平臺顏色對大鼠Morris水迷宮訓練成績的影響

周海東　陳益君　朱浩

[摘要] 目的 探討平臺顏色改變對大鼠水迷宮成績的影響。 方法 選擇成年雄性SD大鼠36只隨機分為兩組，分別置于藍色平臺（藍色組，n=18）和白色平臺（白色組，n=18）的水迷宮，每天訓練4次，連續訓練6 d，記錄每次訓練的潛伏期作為學習成績，第7天通過水迷宮空間探索實驗檢測大鼠的空間記憶能力。 結果 定位航行實驗顯示兩組大鼠在首日訓練平均逃避潛伏期差異無統計學意義（P>0.05），藍色組大鼠每天的潛伏期均短于白色組，且第3天和第4天差異有統計學意義（P<0.05），空間探索實驗結果顯示兩組大鼠無明顯差異（P>0.05）。 結論 藍色平臺組大鼠的學習能力提升速度快于白色平臺組。

[關鍵詞] 平臺；顏色；Morris水迷宮；訓練成績

[中圖分類號] G861.1；R338 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2018）13-0025-03

The influence of platform color on the learning and memory performance of rats in Morris water maze

ZHOU Haidong CHEN Yijun ZHU Hao

Department of Anesthesiology， Ningbo First Hospital， Ningbo 315010， China

[Abstract] Objective To investigate the influence of platform color on the learning and memory performance of rats in Morris water maze. Methods 36 adult male SD rats were randomized into two groups and put in water mazes with blue platform（blue group， n=18） and white platform（white group， n=18） respectively. The rats were trained 4 times per day for 6 days. The performance was indicated by escape latency in each training. The spatial memory ability of rats was assessed through spatial probe on the 7th day. Results No significant difference of average escape latency was found in rats of two groups in the place navigation in the training on the first day（P>0.05）. Escape latency on each day of rats in blue group was shorter than that of rats in white group. Significant difference of escape latency was noticed on the 3rd and 4th day between two groups. There was no significant difference in the results of spatial probe in rats of two groups（P>0.05）. Conclusion The improvement of learning ability in rats of blue group is faster than that in rats of white group.

[Key words] Platform； Color； Morris water maze； Learning and memory performance

英國心理學家Morris設計了水迷宮并用于研究大鼠記憶獲取與保持的能力[1]。通過被動迫使動物游泳，使其水迷宮中尋找隱藏的平臺，實驗者通過計算機分析其尋找平臺所用時間及軌跡、跨越平臺的次數、目標象限的時間百分比及首次到達平臺的時間等測試實驗動物對空間定位的學習記憶能力，進而判斷實驗動物的記憶功能[2]，隨著實驗技術的進步和發展，水迷宮訓練的時間[3]、游泳次數[4]、水溫[5]、平臺的外形[6]等因素對其的影響都已有不同報道，但平臺顏色改變對其是否有影響尚未可知。本實驗探討水迷宮實驗中平臺顏色的變化對水迷宮成績的影響，為使水迷宮實驗更加優化提供依據。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

健康清潔級成年雄性SD大鼠36只，體重200～250 g，由浙江省醫學科學動物實驗中心提供[動物許可證號：SCXK（浙）2014-0001]，喂以大鼠標準飼料，自由攝水、攝食，環境溫度（23±2）℃，光照節律為12 h：12 h。大鼠飼養7 d后開始實驗，隨機分為藍色平臺組（18只）和白色平臺組（18只），實驗采取雙盲法。

1.2 Morris水迷宮

本實驗使用的水迷宮為直徑180 cm、高50 cm、水深30 cm的圓形水池，池水溫度為（25±1）℃之間。經過水池中點垂直連線將水迷宮分為東（E）、南（S）、西（W）、北（N）4個象限，白色平臺、藍色平臺（封三圖1）均放置于東北（NE）象限的中心位置，并低于水面約0.5 cm，水池內面為黑色，遮光簾圍起水池的四周及頂部，支撐簾布的柱子上貼有不同形狀的圖形作為參照標記。遮光簾頂部中央安放攝影系統，并連接電腦主機顯示，通過處理分析系統可獲取大鼠的各項實驗參數。實驗期間周邊環境維持不變，避免噪音，以免影響實驗結果。

1.3 實驗方法及觀察指標

空間航行實驗：所有大鼠6 d內，每天參加4次訓練。按隨機方式選擇下水象限，將大鼠在池壁旁背對水池中心放入水中，實驗開始。如果大鼠入水至接觸到并登上平臺在90 s之內，則記錄相應時間，即為潛伏期；如果大鼠接觸到并登上平臺在90 s之后，則潛伏期記為90 s。大鼠爬上各自的平臺后在平臺上休息15 s。記錄并分析各組大鼠的游泳軌跡和潛伏期。空間探索試驗：6 d空間航行結束后，取出隱藏平臺，從西南（SW）象限將大鼠背對水池中心放入水池，記錄并分析60 s內大鼠的游泳速度、穿越原先平臺位置的次數、平臺所在象限滯留時間百分比及首次通過原平臺時間。

