【新手指南】行为学系列 • 学习与记忆篇：八大经典检测范式全解析

1.Morris水迷宫（Morris Water Maze，MWM）——空间学习记忆检测金标准

2.巴恩斯迷宫实验（Barnes Maze，BM）——低应激空间记忆检测法

BM由Carol Barnes于1979年建立，属干燥环境下的空间学习记忆范式。其设计初衷是规避水迷宫强迫游泳带来的强烈应激，适用于老年动物、运动功能受限模型及需避免水温干扰的实验场景。

1）基本原理

装置为一圆形平台，边缘均匀分布若干孔洞，其中仅一个孔连接暗色逃生盒，其余为盲端。啮齿类天然具有趋暗、喜狭窄环境的特性，会主动寻找并进入逃生孔。动物经重复训练后，依靠周围固定外参记住逃生孔的空间位置，表现为找到目标孔的错误次数与潜伏期逐步下降。

2）核心指标及含义

• 找到目标孔潜伏期（Latency）：从放置到进入逃生孔的时间，反映空间学习获取速度，随训练天数下降越快说明学习越好。

• 错误孔探访次数（Number of Errors）：进入非目标孔的次数，反映空间定位精度，数值越低提示空间记忆越准确。

• 首次探访目标孔的距离（Path Length）：排除运动速度差异后的空间策略指标。

• 搜索策略（Search Strategy）：可分为随机式、序列式与空间式，策略由随机向空间式转化提示海马依赖记忆建立。

3）适用场景

老年动物与衰老模型空间记忆评价、需规避强迫游泳应激的长时程实验、水迷宫结果受运动功能干扰时的交叉验证。

解读边界：BM对遗传修饰所致空间记忆损害的敏感性通常低于MWM，在AD模型等研究中检出轻微表型的能力较弱。因此本范式出现阴性结果时,不能直接判定空间记忆未受损，必要时应以水迷宫复测或延长训练天数。

操作要点

• 应激控制：避免用手直接驱赶动物，可用弱光或温和噪声作为探索驱力；过度驱赶会引发僵直行为，反而无法完成探索。

• 清理彻底：每只动物测试后清除粪便尿液、去除气味残留，否则后续动物会循气味线索而非空间线索寻找目标孔。

• 外参固定：与水迷宫同理，周围视觉线索位置全程不得变动。

图1. BM示意图

(Gawel K et al., Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol, 2019)

3.T/Y迷宫实验（T/Y Maze）——工作记忆与自发交替检测

4.新物体识别实验（Novel Object Recognition Test，NOR）——识别记忆检测经典法

NOR由Ennaceur和Delacour于1988年建立，利用啮齿类天然偏好探究新异物体的特性评价识别记忆，无需禁食禁水、无需外惩罚刺激，属低应激的单一试次记忆范式。

1）基本原理

实验分适应期、熟悉期与测试期三个阶段。适应期让动物自由探索空箱以消除环境新奇性；熟悉期在箱内放置两个相同物体，动物充分探访形成记忆；测试期将其一替换为新异物体。若动物识别记忆完整，会显著增加对新物体的探访时间；若记忆受损，则对两个物体的探访时间趋于接近。

2）核心指标及含义

• 辨别指数（Discrimination Index，DI）：（新物体探访时间-旧物体探访时间）/总探访时间，正常动物通常为0.2-0.5，数值越低提示识别记忆越差。

• 识别比率（Recognition Ratio）：新物体探访时间/总探访时间，大于0.5表明存在新物体偏好。

• 总探访时间：校正探索动机，总探访时间过短（如低于10 s）的个体应剔除，避免假阴性。

3）适用场景

识别记忆与物体记忆评价、海马-嗅周皮层环路研究、AD模型早期认知损害筛查、药物促认知效应快速初评。

解读边界：本范式主测识别记忆，但同时也反映陈述性记忆与工作记忆成分，且不检测空间记忆。因此它常与空间类范式（水迷宫、巴恩斯迷宫）组合使用以互补，不能单独用来判定“记忆功能”整体水平。

