八臂迷宮實(shí)驗(yàn)（Eight-armmazetest）是一種經(jīng)典的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，廣泛應(yīng)用于研究小鼠或大鼠的空間學(xué)習(xí)、記憶和認(rèn)知功能。它通常用于評(píng)估動(dòng)物的空間導(dǎo)航能力、記憶能力、注意力以及探究不同神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)或藥物對(duì)這些認(rèn)知功能的影響。該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)利用了動(dòng)物對(duì)環(huán)境的空間記憶與探索行為，能夠提供豐富的認(rèn)知和行為數(shù)據(jù)。
八臂迷宮實(shí)驗(yàn)的基本構(gòu)造
八臂迷宮通常是一個(gè)八邊形平臺(tái)，平臺(tái)上有八條相互分開的臂，每條臂的末端有一個(gè)小小的入口或目標(biāo)，通常這些目標(biāo)會(huì)有食物獎(jiǎng)勵(lì)或其他刺激。在實(shí)驗(yàn)中，動(dòng)物的任務(wù)通常是從中心區(qū)域開始，進(jìn)入不同的臂并根據(jù)任務(wù)的要求找到正確的路徑。
八臂迷宮實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法
實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)可根據(jù)研究的目的有所不同，下面介紹兩種常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)方法：
1.無(wú)偏置型八臂迷宮實(shí)驗(yàn)
無(wú)偏置型八臂迷宮實(shí)驗(yàn)通常用于評(píng)估動(dòng)物的工作記憶（workingmemory）和空間學(xué)習(xí)能力。在此實(shí)驗(yàn)中，動(dòng)物必須通過(guò)不同的“臂”進(jìn)行探索，每條臂進(jìn)入一次。通常在迷宮的每個(gè)臂末端放置獎(jiǎng)勵(lì)（例如食物）。
實(shí)驗(yàn)步驟：
動(dòng)物適應(yīng)：首先讓動(dòng)物適應(yīng)迷宮環(huán)境，適應(yīng)期時(shí)間一般為10-15分鐘。在適應(yīng)階段，動(dòng)物在迷宮中自由探索，適應(yīng)新的環(huán)境。
訓(xùn)練階段：
動(dòng)物從迷宮的中心區(qū)域開始，選擇一個(gè)臂進(jìn)入。若該臂含有獎(jiǎng)勵(lì)，動(dòng)物會(huì)繼續(xù)探索；若該臂已被探索過(guò)（獎(jiǎng)勵(lì)已被取走），則不應(yīng)給予獎(jiǎng)勵(lì)。
實(shí)驗(yàn)中有多個(gè)試次，要求動(dòng)物盡量記住哪些臂已經(jīng)被訪問(wèn)過(guò)。每次進(jìn)入一個(gè)新的臂后，動(dòng)物必須返回中心區(qū)域。
測(cè)量指標(biāo)：記錄每次進(jìn)入新臂的順序、進(jìn)入已經(jīng)訪問(wèn)過(guò)的臂次數(shù)等。重要的測(cè)量指標(biāo)包括：
正確臂數(shù)：動(dòng)物能夠找到并訪問(wèn)含獎(jiǎng)勵(lì)的“未探訪過(guò)的”臂的次數(shù)。
錯(cuò)誤臂數(shù)：動(dòng)物錯(cuò)誤進(jìn)入已經(jīng)探訪過(guò)的臂的次數(shù)。
工作記憶能力：通過(guò)分析動(dòng)物多次重復(fù)錯(cuò)誤行為的情況來(lái)評(píng)估其短期記憶能力。
分析：通過(guò)統(tǒng)計(jì)動(dòng)物的錯(cuò)誤次數(shù)、正確選擇次數(shù)等來(lái)評(píng)估其空間學(xué)習(xí)和工作記憶能力。
2.帶偏置型八臂迷宮實(shí)驗(yàn)
帶偏置型實(shí)驗(yàn)主要用于研究長(zhǎng)期記憶和習(xí)慣形成等認(rèn)知能力。通常，實(shí)驗(yàn)會(huì)設(shè)置獎(jiǎng)勵(lì)或懲罰規(guī)則，并要求動(dòng)物學(xué)習(xí)和適應(yīng)任務(wù)的規(guī)則。
實(shí)驗(yàn)步驟：
