八臂迷宮、避暗實驗對幼年大鼠學習與記憶的影響機制
【摘要】   探討八臂迷宮、避暗實驗對幼年大鼠學習與記憶的影響機制。
【方法】 　孕SD雌鼠復制甲低仔鼠模型納入研究(n = 40) , 均為雄性, 隨機選20只于出生當日起每天腹腔注射T42μgP100g至斷奶, 為T4 替代**組, 余20只甲低仔鼠未予特殊處理, 另設正常對照組雄性仔鼠20只。對50日齡甲低組仔鼠行避暗及八臂實驗, 并與同日齡正常對照及**組比較。結(jié)果 　50日齡甲低組仔鼠避暗實驗中達到學會程度所犯錯誤次數(shù)*多, 24 小時后記憶潛伏期縮短, 差異有顯著性; 50 日齡甲低組仔鼠八臂實驗中參考記憶錯誤無顯著性差異, 工作記憶錯誤增多, 差異有顯著性, 跑迷宮時間無顯著性差異。
【結(jié)論】 　甲低引起仔鼠學習記憶能力下降。
甲狀腺**對哺乳動物的腦發(fā)育起重要作用, 圍生期甲狀腺**缺乏將造成不可逆的腦損傷, 引起嚴重的感覺、運動障礙和智力低下, 且發(fā)病時間、嚴重程度及開始甲狀腺****的時間等因素均與腦損害的發(fā)生和恢復密切相關。我們在以往研究圍生期甲狀腺功能低下(甲低) 仔鼠海馬神經(jīng)元凋亡的基礎上, 進一步采用避暗及八臂迷宮檢測發(fā)育期甲低仔鼠學習記憶變化。
【材料與方法】
動物模型制備及分組 　復制甲低仔鼠模型, SD 雄性仔鼠納入研究, 編號, 隨機抽取甲低組仔鼠于出生當日起每天腹腔注射甲狀腺素(T4) 2μgP100 g體重至21日齡斷奶, 為T4 替代**組(20只) ; 余甲低組仔鼠未予特殊處理(20只) ; 另設正常對照組仔鼠(20只) 。21日齡仔鼠斷奶, 雄鼠每籠3～4只直至實驗。自由進水, 每天給12 h光照(光照時間: 8 : 00～20 : 00) 。室溫21±2℃, 相對濕度40 %～60 %。
【學習記憶研究】
1、避暗實驗 　
測試50日齡各實驗仔鼠。避暗測試箱(SFK2 I) 型分明、暗兩室, 其間有小門相通; 避暗習性使仔鼠本能地選擇進入暗室, 進入暗室的仔鼠即刻遭受電擊(35 mV) 而被動地逃回**的明室。5 min不進入暗室則被認為完成了學習, 記錄仔鼠在完成學習前錯誤地進入暗室的次數(shù), 主要反映仔鼠近期學習的能力; 24h后再次放回明室, 記錄仔鼠由明室進入暗室的時間, 即為記憶潛伏期,主要反映仔鼠近期記憶的能力。避暗實驗、八臂迷宮實驗系統(tǒng)型號為XR-XB102，由上海欣軟信息科技有限公司提供。
2、八臂迷宮實驗 　
測試50 (60) 日齡各實驗仔鼠。在進行八臂迷宮實驗前限制仔鼠飲食, 使其體重維持在自由進食體重的80 %～85 %。觀察在10 : 00～17 : 00進行。采用放射狀八臂(四臂放食物) 迷宮。迷宮中央?yún)^(qū)直徑30 cm ,向四周以等角度和等長度延伸八條臂(50 cm×12 cm , 圍以415 cm高的墻) 。整個迷宮高出地面40 cm。訓練前仔鼠先在迷宮中適應2 d , 每天1次。適應時3至4只仔鼠同時置于迷宮中, 自由活動和攝取食物10 min。適應后進行每天1次的訓練, 共10 d。每次訓練中, 八臂中只有四臂放置了食物(Bio2Serv , Frenchtown , NJ , USA) , 分別為1、3、5和6號臂; 整個實驗過程均維持此順序。仔鼠放在迷宮中央?yún)^(qū), 此時中央?yún)^(qū)四周用門關住, 15 s 后將門打開, 仔鼠可選擇進入任意一臂, 以攝取食物。仔鼠進入有食物的臂且攝取了食物為1次正確選擇, 否則為錯誤選擇。記錄參數(shù)為錯誤選擇的次數(shù)。重新進入放食物臂稱為工作記憶錯誤(working memory error , WME) , 進入不放食物臂稱為參考記憶錯誤(reference memory error , RME) 。
【結(jié)果】
