一种用于小鼠的半自动化八臂放射迷宫中的趋近性空间工作记忆任务，可减少迷宫中恐惧记忆的关联

大多数啮齿类动物的行为实验最初是为大鼠设计的。随着近年来基因工程技术的进步，研究人员经常使用为大鼠建立的实验方案对小鼠进行行为实验。由于大鼠与小鼠在行为上存在差异，有时需要对小鼠的实验方案进行调整。在本视频中，我们介绍一种用于检测小鼠空间工作记忆的实验方案。工作记忆是一种认知过程，能够在短时间内存储有限的信息，并在心理任务的规划与执行过程中对其进行操作和利用。在人类中，工作记忆与流体智力的测量指标相关，对学习具有重要意义。因此，工作记忆本身是重要的研究课题。

[讲师] 为新实验准备新的笼子，使用标准的筑巢材料。在新笼子中放入新的垫料木屑、纸制管道、纸制筑巢条和木质啃咬块。放置好罩式食槽并盖上盖子。用手将小鼠引导至其家笼中提供的纸制管道内。使用纸制管道从群养笼中轻轻提起小鼠。将小鼠放在手上，并在胸部高度保持数秒钟。或者，让小鼠自行爬到手上。切勿通过尾巴抓取小鼠。在行为学实验中，以最小化应激的方式处理动物至关重要。使小鼠习惯实验人员的操作同样重要。应采用相同的抓取方法捕捉小鼠。将小鼠放在电子秤上监测体重，并记录其体重数值。称重后，将小鼠放入先前准备好的新笼中。操作小鼠时，避免快速移动或发出巨大声响，以免惊吓小鼠，否则小鼠可能从秤上或手上跳下。在接触实验装置前一周，对小鼠实施定量喂养限制。控制标准饲料的供给量，以促使小鼠在实验中积极探索迷宫以获取食物奖励——即稀释的甜炼乳。每天在笼中提供2至3克标准饲料，并在整个实验期间维持小鼠体重为其初始体重的85%至90%之间。同时在此阶段，于家笼中的小型塑料杯内提供1毫升稀释炼乳，使小鼠适应该食物。观察小鼠是否摄食一段时间，确保小鼠不表现出食物新奇恐惧（food neophobia）。使用推车将小鼠缓慢运送至行为测试室。然后调节房间光照，使用暖白色灯泡将中央枢纽区域照度设为80 lux，并播放70分贝的白噪音（在中央枢纽处测得）。实验开始前，让小鼠静置5分钟，不受干扰。习惯化阶段一：将迷宫控制系统设置为允许小鼠在门由小鼠追踪软件控制的情况下探索迷宫。此阶段旨在使小鼠适应门的运动及其发出的声音。点击软件上的“开始”按钮启动试验和视频录制，随后将小鼠带至迷宫并放置于中央枢纽。持续观察小鼠行为。此阶段迷宫内不放置食物奖励。小鼠可自由访问任一臂，次数不限。在30分钟内，门的控制不会干扰小鼠的活动。持续进行直至30分钟结束。试验结束后，从某一臂中取出小鼠并放回家笼。为下一只小鼠清洁迷宫。每只小鼠均按此流程连续进行两天。仲裁阶段二：将迷宫控制系统设置为允许小鼠在无门控干预的情况下自由探索迷宫，并在各臂末端的食物井中寻找食物奖励。此阶段旨在鼓励小鼠为获取食物奖励而自由探索迷宫。在每个臂的食物井中放置70 µL奖励物。自习惯化阶段二起，不再在家笼中提供该奖励物。点击软件“开始”按钮启动试验和视频录制，随后将小鼠带至迷宫。观察小鼠行为。在此阶段，小鼠移动较慢，表现谨慎，可能多次返回同一食物井。持续进行直至小鼠至少进入每个臂两次，或30分钟时间结束。试验结束后，从某一臂中取出小鼠并放回家笼。为下一只小鼠清洁迷宫。每只小鼠每天重复两次，连续进行两天。习惯化阶段三：将迷宫控制系统设置为使小鼠适应阶段一与阶段二的组合条件。允许小鼠至少进入每个臂一次。在所有食物井中均加入70 µL奖励物。点击软件“开始”按钮启动试验和视频录制，随后将小鼠带至迷宫。观察小鼠行为。持续进行直至小鼠至少进入每个臂一次，或30分钟时间结束。试验结束后，从某一臂中取出小鼠并放回家笼。为下一只小鼠清洁迷宫。每只小鼠每天重复两次，连续进行两天。如本图所示，随着时间推移，小鼠访问的臂数逐渐增加。在习惯化第六天，小鼠可在7至15分钟内至少进入每个臂一次，并在各臂停留相似的时间，表明动物已适应迷宫环境，可进入正式任务阶段。该空间工作记忆任务在单次试验中包含三个部分：强制运行、中央枢纽5秒禁闭，随后为自由运行。在强制运行阶段，随机伪选择四个臂，并依次向小鼠呈现。在自由运行阶段，小鼠需记住在本次试验的强制运行中已访问过的臂，以便最高效地获取剩余四个奖励。迷宫设置应遵循前一屏幕所示的方案，每轮试验中所有小鼠必须经历相同的一组强制臂。小鼠每天进行六次试验，持续九天。每次试验开始前，在所有臂的食物井中加入40 µL奖励物。将奖励物放置在靠近中央枢纽的食物井内，使其难以从中央枢纽直接看到。点击软件“开始”按钮启动试验和视频录制。将小鼠带至迷宫中央枢纽时，避免造成应激。小鼠在中央枢纽禁闭5秒后，试验将自动开始。在5秒禁闭期间，离开迷宫区域并在距离迷宫不远的位置坐下。持续观察行为，并记录小鼠访问臂的顺序以供评分，直至小鼠获取所有奖励。当小鼠收集完迷宫中所有奖励后，允许其额外访问四个臂。通过此操作，小鼠不会将被捕获与中央枢纽关联起来——而中央枢纽对小鼠决定下一步行动方向至关重要。此外，工作记忆任务的完成与被捕获之间也不会直接关联。同时，这也将强化“先前访问过的臂中奖励不会补充”的认知。在第四个额外臂的末端，用一只手覆盖该臂，让小鼠爬到另一只手上，随后将其放回家笼。在清洁迷宫前，轻敲下一只待测小鼠的家笼，以平衡其觉醒状态，为下一次试验做准备。清洁迷宫时，使用画笔、一张湿纸巾和两张干纸巾。先用画笔清除小鼠粪便。用干纸巾擦拭迷宫表面，去除残留的炼乳痕迹。再用湿纸巾擦拭迷宫地板。最后用干纸巾擦干迷宫，进入下一次试验。每日成功率得分计算方式为：4除以总臂进入次数。实验最后一天的平均成功率约为80%。完美试验比率得分计算方式为：完美试验次数除以6，在实验最后一天达到60%以上。在软件中选择对小鼠的速度、距离和加速度进行分析，并执行分析。注意在上述分析中排除额外的四次臂访问数据。同时测量这四次额外臂访问的持续时间。若小鼠学习效果良好，其移动距离应随时间缩短；速度与加速度应保持平稳；而额外四次臂访问的持续时间应随时间延长。

进行本实验时，至关重要的是让小鼠熟悉实验操作人员，并使小鼠适应实验房间的环境，从而最大限度地减少小鼠的应激反应。

该方案易于使用且可靠，可重复获得数据。由于迷宫为半自动化，该方案无需大量人力，适用于实验室成像和电生理学研究。该方案是研究空间工作记忆的有力工具。