1.4 統計學分析

采用SPSS 21.0軟件進行分析，計量資料以均數±標準差（x±s）表示，組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用t檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組大鼠空間學習能力比較

兩組大鼠的空間學習能力通過定位航行中的平均逃避潛伏期來體現，本研究（表1）顯示：兩組大鼠在首日訓練平均逃避潛伏期分別為（75.06±11.70）s和（73.67±13.97）s，差異無統計學意義（P>0.05）。隨著實驗訓練天數和次數的增加，藍色組和白色組大鼠的平均逃避潛伏期均縮短，藍色組大鼠的平均潛伏期在定位航行實驗中短于白色組大鼠，第3天和第4天（封三圖2）比較差異有統計學意義（P<0.05）。至第6天，兩組大鼠的游泳軌跡均接近為直線式。

2.2 兩組大鼠空間記憶能力比較

采用空間探索實驗中游泳的速度、跨越平臺的次數、目標象限的時間百分比及首次到達平臺的時間來評價兩組大鼠的空間記憶能力。本研究顯示各項監測指標差異均無統計學意義（P>0.05）。見表2。

3 討論

Morris水迷宮被廣泛應用于大鼠實驗模型的評價[7，8]、認知功能相關藥物的研究[9]等各種領域，是一種經典的檢測學習記憶能力獲得和保持的方法，雖然水迷宮操作簡單，但仍受各種因素如動物種類[10]、性別[11]等的干擾，并且平臺形狀、顏色、訓練時間的長短及次數并沒有統一的標準[12]，因此各實驗人員根據實驗動物的不同特點對水迷宮的實驗方法做了各種改進。本研究發現改變平臺顏色可以顯著縮短大鼠的潛伏期，提高大鼠的學習記憶能力，提升水迷宮的實驗效率。

長久以來，鼠類被認為是全色盲，其行為學不會因為周邊環境色彩的改變而改變。但國外有研究表明大鼠視網膜細胞含有兩種視色素，暗適應中對波長為510 nm處藍光及360 nm處的紫外線敏感[13]，結合本研究發現大鼠在遮光布圍起來的水池暗環境中，對實驗所用藍色平臺較平時常用的白色平臺敏感，大鼠在水池中時，借助觸覺、嗅覺、本體感覺及視覺等感受器官進行相應的定位參照，再通過各條感覺通路將這些信息傳送到大腦進行分析歸類，最終形成記憶，記憶獲得的快慢在本實驗中表現為找到水中平臺的時間長短。大鼠在水池中游泳接近藍色平臺和白色平臺時，可能所感受到的反射光線色差不同，結合周圍參照物，傳入大腦中信息不同，最終導致水迷宮檢測結果不同。另外我們發現藍色的平臺和水池池壁及大鼠體表顏色均有鮮明的對比，更加有利于攝像機暗環境下追蹤游泳軌跡和數據的采集，比白色的平臺更加可行。

本實驗空間航行第1天的訓練潛伏期及第7天空間探索實驗游泳速度兩組大鼠差異無統計學意義，說明兩組大鼠的一般情況及運動能力無明顯差異。空間航行實驗中的逃避潛伏期作為最常用且相對穩定的參數[14，15]，大鼠的記憶獲取能力可通過其來表現，藍色組的平均逃避潛伏期第1天至第6天均比白色組短，且第3天和第4天的差異有統計學意義，提示改變平臺顏色，會使實驗動物學習能力提升加快，并可以較快達到穩定狀態，而記憶的保持能力則要通過空間探索實驗來考察[16]。空間探索實驗結果顯示，白色組和藍色組大鼠目標象限的百分比、跨越平臺的次數及首次通過平臺的時間無統計學意義，且明顯的偏好目標象限，提示一定的訓練次數以后平臺顏色的改變對大鼠的記憶能力的保持無明顯影響。縮短空間航行實驗時間后不同顏色平臺對空間探索實驗結果的影響，有待于下一步繼續研究。

目前，各個因素在水迷宮中的作用機制尚有爭議，從動物的選取[17，18]、方法的實施[19]、實驗設施[20]的選擇到最后統計分析[21]的全過程具有一定的不確定性。但從全局來說，使用簡單易行高效的實驗，可以減少操作中的誤差，能夠最大程度地排除干擾，并減少人力物力的支出。改變平臺的顏色會使實驗動物學習能力提升較快，可以較快達到穩定狀態，使水迷宮更加高效地適用于學習記憶的機制探討和藥理研究。

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（收稿日期：2017-12-12）