迷宫箱(Puzzle Box)是神经科学中广泛使用的行为任务,用于评估啮齿动物解决问题的能力。这是一种解决问题的范式,随着试验的进行,受试者需要逃离光线明亮的大房间前往目标房间,通过难度越来越大(Ben Abdallah et al.,2011)。啮齿动物的认知能力受精神分裂症等多种环境和疾病状况的影响。因此,通过这种范式,可以评估环境富集对啮齿动物认知能力的影响,并预测在一些治疗干预后与疾病相关的认知缺陷的改善(Hagan 和 Jones,2005 年;Arguello et al.,2010)。与其他模型(如5个选择的连续反应时间任务和注意力转移任务)相比,这些模型有助于确定认知能力/障碍,迷宫箱不需要长时间的训练或实验者的大部分努力。
PROTOCOL
实验装置
Puzzle Box整体为一个长方体盒子,分为一大一小两个腔室,中间由有门隔板进行隔开。大的腔室为起始区,有照明装置整体明亮;小腔室为目标区,顶部有盖板,保持黑暗环境

由起始区域进入目标区域的门前可设置多种障碍物:
A:狭窄的U型通道
B:堆满门口的木屑(需要凭记忆找到入口,并扒开木屑)
C:用纸团做成的门塞子(需要用力气拔出)
D:用泡沫板或硬纸板做成的门塞子(需要使用嘴或爪子更用力地拔出)




从A到D难度逐渐升级,可观察啮齿动物在趋暗的动机下的解决问题的能力。
另有其他障碍设置,如翘起的平台、架高的管道、带梯子的高平台等等。

实验前准备
实验动物:按照国家实验动物质量标准的规定选择小鼠,并通过实验要求对小鼠进行相应的处理及饲养。
选择安静、光线均匀、无干扰的房间,以及每天相同的时间段进行实验。
实验前30分钟将实验动物带至实验间,使其熟悉环境,避免紧张情绪。
将整个装置进行彻底清洁和消毒,并等待至气味彻底散去;
准备当天实验所需的不同的障碍物
准备精确到秒的计时器;
为了协助手动评分,还可以使用视频和跟踪软件,例如TOP-ATPX、Noldus Ethovision XT。
实验步骤
设定实验总时间
实验开始:
将待测试的小鼠放入迷宫箱内的起始区域,使其面朝目标区域,并且位于离中心点最远的位置。
记录小鼠从启动到触碰目标门口障碍的时间,以及开始通过/清除障碍至最终四肢全部进入目标区域的时间。
如果小鼠未能在实验时间(如120秒)内完成任务,即进入目标区域,则终止实验,并赋予结果为最高时间120秒。
实验结束:
将动物从迷宫箱中取出,放入单独的饲养笼中,直到下一次实验开始。
重复实验:
每次实验之间应保持60到180秒的间隔时间以保证休息。
每次实验之间都需要彻底清洁箱体。
对于每种动物,每天进行三次试验,设置逐渐增加难度的障碍,一般为3~4种障碍条件。以三种障碍条件为例,则需要连续测试四天。同一种障碍条件总是当天测试两次,第三次于次日进行。
实验安排示例如下图:

数据分析
完成任务时间:记录小鼠从起始区域开始,到四只爪子全部进入目标区域所花费的时间。可分成寻找时间(开始至到达目标门前触碰障碍的时间)和解决时间(从接触障碍开始到抵达目标区域的时间)。
无效试验次数:如果小鼠在设定的时间限制内没有完成任务,即未进入目标箱,此次试验记为无效试验。
评估:
D2T5、D2T8为小鼠首次面对新的障碍,可以评估鼠解决问题的能力。
D1T3、D2T6、D3T9为小鼠在短期内第二次接触相同的障碍,可以评估小鼠对特异性或工具性反应的短期学习与记忆。
D2T4、D3T7、D4T10为小鼠在休整相对长时间后的重复测试,可以衡量其长期记忆。
实验运用
疾病相关认知障碍的评估
Puzzle Box 可用于检查精神分裂症等影响执行功能的疾病的影响。啮齿动物受到多种作以诱发精神分裂症。这些受试者解决障碍谜题所需的时间可以衡量他们的认知能力(BenAbdallah et al., 2011)。
环境富集效果评价
该行为任务也用于评估小鼠模型上的环境富集。众所周知,环境丰富会显着影响动物的行为,因为它可以减轻压力并提高学习和记忆任务的表现。对于在富集环境中饲养的小鼠,解决障碍谜题所需的时间比在标准实验室环境中饲养的小鼠要短(O'Connor等人,2014 年)。
示例数据

|
上一条:习得性无助(Learned Helplessness, LH)
下一条:新物体识别实验(Novel Object Recognition,NOR)及其实验方法 |
返回列表 |