學習記憶是人和動物與生俱來的能力，記憶是學習的認知側(cè)面，二者不可分割，學習產(chǎn)生新的記憶，記憶承載學習過程。
學習記憶功能異常是絕大多數(shù)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床特征，如阿爾茨海默癥，帕金森病，癲癇，精神分裂，腦癱，腦卒中等。
我們一般把記憶分為短期記憶和長期記憶。而根據(jù)記憶機能系統(tǒng)不同，可分為參考記憶、工作記憶、恐懼記憶等；根據(jù)內(nèi)容不同，可分為情景記憶、情緒記憶、動作記憶、邏輯記憶等，相關(guān)行為學就是由此為原理而產(chǎn)生。
1948年，心理學家愛德華·托爾曼第一個嘗試研究空間內(nèi)老鼠的行為。他把饑餓的老鼠放在迷宮的入口處，迷宮出口處提供食物。托爾曼觀察到動物的錯誤率隨著訓練次數(shù)增加而降低。隨著神經(jīng)科學的快速發(fā)展，行為學已經(jīng)是必不可少的研究手段，常見的學習記憶動物行為學方法如下：
T/Y迷宮
依據(jù)動物天生的探索習性（傾向于每次探索未探索方向），檢測動物在T型/Y型迷宮中不同臂的探索情況，結(jié)合行為學記錄分析軟件，可以分析運動速度，穿梭次數(shù)，繪制運動軌跡等。相關(guān)的實驗范式很多，有加入食物獎勵的，也有加入氣味/聲音作為cue， 也有加入delay延遲期的，適用于工作記憶，參考記憶檢測。
Y迷宮/Y-maze
T迷宮/T-maze
SMART3.0行為學分析系統(tǒng)
Panlab SMART 3.0
（以上圖片來源參考文獻）
八臂迷宮/Barnes迷宮
放射性八臂迷宮，不同臂的方向可粘貼不同形狀的圖案提示，每個臂的盡頭有食物裝置，食物隨機放置，或者將食物與相應圖案對應起來，根據(jù)動物本能探索和取食的策略，記錄動物進入每個臂的次數(shù)、時間、正確次數(shù)、錯誤次數(shù)、路線等參數(shù)可以反應空間記憶能力。
Barnes迷宮由周邊布滿孔洞的圓形平臺構(gòu)成，在其中一個洞的底部放置盒子作為動物的躲避場所，可使用光，噪音，風等刺激作為動物找到躲避洞口的動機。
實驗時將動物放在平臺中央，記錄動物找到目標洞口的時間，進入錯誤洞口的次數(shù)反應參考記憶，也可以記錄重復進入錯誤洞口的次數(shù)反應工作記憶。
八臂迷宮
Radial Arm Maze
巴恩斯迷宮
Barnes maze
（圖源網(wǎng)絡(luò)）
水迷宮
水迷宮由恒溫圓形水池，隱藏在水面下的目標平臺和水池正上方的視頻采集系統(tǒng)組成，嚙齒類動物雖然善于游泳，但是它們比較厭惡長期處于水環(huán)境中，會本能性的尋找水中的休息場所。
水迷宮實驗記錄動物在規(guī)定時間內(nèi)尋找平臺的情況，結(jié)合行為學記錄系統(tǒng)，可以分析小鼠每次找到平臺所花的時間，游泳速度，不同象限的穿梭次數(shù)，活動軌跡等，適用于空間記憶和工作記憶檢測。
水迷宮/Morris water maze
（圖片來源參考文獻）
主動回避/被動回避實驗
前者要求動物主動從厭惡刺激的環(huán)境中逃離，后者要求動物克制自己不進入有惡性刺激的環(huán)境。二者原理都是利用動物的好暗避光（明暗穿梭），對厭惡刺激（例如足底刺激）的恐懼等相關(guān)的記憶而建立。
（圖片來源參考文獻）
主動回避
主動回避常用穿梭箱/跑道回避，穿梭箱箱體的一側(cè)有聲音/光聯(lián)系的電擊刺激，另外一側(cè)為安全區(qū)域，當動物進入刺激側(cè)時給與電擊，讓動物形成刺激條件和環(huán)境的關(guān)聯(lián)，可根據(jù)小鼠再次進入刺激環(huán)境的逃避情況測試記憶保持能力。跑道回避，動物需要穿過固定的斜坡，在規(guī)定時間內(nèi)到達安全區(qū)就可以避免受到電刺激。實驗主要觀察記錄動物在訓練不同天中到達安全區(qū)的時間，逃避的速度，及錯誤次數(shù)（未能及時到達安全區(qū)）。研究人員認為主動回避實驗主要反應動物的非陳述記憶的能力。
穿梭箱/Shuttle box
被動回避
跳臺實驗由底部可通電的反應箱和中心安全平臺組成，當箱子底部通電，小鼠會躲避電擊跳到平臺上，訓練階段結(jié)束后隔一段時間對動物進行測試，記錄第一次跳下的時間（潛伏期），電擊次數(shù)，錯誤次數(shù)等可以動物空間記憶和記憶保持能力。爬桿實驗和跳臺實驗相似，只是平臺換成了質(zhì)地堅硬的爬桿。
Ugo跳臺系統(tǒng)
