为什么可以用水迷宫实验来评价小鼠聪不聪明？

水迷宫（morris water maze，MWM）实验是分析啮齿类动物空间学习和记忆行为的有效工具，被广泛的应用于学习记忆、老年痴呆、药理学、毒理学、神经生物学等多个学科研究中。

老鼠天生是游泳健将，但它们却又不喜欢呆在水里，所以它们会本能地寻找水中的休息场所。此个行为看似简单，其实涉及到一个复杂的学习记忆过程——它们收集周围的环境中与空间定位有关的信息，并对这些信息进行处理、记忆、巩固和读取，最终才能成功导航并找到水中的休息场所，从而摆脱讨厌的水中环境。

——这也就是水迷宫的原理。

水迷宫到底是个怎么样的迷宫呢？

• 通常小鼠水迷宫的实验装置是一个1.2~1.5 m直径的圆形水池。
• 垂直十字均分为 E/S/W/N 四个象限，每一象限的池壁上用不同形状的贴纸标记以示区别。
• 水池周围设置围帘阻隔实验小鼠视线，以免实验者和周围物体对测试结果产生干扰。
• 向水池内注水，水深约20~25cm，水温约23±1℃。
• 直径为9cm的逃生平台放置于E象限中央水面下0.8cm处。
• 水迷宫装置顶部会装有照明及摄像装置，连接电脑，有配套软件进行数据分析。

• 做水迷宫实验还需要准备：毛巾和电吹风或红外取暖灯（用于小鼠出水池后及时擦干小鼠，以及小鼠烘干，防止低体温造成的应激）、染料（用于不同毛色小鼠背部染色）。

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水迷宫这个实验怎么玩？

最基本的MWM实验分为空间记忆采集实验和空间搜索实验两部分。

• 空间记忆采集实验（Acquisition trial）

俗称适应训练阶段，短则2-3天，长则5-6天。

第1天，水池中不设有逃生平台。实验人员将小鼠沿池壁轻轻放入后迅速离开，任小鼠自由游泳2min。通过摄像设备观察小鼠活动，保证小鼠具有正常游泳能力，也让小鼠适应这个水池环境。

随后的几天开始训练，又称定位导航（Navigation Test）。将逃生平台放置到位。每天每只测试小鼠分别从4个象限进入水池训练4次，并且每天入水象限的顺序均不同。例如：

若小鼠入水后在60 sec之内找到平台，则记录从入水至上台所用时间，这是潜伏期（Latency）；若小鼠在60 sec内未能找到平台，则由实验人员将其引导上台，潜伏期记为60 sec。

小鼠登上平台后，使其在平台上停留30 sec以便小鼠根据池边的提示来记忆平台位置，并减少小鼠紧张。

数据统计：

潜伏期、游泳距离、平均游泳速度等。

• 空间探索实验（Probe trial）

俗称测试期。这一天水池中撤除逃生平台。

测试小鼠从距离平台点最远的象限被放置入水，自由活动60 sec。

数据统计：

游泳距离、目标象限活动比例、平均游泳速度等。

C57比129Sv聪明吗？

经过6天的训练, 这两种品系的小鼠寻找平台的潜伏期明显缩短, 从训练的第 2 天起 C57 潜伏期显著低于129Sv 小鼠(图 2A)。游泳总路程越来越短(图 2B)。而两者平均游泳速度也呈降低趋势(图 2C)。小鼠在目标象限滞留时间占总时间百分比随实验时间增长而增加(图 2D)。

分析两种小鼠的游泳轨迹，可以发现129Sv小鼠以重复环绕式搜索为主，也就是说小鼠倾向于不停地以环状轨迹沿着水池边游泳的模式来搜索平台；而C57小鼠则多以直接游向平台、最多用一圈路程便游向平台或者直接游向目标象限的模式搜索平台，目的性比较明确。

平台穿越次数（图4A）是一个 MWM 常用的评分指标， C57和129Sv小鼠间没有明显差异。目标象限时间占总搜索时间百分比（图4B），129Sv小鼠显著高于C57小鼠。而C57小鼠总游泳路程及平均游泳速度显著高于129Sv 小鼠（图4C、图4D， P<0.01）。

不过虽然C57游泳速度及总路程显著高于129Sv小鼠；但从目标象限滞留时间来看，129Sv 要显著高于 C57 小鼠。说明在水迷宫实验中，小鼠品系背景的差异对实验结果有很大的影响哦！像BALB/c小鼠就不太适合MWM实验呢！

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参考文献

1、Morris水迷宫实验在小鼠表型分析中的应用. Chinese Journal of Cell Biology 2011, 33(1): 8−14

2、Effect of morris water maze diameter on visual-spatial learning in difference mouse strains.Neurobiology of Learning & Memory 2006 , 85 (2) :164-172

3、Strain and gender differences in the behavior of mouse lines commonly used in transgenic studies. Physiology & Behavior 2001 , 72 (1-2) :271