一、 實(shí)驗(yàn)原理深度解析

八臂迷宮實(shí)驗(yàn)是評估嚙齒類動(dòng)物空間學(xué)習(xí)與記憶能力的經(jīng)典范式。其科學(xué)基礎(chǔ)根植于兩個(gè)核心行為學(xué)原理：

探索與覓食驅(qū)動(dòng)力：利用動(dòng)物在食物限制下，尋找食物的天然本能作為實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在動(dòng)機(jī)。

空間認(rèn)知能力：動(dòng)物通過整合迷宮外部的遠(yuǎn)端視覺線索，在腦中構(gòu)建一幅環(huán)境的“認(rèn)知地圖”，從而記住獎(jiǎng)勵(lì)（食物）的空間位置。

該范式的核心優(yōu)勢在于能夠巧妙地區(qū)分并量化兩種不同類型的記憶：

參考記憶：指在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間保持不變的長時(shí)程規(guī)則性記憶。例如，動(dòng)物需要記住哪些臂是始終放置食物的。參考記憶錯(cuò)誤表現(xiàn)為動(dòng)物進(jìn)入那些從不或不再放置食物的臂。這種記憶主要依賴于海馬-皮層回路。

工作記憶：指在同一次測試中維持和更新信息的短時(shí)程記憶。例如，動(dòng)物在一次訓(xùn)練中進(jìn)入某個(gè)臂獲取食物后，需要記住“這個(gè)臂我已經(jīng)去過了”，并在本次訓(xùn)練中避免再次進(jìn)入。工作記憶錯(cuò)誤表現(xiàn)為在同一次訓(xùn)練中重復(fù)進(jìn)入已經(jīng)探索過的有食臂。這種記憶依賴于前額葉-海馬環(huán)路。

神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制的深化：

除了經(jīng)典的海馬依賴的空間記憶，八臂迷宮的一個(gè)重要變體——“Win-Stay”任務(wù)——揭示了另一種記憶機(jī)制。在此范式中，動(dòng)物學(xué)習(xí)“進(jìn)入亮燈的臂以獲得獎(jiǎng)勵(lì)”這一簡單的刺激-反應(yīng)關(guān)聯(lián)。這種習(xí)慣性記憶的形成主要依賴于背側(cè)紋狀體，而非海馬。神經(jīng)生物學(xué)研究表明，損毀背側(cè)紋狀體會(huì)特異地破壞“Win-Stay”任務(wù)的習(xí)得，而損毀海馬或杏仁核則對其影響甚微。這使得八臂迷宮成為研究不同記憶系統(tǒng)（海馬依賴的陳述性記憶 vs. 紋狀體依賴的程序性記憶）及其神經(jīng)基礎(chǔ)的強(qiáng)大工具。

 小鼠八臂迷宮，型號(hào)XR-XB102

二、 選擇此實(shí)驗(yàn)的考量

八臂迷宮因其能有效分離工作記憶與參考記憶，且無需施加水、電擊等強(qiáng)應(yīng)激源，被廣泛用于評估中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病模型（如阿爾茨海默?。┑恼J(rèn)知缺陷、藥物對學(xué)習(xí)記憶的影響以及特定腦區(qū)（如海馬、前額葉、紋狀體）的功能研究。當(dāng)研究涉及運(yùn)動(dòng)障礙模型或需長期重復(fù)測試時(shí)，它是水迷宮的理想替代方案。

三、 測試流程詳解

以下以標(biāo)準(zhǔn)的參考/工作記憶聯(lián)合測試為例，詳述操作步驟：

第一階段：預(yù)備與適應(yīng) (約1周)

食物控制：

實(shí)驗(yàn)開始前，動(dòng)物需禁食24小時(shí)。

之后，每日在訓(xùn)練結(jié)束后提供限定量的食物，目標(biāo)是將體重維持在自由采食狀態(tài)的80%-85%。此過程需每日稱重，并持續(xù)整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期，以維持穩(wěn)定的覓食動(dòng)機(jī)。

關(guān)鍵細(xì)節(jié)：確保動(dòng)物體重每周仍有約5克的緩慢增長，防止因營養(yǎng)不良導(dǎo)致健康狀況惡化。

迷宮適應(yīng)：

第1-2天：在所有臂及中央?yún)^(qū)分散放置大量、易于發(fā)現(xiàn)的食物顆粒（如小塊巧克力味早餐圈）。將一組動(dòng)物（如4只）同時(shí)放入迷宮，讓其自由探索和攝食10-15分鐘。此舉旨在讓動(dòng)物在低應(yīng)激狀態(tài)下熟悉迷宮環(huán)境。

第3天：開始單個(gè)動(dòng)物適應(yīng)。將所有臂的末端食杯中都放入食物，打開所有臂的門，將動(dòng)物置于中央?yún)^(qū)，讓其自由探索直至吃完所有食物或達(dá)到10分鐘。此步驟讓動(dòng)物將“臂的末端”與“獲得食物”建立聯(lián)系。

第二階段：訓(xùn)練階段 (直至達(dá)到學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn))