Passive Avoidance Step-Down Cage
條件性恐懼實驗
用于嚙齒類動物（大小鼠）環(huán)境相關(guān)的條件性恐懼記憶的研究。嚙齒類動物在恐懼時會表現(xiàn)出特有的僵直狀態(tài)（Freezing），這種狀態(tài)下的動物會傾向于保持靜止不動的防御姿勢。在實驗過程中，給予聲音信號（條件刺激）后給予電（非條件）刺激，訓練結(jié)束后進行聲音信號或者環(huán)境聯(lián)系實驗。一般情況下嚙齒動物在相應的環(huán)境和不同環(huán)境下相同的聲音信號都會出現(xiàn)明顯的Freezing反應，測試也可以在訓練結(jié)束后立即或者幾天后檢測，可以反應條件信號下的長期/短期恐懼記憶的保持消退情況。
震驚/條件恐懼聯(lián)合測試系統(tǒng)
Panlab Startle and Fear combined system
操作性條件反射測試箱
用于研究操作性條件反射的典型儀器，不同的實驗模式可以檢測動物獎賞，學習記憶，成癮等，并且可以細致分析動物注意力，動機，決策等相關(guān)參數(shù)。相對于一般的迷宮類實驗，操作箱關(guān)聯(lián)更高級的認知行為，更能反應不同腦區(qū)之間的相互聯(lián)系，在神經(jīng)環(huán)路研究上更具有優(yōu)勢。
Lafayette操作箱由可定制化的箱體，實驗模塊（壓桿，觸鼻，液體獎賞，固體顆粒獎賞，噪音，燈光，觸屏等），靈活化的編程軟件控制系統(tǒng)組成。箱體可根據(jù)不同實驗動物進行定制，包括大小鼠，鳥類，豬，靈長類等，同時箱體支持與外部設(shè)備聯(lián)合應用，如電生理，光纖記錄，鈣成像，自主給藥，視頻拍攝等。研究人員可根據(jù)實驗設(shè)計選擇帶有觸屏操作模塊，更好的研究視覺相關(guān)的學習記憶；或者楔形實驗箱體，更有利于嚙齒類動物學習訓練任務。
模塊化條件行為操作箱
Modular Operant Chamber
參考文獻：
Jonasson Z. Meta-analysis of sex differences in rodent models of learning and memory :a review of behavioral and biological data. Neuroscience and Biobehavioral Reviews 28 (8), 811–825, 2005.
Harburger LL, Pechenino AS, Saadi A, Frick KM. Post-training progesterone dosedependently enhances object, but not spatial, memory consolidation. Behavioral Brain Research 194 (2), 174–180, 2008.
Maei HR, Zaslavsky K, Wang AH, Yiu AP, Teixeira CM, Josselyn SA, Frankland PW.Development and validation of a sensitive entropy-based measure for the water maze. Frontiers in Integrative Neurosciences 3, 33, 2009.
Sunita Sharma, Sharlene Rakoczy, Holly Brown-Borg. Assessment of spatial memory in mice. Life Sciences 87(1),521-536,2010.
Zlomuzica A, Ruocco LA, Sadile AG, Huston JP, Dere E. Histamine H1 receptor knockout mice exhibit impaired spatial memory in the eight-arm radial maze. British Journal of Pharmacology 157 (1), 86–91, 2009.
Baker M. Animal Models: Inside The Minds Of Mice And Men. Nature 475(7354),123-8,2011.
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