動(dòng)物適應(yīng)期：與無(wú)偏置型實(shí)驗(yàn)類似，先進(jìn)行適應(yīng)訓(xùn)練，讓動(dòng)物熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
訓(xùn)練階段：
在每個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，動(dòng)物需要完成不同的任務(wù)，例如記住某些臂是獎(jiǎng)勵(lì)臂，其他臂是空的或具有懲罰（如電擊）。
這種方法常常涉及空間導(dǎo)航記憶的任務(wù)，也可能要求動(dòng)物學(xué)會(huì)特定的規(guī)則，比如在特定時(shí)間內(nèi)記住最有可能含獎(jiǎng)勵(lì)的臂。
反饋機(jī)制：每次實(shí)驗(yàn)后，通過(guò)正向或負(fù)向反饋來(lái)強(qiáng)化動(dòng)物的行為，幫助其逐步改善記憶與行為模式。
測(cè)量和分析：記錄動(dòng)物訪問(wèn)正確臂與錯(cuò)誤臂的次數(shù)，反復(fù)錯(cuò)誤的情況可以顯示動(dòng)物的記憶力和學(xué)習(xí)能力。
八臂迷宮實(shí)驗(yàn)的常見(jiàn)測(cè)量指標(biāo)
工作記憶：通過(guò)評(píng)估動(dòng)物選擇未訪問(wèn)過(guò)的臂（正確選擇）與重復(fù)選擇已訪問(wèn)過(guò)的臂（錯(cuò)誤選擇）的比例來(lái)評(píng)估動(dòng)物的工作記憶能力。
反應(yīng)時(shí)間：動(dòng)物從中心區(qū)域到達(dá)獎(jiǎng)勵(lì)臂所需的時(shí)間，這可以用來(lái)反映其空間學(xué)習(xí)能力。
探索行為：動(dòng)物在迷宮中的活動(dòng)模式，包括探索的次數(shù)、探索的方式和進(jìn)入不同臂的路徑等。
路徑長(zhǎng)度：動(dòng)物完成每次任務(wù)時(shí)的行走距離，較短的路徑通常表示較高的空間學(xué)習(xí)效率。
數(shù)據(jù)分析
在實(shí)驗(yàn)后，分析數(shù)據(jù)時(shí)需要對(duì)動(dòng)物的正確選擇和錯(cuò)誤選擇進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以判斷動(dòng)物的學(xué)習(xí)和記憶能力。常見(jiàn)的分析方法包括：
正確選擇率：每個(gè)動(dòng)物正確選擇獎(jiǎng)勵(lì)臂的比例。
錯(cuò)誤率：每個(gè)動(dòng)物選擇已訪問(wèn)過(guò)的臂的比例。
記憶衰退：通過(guò)記錄動(dòng)物在多次實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)變化，評(píng)估動(dòng)物的記憶保持能力。
學(xué)習(xí)曲線：根據(jù)動(dòng)物每個(gè)試次的表現(xiàn)繪制學(xué)習(xí)曲線，通常隨著試次的增加，動(dòng)物的錯(cuò)誤率會(huì)逐漸降低。
適用領(lǐng)域
八臂迷宮實(shí)驗(yàn)常用于以下領(lǐng)域的研究：
認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)：評(píng)估不同神經(jīng)遞質(zhì)、受體、藥物對(duì)動(dòng)物認(rèn)知功能的影響。
藥理學(xué)：研究藥物（尤其是神經(jīng)藥物）對(duì)空間學(xué)習(xí)和記憶的作用。
行為學(xué)：研究動(dòng)物的自然行為模式、學(xué)習(xí)能力以及行為的個(gè)體差異。
神經(jīng)退行性疾病研究：如阿爾茨海默病的研究，模擬疾病對(duì)認(rèn)知功能的影響。
總結(jié)
八臂迷宮實(shí)驗(yàn)是一種可靠的行為學(xué)評(píng)估方法，通過(guò)動(dòng)物的空間探索行為來(lái)評(píng)估其學(xué)習(xí)、記憶和認(rèn)知功能。它的多種實(shí)驗(yàn)變體可以用來(lái)研究不同的認(rèn)知過(guò)程，如工作記憶、空間導(dǎo)航能力等。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，可以深入了解動(dòng)物的認(rèn)知表現(xiàn)及其背后的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制。
