T 迷宫实验（T-Maze Test）是行为神经科学领域中评估啮齿类动物认知功能的经典范式，凭借装置简洁、逻辑清晰、结果稳定的优势，被广泛应用于空间学习记忆、工作记忆与参考记忆分离、脑区功能（如海马体）及药物 / 基因干预对认知影响的研究。

其核心设计基于 “T” 形结构（含 1 个起始臂与 2 个对称目标臂），利用啮齿动物天然的空间探索与觅食本能，通过控制迷宫结构和奖励规则，将一个抽象、内部的“认知过程”转化为一个具体、可观察、可量化的“空间二选一行为”，是解析认知功能机制、筛选认知障碍模型及评估干预效果的核心工具之一。

实验原理

T 迷宫实验的核心原理是利用动物的行为动机与记忆加工机制，通过 “T” 形结构（1 个起始臂 + 2 个对称目标臂）的环境约束，评估其认知功能。

依托啮齿类动物的自然探索本能（偏好新异环境，避免重复访问熟悉区域）或食物奖励强化（禁食后通过取食奖励建立行为关联），驱动动物在目标臂中做出选择。通过记录 “交替选择” 行为（避免重复进入之前访问的目标臂），量化工作记忆（短期记忆，依赖单次试次的实时环境线索）；通过固定规则训练（如固定选择某一特征的目标臂），分离参考记忆（长期固化的规则记忆）

实验应用

1、认知功能机制研究：核心用于解析工作记忆、参考记忆的形成与巩固机制，明确海马体、隔区 - 海马体系统、小脑等脑区及相关神经递质（如谷氨酸、多巴胺）在认知加工中的作用

2、疾病模型筛选与评估：用于构建和验证认知障碍相关动物模型，如阿尔茨海默病等

3、药物与基因干预效果评估：筛选和验证认知调节类药物

4、行为学表型分析与高通量筛查：适用于大规模动物（如基因敲除 / 敲入品系）的认知表型快速筛查

实验装置

基本的T迷宫仅由两只目标臂和一个基部主干臂组成的“T”形。

下方的主干臂为T迷宫的起始臂，可作为实验动物的起点区域；左右两个对称的选择分支为其两个目标臂，等长且与起始臂垂直，末端可放置食物槽，用作奖励；T字交叉处为中央选择区，是动物做出左右选择的关键位置；三条臂的入口处均设置有可移动挡板/闸门，用于控制臂的开放/封闭。

臂长臂宽可根据实验鼠大小定制，臂宽以两倍动物体型大小为宜。常见尺寸为：

大鼠尺寸：起始臂长：500，目标臂长400mm，宽100mm，高250mm

小鼠尺寸：起始臂长：350mm，目标臂长，280mm，宽50mm，高200mm

装置材质为不透明亚克力，无反光、防异味、壁面光滑。

记录系统：迷宫上方架设高清摄像头，搭配轨迹分析软件（如TOP-ATP），自动记录动物进臂次数、顺序、停留时间等，无软件时可人工记录。

实验前准备

■ 实验动物：

● 根据研究目的选择合适品系的啮齿动物，最常使用的是C57BL/6小鼠。注意不同品系、年龄、性别可能存在基线差异。需选择身体健康状况良好的动物。

● 标准饲养笼，每笼小鼠饲养数量不超过4~5只。每周更换一次笼子，确保环境干净，直至行为测试前48小时

● 自由饮水；提前一周限制进食（针对奖励交替实验），每天称重，保持体重在自由进食体重的90%~95%，不低于85%。如使用的小鼠处于发育中，则体重增长需满足正常的生长曲线，不以初始体重为全过程体重基数。

● 对实验鼠进行适应性接触、抚摸，使得正式实验时实验人员在转移小鼠的过程中不会对其产生应激。

● 提前30-60分钟将实验动物从饲养房间转移至测试区域，以适应新环境。

■ 实验环境：

饲养期间通过光线计时器设定为稳定的12：12反向明/暗循环（早晨关灯），实验时间选在实验鼠的黑暗活动时间段内。

室温恒温（22±1）℃，湿度（40±10）%。

保持室内安静，控制无关噪声，可添加白噪声。

用酒精擦拭整个迷宫，去除脏污及气味。

■ 分析软件：

调整参数使得画面清晰；给各臂编号并设置分析区；设置自动化流程。

辨别学习

两目标臂设置为不同的刺激/线索，例如图案、物体。实验人员可将其中一种线索（如左臂）与食物奖励绑定，训练小鼠选择奖励臂，通过检验小鼠是否记住固定的目标臂来评估空间参考记忆能力。这是一种简单的辨别任务，大鼠通常约 40 次试次即可学会。

