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基于自然行為的新物體識別模型,為研究嚙齒動物記憶提供非侵入性方法

2024-05-13 17:02
來源:澎湃新聞·澎湃號·湃客
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新物體識別實驗是在模仿測試人類失憶癥的識別任務的基礎上發展起來的,評價的是嚙齒動物對物體的識別記憶能力。小鼠天生的好奇心和對新事物的探索欲望。實驗開始時,小鼠被放置在一個充滿兩個相似物體的環境中,以便它們能夠熟悉這些物體。在適當的時間后,其中一個物體被替換成一個新的未知物體。小鼠在這一環境中的行為將被觀察和記錄,特別是它們是否能夠識別到環境中的變化。 

小鼠新物體識別模型 示意圖

該模型是建立在嚙齒動物對新異物體的自發探索行為的基礎上,且該模型不像迷宮學習中必須剝奪動物飲食或在避免水淹動機下進行學習記憶,也不像被動回避測試中給予動物電擊等負性強化讓動物學習記憶。所以該模型最大的優點就在于可以讓動物在完全自然的狀態下進行學習記憶測試,能夠更好地模擬人類和靈長類動物的學習記憶行為。新物體識別實驗給藥結束后進行新物體識別實驗,檢測小鼠認知記憶水平。利用動物運動軌跡跟蹤系統詳細地跟蹤鼠類動物的鼻尖來實現新物體識別試驗。自動測量和分析大量的參數,在新物體認知能力試驗中,測量和比較動物對新物體和熟悉物體在興趣程度上的差別。VisuTrack動物運動軌跡跟蹤系統是識別鼠類動物的鼻尖的理想工具。 

實驗步驟: 

根據嚙齒類動物具備對新的物體有探索的偏好本能,故在電針后對小鼠進行新物體識別實驗,以反映小鼠的學習記憶能力。實驗分為適應期、訓練期和測試期。1)適應期:造模前1d將小鼠置于1個60cm×60cm×40cm的測試箱中自由探索5min,探索完畢后將小鼠取出,放回籠中。每次更換動物前應清理測試箱中小鼠的糞尿,并用75%酒精噴灑、擦拭以消除氣味。2)訓練期:造模前將2個完全相同的圓柱體A和B放置在測試箱的左下角和右下角,將小鼠背對兩個物體放入測試箱中,讓小鼠在測試箱內自由探索5min。3)測試期:造模第二天將左下角的物體A取出,換為新的正方體C,打開錄像設備,放置小鼠進入測試箱,物體識別測試時間為5min。視頻由安裝在測試區域上方的攝像機錄制,當動物鼻尖朝向或接觸物體范圍的2cm左右時,記錄為小鼠探索物體B的時間(TB)及探索物體C的時間(TC),并計算新物體識別指數。新物體識別指數=TC/(TB+TC)×100%。

VisuTrack動物行為分析軟件

數據分析:

這些數據可以通過以下方式分析:差異分數(Discrimination Score):這是動物探索新物體時間和探索舊物體時間差的度量。計算公式為:差異分數=探索新物體的時間-探索舊物體的時間。正的差異分數表明動物能識別并更多關注新物體。辨別率(Discrimination Ratio):這是動物探索新物體時間占探索總時間的比例。計算公式為:辨別率/新物體識別指數(%)=新物體探索次數(/新物體探索次數+舊物體探索次數)×100%。辨別率大于0.5表明動物更多地關注新物體。

文獻引用:

1. Involvement of lactate transport in two object recognition tasks that require either the hippocampus or striatum.[J]. Korol Donna L;;Gardner Robert S;;Tunur Tumay;;Gold Paul E.Behavioral neuroscience,2019

2. Ketamine enhances novel object recognition memory reconsolidation via the BDNF/TrkB pathway in mice.[J]. Fan JianFeng;Tang ZhenHui;Wang ShiYi;Lei Si;Zhang Bo;Tian ShaoWen.Physiology & behavior,2021

3. 王詩怡,許方,劉時彥,等.Apelin-13損傷大鼠新物體識別記憶再鞏固及其cAMP-乳酸通路機制研究[J].湘南學院學報(醫學版),2023,25(01):1-8.

4. Two cortical systems for memory-guided behaviour.[J]. Ranganath Charan;;Ritchey Maureen.Nature reviews. Neuroscience,2012 

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