操作要点

• 物体选择预实验标定：两个物体应无天然偏好差异，先做偏好性验证，否则物体本身的吸引力差异会掩盖记忆效应。

• 探访的判定标准统一：通常以鼻子朝向物体2 cm内或直接接触为探访，爬上物体不算探访，判定标准前后一致。

• 熟悉期暴露时长因品系而异：过短不足以形成记忆，过长则正常动物也达天花板效应，须预实验标定。

• 延迟间隔决定记忆类型：测试延迟较短（数分钟至1 h）主要反映短时记忆，延迟24 h以上反映长时记忆巩固，根据研究目的设定。

图3. NOR示意图

（Lee S et al., Exp Neurobiol, 2026）

5.条件恐惧实验（Fear Conditioning Test，FC）——联想记忆检测金标准

6.避暗实验（Passive Avoidance Test，PAT）——被动回避记忆经典法

PAT利用啮齿类趋暗、畏光的天然习性，评价动物抑制本能偏好、形成被动回避记忆的能力，是单次试次即可完成的快速记忆范式。

1）基本原理

装置由明亮小室与暗色小室组成，两室之间设可开闭的通道。啮齿类进入暗室的偏好极强，动物一旦进入暗室即受到足底电击，形成“进入暗室-遭受惩罚”的关联。24 h后再次测试，记忆完整的动物会抑制进入暗室的冲动，表现为进入暗室的潜伏期显著延长。

2）核心指标及含义

• 进入暗室潜伏期（Step-through Latency）：从放入明室到四肢完全进入暗室的时间，是核心指标，潜伏期越短提示回避记忆越差。

• 暗室停留时间：与潜伏期互补，反映抑制能力。

• 训练期进入次数：用于确认学习获取过程，训练期反复进入提示学习缓慢。

• 截止时长（Cut-off）：动物在明室停留达到预设时长（常规参考300 s）即终止测试，避免无限延长。

3）适用场景

被动回避与抑制控制能力评价、记忆巩固与再巩固机制研究、镇静类药物对记忆获取影响的评价、认知损害模型的快速初筛。

操作要点

• 必须排除镇静与痛觉混杂：若处理因素导致镇静或活动抑制，潜伏期会人为延长而被误读为记忆增强；若导致痛觉迟钝，则无法形成回避记忆。两种情况都须设对照排查。

• 明室光照须足够强：明暗对比不足会削弱动物进入暗室的驱动力，导致训练期不进入而无法建模。

• 截止时长前后统一：不同批次须采用同一截止时长，否则潜伏期数据不可比。

跳台实验是避暗实验的简化变体，以平台替代明室，操作更简便、单次耗时更短，适合大批量样本的被动回避记忆初筛。

1）基本原理

将动物置于绝缘平台（跳台）上，动物因探究天性会跳下平台，随后立即受到足底电击。经一次或数次训练后，动物形成“跳下平台—遭受惩罚”的关联。24 h后复测，记忆完整的动物会停留在平台上而不跳下，表现为跳下潜伏期延长、跳下次数减少。

2）核心指标及含义

• 跳下潜伏期（Step-down Latency）：从放置到四肢离开平台接触底部的时间，潜伏期越短提示回避记忆越差。

• 跳下次数（Number of Errors）：测试期内跳下平台的总次数，数值越低提示记忆保持越好。

• 平台上停留时间：与潜伏期趋势一致，作为辅助指标。

• 训练期跳下次数：反映学习获取速度，训练期跳下次数迟迟不下降提示学习障碍。

3）适用场景

被动回避记忆大批量初筛、镇静类药物与认知损害物质的快速排查、记忆巩固机制的初步研究。

操作要点

• 与避暗实验同源的混杂因素：镇静、肌力下降、痛觉迟钝均会造成假阳性或假阴性，须配套运动能力与痛觉质控。

• 电击强度须标定：过弱无法形成稳定回避，过强引发过度应激，干扰后续记忆提取。

• 与避暗实验不宜互相替代：两者虽同为被动回避，但驱动动机不同（趋暗vs探究），结果不一致时应以多范式交叉验证为准。