逆转学习

首先类似空间参考记忆实验，将一侧（如左侧目标臂）与奖励固定，让动物学会这个规则，持续选择左臂

当动物达到学会标准（如连续10次选择正确达90%）后，反转规则：奖励改为固定在另一侧（右臂）。动物必须抑制之前习得的“去左臂”的习惯，学习新规则。

观察动物达到逆转学习标准所需要的次数，次数越多，认知灵活性越差。

奖励交替实验（离散版本）

1、装置熟悉阶段

将所有闸门都打开，每条臂或其末端食物槽装满食物奖励。将动物放入装置中，自由活动5-10分钟，此阶段可以使同笼的两三只动物同时熟悉。可进行两天熟悉，每天重复操作四次，每次间隔至少10分钟。

2、训练阶段

选择左右两臂之一放入食物奖励，同时关闭另一条臂的闸门。将动物放置在主干臂的起始区域，使其自然进入有奖励的臂，完成摄食后将动物送回饲养笼内停留休息。每只动物每天可进行6次实验，左右臂封闭次数保持一致，但连续不超过3次相同。此阶段一般进行四天。

3、测试阶段

选择一个目标臂为样本臂，另一个为选择臂，两臂均放置食物奖励，但样本臂为开放状态而选择臂为关闭状态。将动物放置在主干臂起始区域，允许其探索迷宫并找到样本臂中的食物奖励，给予时间食用完毕后让动物在起始区域背对目标臂，打开所有臂的闸门，任动物自由选择一个臂，如果选择正确的选择臂，则给予时间完成进食；如果选择错误的样本臂，则关闭臂门，给予动物等价进食时间来确保发现此臂无食物。

此阶段每天重复6次，直到动物完成任务的成功率达85%即可结束，一般最多5~7天。

4、正式实验

动物达标后即可进行干预处理或正式实验。仍需先强迫动物从主干臂进入一侧目标臂，获取食物奖励。食用完毕后将其送回饲养笼等待一段时间后（此时间为测试工作记忆的变量），可以是几十秒到几分钟。然后同时开放两侧目标臂，待动物根据标准完全进入一条臂后则视为一次选择，结束一次实验。

数据记录分析

① 正确交替百分比：衡量动物在连续试验中是否会交替选择不同的路径。交替正确率=正确交替次数/总交替机会次数×100%

② 选择潜伏期：动物从起点到做出选择所用的时间，反映决策速度或迷宫探索效率。记录每次试验从起点离开到选择臂入口的时间。

③ 总进臂次数：动物进入迷宫臂的总次数，反映探索行为活跃度。对每次试验，记录动物进入每个臂的次数并求和。

④ 总运动距离：动物在迷宫或实验场地中移动的总距离，反映运动活跃性。

⑤ 运动轨迹与热图分析：分析动物在迷宫中移动的路径及停留热点，反映探索偏好和空间记忆。

注意事项

○ 食物奖励量和种类不随意更改，防止出现因奖励少于预期而造成动物动机下降的情况；

○ 在所有实验前可对动物进行训练测试，如发现动物在进入迷宫后90秒未移动，则需取出重新强化它对奖励的适应（顺序为饲养笼-新环境-迷宫）；

○ 限制饮食动物需每日监测体重，避免过度饥饿；

○ 需严格固定动物入臂标准，如四肢均进入臂或尾尖进入臂。

○ 对样本臂的选择要严格随机化，确保动物是在记忆上一次的位置，而非学习了固定模式；

○ 每次试验结束后需对装置整体进行彻底清洁，清除污渍和气味，避免干扰。

◆ 奖励交替实验的连续版本：在测试阶段，动物将在固定时间内（如5分钟）进行连续的多次选择，每一次选择既是上次的结果，也是下次的样本。例如，在“ABCAB”的臂进入序列中，动物就完成了4次交替。

自发交替实验

操作流程与奖励交替实验类似，但自发交替实验的动机是依赖动物对新颖环境的自发探索，所以无需禁食，也无需对迷宫进行前期的熟悉阶段。

打开所有臂的闸门。将动物放置在起始区域。

待动物选择一条目标臂后，关闭此臂的闸门，将动物限制在臂内熟悉环境30秒

将动物重新放回起始区域，背对目标臂，打开所有臂的门，观察动物的选择。进入之前未进入的目标臂为正确选择，重复进入相同的目标臂则提示海马体受损。

高架T迷宫实验

将T迷宫高架（离地约50厘米）。其中一个目标臂是封闭的（有墙和顶，安全），另一个是开放的（无墙，令人焦虑）

将动物放入迷宫，观察它在安全臂和开放臂之间的探索行为，评估动物的焦虑样行为。

关键指标：进入开放臂的次数比例、停留时间、潜伏期。焦虑水平高的动物会减少对开放臂的探索。

总结

作为行为神经科学中 “化繁为简” 的经典范式，T 迷宫实验以直观的 “选择行为” 解码复杂的认知机制，既凭借装置简洁、操作可控的优势成为科研入门的重要工具，又以对记忆功能的高灵敏度，持续为认知障碍疾病研究、药物研发提供关键支撑。