設(shè)定有獎(jiǎng)臂：隨機(jī)選定固定數(shù)量的臂作為“有獎(jiǎng)臂”（如8臂中的4個(gè)）。整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，這些有獎(jiǎng)臂的位置固定不變。

單次訓(xùn)練流程：

入臂順序：動(dòng)物進(jìn)入每個(gè)臂的先后次序。

入臂時(shí)間：每次進(jìn)入和離開臂的時(shí)間。

關(guān)鍵行為判定：明確定義一次“入臂”——通常需動(dòng)物四肢全部進(jìn)入臂內(nèi)。僅探頭或前半身進(jìn)入不計(jì)。

準(zhǔn)備：僅在預(yù)設(shè)的有獎(jiǎng)臂食杯中放入一顆食物顆粒。確保所有臂的門處于關(guān)閉狀態(tài)。

放置動(dòng)物：將動(dòng)物輕柔地置于迷宮中央?yún)^(qū)，用一個(gè)不透明圓筒罩住，或讓其面朝同一方向。

開始探索：靜置30秒后，同時(shí)打開所有臂的門。此時(shí)，動(dòng)物被允許在迷宮中自由探索。

結(jié)束條件：當(dāng)發(fā)生以下情況之一時(shí)，單次訓(xùn)練結(jié)束：

a. 動(dòng)物進(jìn)入所有有獎(jiǎng)臂并吃完食物。

b. 達(dá)到預(yù)設(shè)的最大時(shí)間（通常為5-10分鐘）。

c. 動(dòng)物總的入臂次數(shù)達(dá)到上限（如15次）。

數(shù)據(jù)記錄：實(shí)驗(yàn)者或視頻跟蹤系統(tǒng)需精確記錄：

訓(xùn)練頻率與標(biāo)準(zhǔn)：

每天進(jìn)行2-4次訓(xùn)練，每次訓(xùn)練間隔至少1小時(shí)，以消除上一次探索的短期影響。

訓(xùn)練需持續(xù)進(jìn)行，直到動(dòng)物達(dá)到穩(wěn)定的學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)，例如：連續(xù)3-5天，其參考記憶錯(cuò)誤不超過1次，且工作記憶錯(cuò)誤為0次。達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)通常需要1-3周。

第三階段：測試階段 (藥物或干預(yù)處理后的評估)

在動(dòng)物達(dá)到學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)后，方可引入實(shí)驗(yàn)變量（如注射藥物、進(jìn)行腦部操作等）。

測試日的流程與訓(xùn)練階段完全一致。

通過比較處理組與對照組在測試日的表現(xiàn)差異，來評估實(shí)驗(yàn)處理對記憶功能的影響。

關(guān)鍵實(shí)戰(zhàn)細(xì)節(jié)與陷阱規(guī)避：

環(huán)境控制：迷宮周圍的視覺線索（海報(bào)、儀器、門等）必須嚴(yán)格固定。實(shí)驗(yàn)期間，人員應(yīng)盡量保持靜止，避免成為移動(dòng)線索。光照需均勻，避免產(chǎn)生陰影。

清潔：每次動(dòng)物訓(xùn)練結(jié)束后，必須用75%乙醇或1%醋酸溶液徹底清潔迷宮中央?yún)^(qū)和所有臂的內(nèi)部，以消除上一只動(dòng)物留下的嗅覺痕跡。這是實(shí)驗(yàn)成功的生命線。

動(dòng)機(jī)維持：密切監(jiān)控動(dòng)物體重與健康狀態(tài)。若動(dòng)物表現(xiàn)出探索動(dòng)機(jī)不足（如在中央?yún)^(qū)長時(shí)間不動(dòng)），需檢查其體重是否過低或存在健康問題。

四、 關(guān)鍵測試指標(biāo)

參考記憶錯(cuò)誤：進(jìn)入非有獎(jiǎng)臂的次數(shù)。反映長期空間記憶的準(zhǔn)確性。

工作記憶錯(cuò)誤：在同一次訓(xùn)練中，重復(fù)進(jìn)入已探索過的有獎(jiǎng)臂的次數(shù)。反映短期記憶的保持與更新能力。

總?cè)氡鄞螖?shù)：完成一次訓(xùn)練所進(jìn)入臂的總數(shù)。

完成任務(wù)的潛伏期：從釋放動(dòng)物到它找完所有食物所需的總時(shí)間。

活動(dòng)性指標(biāo)：

平均探究時(shí)間：潛伏期 / 總?cè)氡鄞螖?shù)，用于評估一般活動(dòng)水平。

運(yùn)動(dòng)總距離與速度：通過視頻跟蹤系統(tǒng)獲得，用于排除運(yùn)動(dòng)障礙對認(rèn)知結(jié)果的混淆。

分析與計(jì)算：

工作記憶錯(cuò)誤率 = 工作記憶錯(cuò)誤次數(shù) / 總?cè)氡鄞螖?shù)

參考記憶錯(cuò)誤率 = 參考記憶錯(cuò)誤次數(shù) / 總?cè)氡鄞螖?shù)

（使用比率能更標(biāo)準(zhǔn)化地評估記憶，減少總活動(dòng)量的影響。）