AI動物行為學——大小鼠Y迷宮系統(tǒng)訓練方案

AI大小鼠Y迷宮精細行為分析系統(tǒng)主要應用于動物的辨別性學習，工作記憶及參考記憶的測試。系統(tǒng)由三個相同的臂組成。每個臂盡頭有食物提供裝置，根據(jù)分析動物取食的策略即進入各的次數(shù)、時間、正確次數(shù)、錯誤次數(shù)、路線等參數(shù)可以反映出實驗動物的空間記憶能力。相對而言，簡便、可行，相對八臂迷宮來說更加簡單，有實用性，現(xiàn)常用于學習記憶功能評價。

在神經(jīng)退行病或自然衰老導致的海馬體損傷受試者中，該任務的表現(xiàn)會減弱或降低。

Y型迷宮存在多種訓練方案，但常用的兩種是獎勵交替任務和自發(fā)交替任務。在獎勵交替任務中，實驗者決定哪個臂是“正確選擇”，而自發(fā)交替任務則利用受試者的自然探索驅動力，讓其自由選擇先探索哪個臂。研究表明，自發(fā)交替任務在評估海馬體損傷受試者方面更為成功，因為這些動物往往會發(fā)展出對一側的偏好。該任務還用于量化轉基因小鼠的認知缺陷，并評估化合物對認知的影響。

Y型迷宮使用的另一種訓練方案是延遲交替任務。延遲交替任務允許通過以下步驟評估空間工作記憶：允許受試者探索其選擇的誘餌臂，并在選擇后將其移出，并通過一扇門將其限制在基礎臂的起始箱中。在兩個試驗之間預定延遲時間后，進行正式試驗，此時通過打開起始臂的門將受試者重新引入迷宮，并期望其選擇在前一次試驗中未選擇的臂。

Y型迷宮預訓練

嚙齒類動物往往對新食物持謹慎態(tài)度。因此，在測試前，在熟悉的環(huán)境（飼養(yǎng)籠）中讓受試動物熟悉所使用的食物獎勵是非常重要的。食物獎勵可以是固體（如加糖的早餐麥片）或液體（如巧克力奶）。通常，在化合物測試中會使用液體獎勵，因為某些化合物可能會使受試動物吃固體食物成為一種不愉快的體驗。在整個訓練和測試階段，受試動物的體重通常保持在自由攝食體重的85%至95%左右。

對于食物剝奪任務，通過在測試前一晚剝奪受試動物的食物來鼓勵其覓食行為。受試動物可以成對（通常是籠友）熟悉迷宮，以減少在探索初期對新環(huán)境的焦慮。雖然適應訓練通常是單獨進行的，但這可能需要比成對熟悉更長的時間。迷宮中散布著食物獎勵，將受試動物放置在起始臂中，并允許其自由探索迷宮。食物獎勵在消耗后立即更換。熟悉過程重復四次，每次暴露之間至少間隔十分鐘。適應期通常持續(xù)1到2天。接下來，封鎖其中一個臂，并在開放的目標臂中放置食物獎勵作為誘餌。在此強制試驗中，將受試動物放置在起始臂中，并迫使其訪問開放的臂。通過隨機改變封閉的臂并確保每個臂的試驗次數(shù)相等，重復此試驗，直到受試動物熟悉任務為止。

使用Y型迷宮中的獎勵交替評估空間記憶

選擇試驗從在兩個臂中放置誘餌開始，并允許受試動物只訪問一個臂并消耗食物獎勵。此過程通過預先選擇正確選擇并用門阻擋它來完成。現(xiàn)在，在下一次試驗中，未訪問的臂成為正確選擇。對于即時試驗，兩個臂都打開，但只有正確選擇的臂中放置了誘餌。期望受試動物訪問正確選擇的臂。如果它做出了正確的選擇，則給予食物獎勵；如果它選擇了錯誤的臂，則留一些時間給老鼠形成記憶的，然后將其從迷宮中移出。

每個試驗大約持續(xù)2分鐘。每天對每個動物進行十次試驗，持續(xù)十二天測試。在整個測試過程中，正確選擇的臂是隨機變化的。

使用Y型迷宮中的自發(fā)交替評估空間學習

自發(fā)交替任務基于迷宮的新奇性，因此該任務在不對受試動物進行迷宮預先熟悉的情況下進行。在試驗期間，受試動物可以自由選擇任何一個放置了誘餌的臂，這與獎勵交替任務中封鎖一個臂的情況不同。一旦受試動物做出選擇，就通過關閉相應的門將其限制在該目標臂中30秒。受試動物在消耗完食物獎勵后被從目標臂中移出，并打開迷宮中的門。然后，受試動物再次被放置在起始臂中，并期望其選擇與上一次不同的臂。如果受試動物訪問了未訪問過的臂，則允許其消耗食物獎勵；否則，如果它訪問了已經(jīng)訪問過的臂，則允許其看到食物井是空的，然后將其從迷宮中移出。

每個試驗持續(xù)不超過2分鐘，每天對每個動物重復進行十次試驗，持續(xù)十二天測試。