理

雖然老鼠是天生的游泳健將，但是它們卻厭惡處於水中的狀態，同時游泳對於老鼠來說是十分消耗體力的活動，他們會本能的尋找水中的休息場所。尋找休息場所的行為涉及到一個複雜的記憶過程，包括收集與空間定位有關的視覺信息，再對這些信息進行處理、整理、記憶、加固、然後再取出，目的是能成功的航行並且找到隱藏在水中的站台，最終從水中逃脫。

軟體界面

可升降站台

1.可升降站台解決了，老鼠與站台是視覺差；

2.可升降站台，提供了得更多目標區域獲得方法 ，有助於最終結果的實施。

Morris水迷宮的組成部分

1、恆溫游泳池1台，大鼠：直徑1.2~2米 小鼠0.8~1.6米，到2010後，逐漸演變為:大鼠：1.8米，小鼠：1.5米進行試驗。提高游泳池的直徑，對實驗更精密，減少偶然因素。

2、大鼠站台，規格：直徑12cm，高度在20～35cm之間

3、小鼠站台，規格：直徑8cm，高度在20～35cm之間

4、電腦及分析軟體，提供了路程、時間、百分比、專項指標等40種分析數據,在分析過程中可選擇性分析，數據導EXCEL表格方便生物學軟體統計。

性能介紹

Morris水迷宮（Morris water maze, MWM）實驗是一種強迫實驗動物（大鼠、小鼠）游泳，學習尋找隱藏在水中平台的一種實驗，主要用於測試實驗動物對空間位置覺和方向覺（空間定位）的學習記憶能力。

系統特點

◆採用視頻攝像 跟蹤技術，實現了實驗過程的自動化，避免了人工計數引入的主觀誤差和對實驗動物的干擾，增加了實驗結果的真實性和可靠性；

◆採用視頻追蹤技術，提取出Morris水迷宮實驗中實驗動物的運動軌跡，並據此計算出豐富的行為學定量指標，實現了Morris水迷宮實驗的定量化、精確化和客觀性，增加了實驗結果的可信性；

軌跡回放

◆Morris水迷宮的尺寸規格 按照Morris本人的設計，採用玻璃鋼製作，可長期使用，視頻攝像系統固定在特製的支架上，可拆卸，方便實驗；

◆視頻檔案格式支持AVI和MPEG-4壓縮格式，MPEG-4檔案的壓縮比率高，可有效減少存儲空間，有利於進行長時間實驗；

◆面向科研和計算機輔助教學（CAI），能夠 儲存原始的視頻圖像，並提供完整的實驗資料庫功能，作為研究的真實記錄和今後進行教學演示的素材；

◆可在星光條件（0.01Lux）下進行視頻分析（包括實時分析），對動物的干擾更小，星光條件符合嚙齒類動物（例如大鼠、小鼠）的生活習性；

◆採用開放式、模組化設計，系統可擴展性強，可外接其他的分析模組，軌跡點坐標序列數據和指標結果可導入到Excel，便於用戶在Excel、SPSS、SAS等分析統計軟體中作進一步 分析處理；

◆分析靈活，支持時段分析，支持定時終止和人工終止，並具有豐富的顯示方式，能對動物的運動情況採用軌跡圖、參數指標、曲線、直方圖等多種顯示方式，並可生成完整的報告，供列印輸出；

◆空間解析度最高可達640x480像素，時間解析度最高可達25幀/秒，測量所得的指標結果精度高。

東南大學在使用的移數水迷宮

提供指標

觀察時間 --動物搜尋策略--總路程 --平均速度 --上台時間（潛伏期） --初始角 --上台前路程 --上台前平均速度 --穿越平台的次數 --上台情況的總結 --運動軌跡圖（.BMP格式）--四個象限逗留的時間和路程 --中央逗留的時間和路程 --周邊逗留的時間和路程 --平台周邊逗留的時間和路程等

套用領域

學習記憶、老年痴呆、海馬/外海馬研究、智力與衰老、新藥開發/篩選/評價、藥理學、毒理學、預防醫學、神經生理學、動物心理學、行為生物學及時辰生物學等多個學科的科學研究和計算機輔助教學（CAI）。

實驗方法

（1）將動物（大鼠或小鼠）頭朝池壁放入水中，放入位置隨機取東、西、南、北四個起始位置之一。記錄動物找到水下平台的時間（s）。在前幾次訓練中，如果這個時間超過60s，則引導動物到平台。讓動物在平台上停留10s.

（2）將動物移開、擦乾。必要時將動物（尤其是大鼠）放在150W的白熾燈下烤5min，放回籠內。每隻動物每天訓練4次，兩次訓練之間間隔15~20min,連續訓練5天。

（3）最後一次獲得性訓練結束後的第二天，將平台撤除，開始60s的探查訓練。將動物由原先平台象限的對側放入水中。記錄動物在目標象限（原先放置平台的象限）所花的時間和進入該象限的次數，以此作為空間記憶的檢測指標.

（4）測定動物的工作記憶（working memory）。探查訓練結束後的第二天，開始維持4天的對位訓練。將平台放在原先平台所在象限的對側象限，方法與獲得性訓練相同。每天訓練4次。每次記錄找到平台的時間和游泳距離以及游泳速度。

注意事項

1. 對比食物驅動的模型（如放射臂迷宮），水迷宮實驗的最大優點在於，動物具有更大的、逃離水環境的動機。而且不必禁食，特別適合老年動物的測試。加上它對衰老引起的記憶減弱尤其敏感，因此，水迷宮最常用於老年動物記憶的研究。

2. 每天在固定時間測試。操作輕柔，避免不必要的應激刺激。

3. 當與其他同類實驗相比較時，要注意到動物的性別、品系、泳池的尺寸和水溫等多種因素對實驗結果的影響。此外，當以游泳速度作為觀察指標時，要考慮到動物的體重、年齡以及骨骼肌發育狀況等對游泳速度可能造成影響。

4. 用老年動物進行實驗時，應確認動物的游泳能力和視力不因年齡增大而影響行為操作。其方法如下：將平台露出水面以使動物能夠看見平台。動物放入泳池後如毫無困難地直接游向平台，說明動物的游泳能力和視力均正常，可以開始實驗。

5. 游泳對動物是一個較大的應激刺激，可引起神經內分泌的變化。這些變化可能對實驗結果造成干擾。對老年動物，嚴重時可誘發心血管疾病而導致昏厥甚至猝死。因此，必要時可將動物多次放入泳池或適當延長其游泳時間以增加動物對游泳的適應能力。

6. 當用實驗染料攪渾泳池的水時，要定期換水以免水腐敗變質。