1、避暗實驗 　同正常對照組及**組相比, 50 日齡甲低組仔鼠在達到學會程度時所犯錯誤次數(shù)多, 差異有非常顯著性(P < 01001) , **組錯誤次數(shù)較正常對照組增多, 但無統(tǒng)計學差異(P > 0105) 。24 h后甲低組仔鼠的記憶潛伏期*短, 同正常對照及**組相比差異有非常顯著性(P <01001) , **組潛伏期較正常對照組縮短, 但無統(tǒng)計學差異(P > 0105) , 。
2、八臂迷宮實驗
參考網(wǎng)站m.smoke-sabre.com，與正常對照及**組相比, 甲低組仔鼠RME無明顯變化(P < 0105) ; WME 明顯增加(P > 0105) ;總的錯誤次數(shù)明顯增加(P < 0105) ; 總的跑迷宮時間無統(tǒng)計學差異(P > 0105)
【討論】
學習和記憶是大腦的**功能之一, 學習是指經(jīng)驗(行為習慣、感知、思維等) 的獲得或發(fā)展; 記憶則是經(jīng)驗的保存和再現(xiàn)。它們是兩個不同而又密切聯(lián)系的神經(jīng)生物過程, 一方面是思維和認知的基礎, 另一方面又與腦的感覺和運動功能密切相關; 這一復雜過程至少包含了獲得、鞏固和再現(xiàn)三個主要階段。由于大鼠學習汜憶能力和人類學習認知的可比性, 故常用來進行人類學習記憶方面的研究。
目前, 從整體水平研究動物學習和記憶能力的實驗模型有很多種, 穿梭箱實驗是其中之一, 由于其操作簡單、快捷, 在學習和記憶實驗中得到廣泛的應用。為了消除皮質(zhì)**分泌節(jié)律性規(guī)律對學習記憶的影響, 每天的實驗均在同一時間段進行。本實驗研究發(fā)現(xiàn), 50 日齡甲低仔鼠學習時進入暗室的錯誤次數(shù)增加, 24 小時后的記憶潛伏期縮短, 說明圍生期甲低影響仔鼠近期學習記憶能力。但是,實驗中使用的電刺激可能會導致動物興奮、不安, 而且,動物的自身運動量及對電刺激的敏感性等非學習記憶因素也會影響實驗結(jié)果。動物空間記憶測試是研究動物學習記憶的*常用方法之一, 由于水迷宮測試能有效地分離動物空間辨認與其它能力, 所以, 以往甲低對仔鼠空間記憶影響的研究多采用此方法。但是, 該實驗測定的主要指標為動物在水迷宮中尋找**平臺所花的時間(上臺潛伏期) , 它與動物運動機能狀態(tài)密切相關, 凡能影響動物運動機能的**和動物本身狀態(tài)均可能影響該實驗結(jié)果。甲狀腺**不僅對神經(jīng)系統(tǒng)有影響, 也影響骨骼肌肉的發(fā)育, 可能影響測試的結(jié)果。此外, 動物繞壁行走的天性也限制了它的應用。
八臂迷宮測試是動物通過觀察周圍一些固定的參照物來學習和記憶自身與餌(置于迷宮臂末端的白色小食丸) 的相對位置, 該方法可以有效地排除動物由于自身運動機能障礙而對學習和記憶觀察指標的影響, 還可以同時分離和分析動物WME與RME。為此, 本實驗**采用八臂迷宮測定圍生期甲低仔鼠的空間記憶再現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn), 與正常對照及**仔鼠比較, 50 日齡甲低仔鼠WME增加, 而RME無明顯改變。這種空間記憶的分離現(xiàn)象也可見于服用抗膽堿能**降低鼠海馬神經(jīng)元乙酰膽堿含量的八臂迷宮測試中, 然而海馬功能明顯受損引起WME和RME均增加。有關 甲低八臂測試中空間記憶分離現(xiàn)象以及具體機制還需進一步研究。學習記憶與**神經(jīng)系統(tǒng)的突觸結(jié)構(gòu)和功能的可塑性密切相關。甲狀腺**可以通過調(diào)控多種腦結(jié)構(gòu)蛋白及信號蛋白的表達, 影響神經(jīng)細胞的增殖、遷移、分化、突觸的發(fā)育及髓鞘的形成等, 影響了神經(jīng)元之間的信息傳遞,導致學習記憶等腦功能受損。本研究發(fā)現(xiàn)生后T4 替代**仔鼠學習記憶較甲低仔鼠有明顯改善, 但驗室檢測結(jié)果, 未達到正常同齡仔鼠水平, 說明胎鼠甲低狀態(tài)已造成部分、不可逆腦損傷。