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臺的一種實驗,主要用于測試實驗動物對空間位置感和方向感(空間定位)的學習記憶能力。被廣泛應用于學習記憶、老年癡呆、海馬/外海馬等研究中,在世界上已經得到廣泛地認可,是開展學習與記憶行為學研究的首選經典實驗。
水迷宮系統:
系統由水迷宮水池、攝像系統以及動物行為軌跡分析軟件組成。
實驗步驟:
在圓形水池(直徑120cm )中放置一個逃生平臺(直徑10cm ),水池中水溫保持在 23±1℃,水迷宮東西南北方向自定義,一般定義為S在實驗者方向,N在實驗者相反的方向,E在右邊,W在左邊,這樣迷宮就分為4個相等的象限,平臺位于其中一個象限的中間。實驗的平臺可放在一個象限中進行所有的實驗,或者平臺在每一個象限中測試1/4的動物,后一種方法抵消了可能的象限效應。一個人甚至可以使用8種不同的平臺位置。無論選擇哪個象限,平臺通常位于中心和墻壁的中間位置,盡管有時也會使用其他安排。為了防止形成起始位置與目標平臺的產生長短距離,一般起始位置的選擇不應選擇平臺所在的象限起始位置,例如目標是SE,起始位置可選N、W、NE、SW。
測試方法:
獲得性訓練:將小鼠頭朝池壁放入水中,放入位置隨機取東(E)、西(W)、南(S)、北(N)四個起始位置之一。記錄動物找到水下平臺的時間(s)。在前幾次訓練中,如果這個時間超過60s,則引導動物到平臺或直接將動物放在平臺上,讓動物在平臺上停留15s。每只動物每天訓練4次,試驗之間的間隔10-15s到5-15min都可以,訓練5天(獲得性訓練的平臺在SW,逆轉訓練的平臺在NE),連續訓練至小鼠找到平臺的時間低于15s。
探查訓練:最后一次獲得性訓練結束后的第二天,將平臺撤除,開始60s的探查訓練。將動物由原先平臺象限的對側放入水中。記錄動物在目標象限(原先放置平臺的象限)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。
逆轉訓練:測定動物的工作記憶(working memory)。探查訓練結束后的第二天,開始逆轉訓練。將平臺放在原先平臺所在象限的相反象限,方法與獲得性訓練相同。每天訓練4次。每次記錄找到平臺的時間和游泳距離以及游泳速度。
逆轉探查訓練:最后一次逆轉訓練的第二天進行,方法與上述探查訓練類似,記錄動物60s內動物在目標象限(平臺第二次所在區)所花時間和進入該區的次數。學習和記憶能力評估:記錄測試小鼠在每個象限中花費的時間百分比、在訓練過的平臺位置上經過的次數、在未訓練的象限中的相應區域中花費的時間和游泳速度。通過記錄測試小鼠在每個象限中花費的時間、在訓練的平臺位置上的經過次數和在未訓練的象限中的類似位置所花費的時間進行比較來評估探索試驗中測試小鼠的學習和記憶能力。