淺析巴恩斯迷宮的實驗原理和實驗方案
一、實驗原理
在神經科學研究中，有時科學家會開發新的技術來研究特定的認知結果。學習和記憶對于人類非常重要，特別是在腦損傷或阿爾茨海默病的背景下。因此，使用老鼠等非人類動物進行記憶測試，科學家可以更容易地測試新藥物是否能夠治療失憶癥。
巴恩斯迷宮就是這樣一種測試方法。這是一種行為學測試，因為老鼠或小鼠被放入迷宮中，它們的表現會被記錄下來。迷宮本身是一個大圓平臺，周圍有若干間隔均勻的孔，巴恩斯迷宮可能有二十到四十個孔。其中一個孔有一個與之相連的小隧道，允許動物離開迷宮。這就是出口。老鼠被放在巴恩斯迷宮的中間，記錄它的位置，并記錄它到達包含隧道的孔所需的時間。
在研究設計方面，迷宮上花費的時間被視為因變量。
動物還會看到一些視覺線索，這有助于動物將自己定位到周圍環境中。這些都可以從迷宮中心看到。其中一些視覺線索可能包括呈現不同顏色的形狀，如墻上的海報。
記憶是一種復雜的認知功能，有許多不同的形式。在巴恩斯迷宮中評估的主要記憶類型稱為空間或導航記憶。導航記憶是一種記憶類型，它允許動物將空間中的某個位置（相對于某些視覺線索，例如）與出口關聯起來。如果動物具有良好的空間導航記憶，它們將在迷宮上表現得更好（花費更少的時間直到出口）。
巴恩斯迷宮利用了小獵物哺乳動物（如老鼠和小鼠）固有的一種行為�？偟膩碚f，這些動物對開闊空間表現出自然的回避行為。在野外，開闊的空間（如空草地）對這些動物來說是非常危險的環境。空中的捕食者，如鷹或貓頭鷹，更容易發現它們的獵物，如果周圍沒有掩護物。自然而然，老鼠和小鼠會被吸引到較暗或更封閉的空間，例如樹洞或地下隧道。
在巴恩斯迷宮中，這些自然行為受到測試。迷宮中心通常很亮，類似于草地。逃生隧道四面被圍繞，類似于地下隧道。因此，動物傾向于盡快找到隧道，因為這提供了安全感。因此，巴恩斯迷宮提供了很好的行為生態學效度，因為它模擬了動物在野外可能尋找的東西。
二、巴恩斯迷宮與莫里斯水迷宮的比較
巴恩斯迷宮與另一種用于評估導航記憶的行為測試——莫里斯水迷宮相似。在莫里斯水迷宮中，動物被放置在充滿不透明水的游泳池中，出口是隱藏在水面下的一個平臺。與巴恩斯迷宮類似，周圍環境包含各種視覺線索，幫助動物形成空間記憶。隨著時間和實踐的增加，動物開始更快地找到出口。
巴恩斯迷宮的優勢在于它是一項干燥的陸地測試。一些實驗范式需要使用電子設備，如嵌入式刺激探針、顱窗攝像頭或微小的電生理設備。在這些實驗中，水會導致設備短路的風險。然而，由于巴恩斯迷宮完全是干燥的，對電子設備的損壞風險較小。
巴恩斯迷宮的另一個優勢在于它不需要像游泳那樣高強度的身體素質。莫里斯水迷宮要求動物能夠潛水潛在的幾分鐘，這可能引入另一個混雜變量。在巴恩斯迷宮中行走和探索較為簡單，使研究人員能夠專注于感興趣的變量，即空間導航學習。
在巴恩斯迷宮和莫里斯水迷宮上的表現依賴于大腦結構中的回環路，稱為海馬體。已知海馬體損傷會干擾空間記憶的形成。對海馬體進行手術切除會確切地影響這兩項任務的表現，導致老鼠或小鼠找到出口的速度較慢，即使進行了多次試驗后仍然如此。
三、 巴恩斯迷宮實驗方案
雖然不同的研究團隊可能采用略有不同的實驗方案，以下是Pitts等人（2015年）描述的其中一種。
在神經科學研究中，有時科學家會開發新的技術來研究特定的認知結果。學習和記憶對于人類非常重要，特別是在腦損傷或阿爾茨海默病的背景下。因此，使用老鼠等非人類動物進行記憶測試，科學家可以更容易地測試新藥物是否能夠治療失憶癥。
巴恩斯迷宮就是這樣一種測試方法。這是一種行為學測試，因為老鼠或小鼠被放入迷宮中，它們的表現會被記錄下來。迷宮本身是一個大圓平臺，周圍有若干間隔均勻的孔，巴恩斯迷宮可能有二十到四十個孔。其中一個孔有一個與之相連的小隧道，允許動物離開迷宮。這就是出口。老鼠被放在巴恩斯迷宮的中間，記錄它的位置，并記錄它到達包含隧道的孔所需的時間。
在研究設計方面，迷宮上花費的時間被視為因變量。
動物還會看到一些視覺線索，這有助于動物將自己定位到周圍環境中。這些都可以從迷宮中心看到。其中一些視覺線索可能包括呈現不同顏色的形狀，如墻上的海報。
記憶是一種復雜的認知功能，有許多不同的形式。在巴恩斯迷宮中評估的主要記憶類型稱為空間或導航記憶。導航記憶是一種記憶類型，它允許動物將空間中的某個位置（相對于某些視覺線索，例如）與出口關聯起來。如果動物具有良好的空間導航記憶，它們將在迷宮上表現得更好（花費更少的時間直到出口）。
巴恩斯迷宮利用了小獵物哺乳動物（如老鼠和小鼠）固有的一種行為�？偟膩碚f，這些動物對開闊空間表現出自然的回避行為。在野外，開闊的空間（如空草地）對這些動物來說是非常危險的環境。空中的捕食者，如鷹或貓頭鷹，更容易發現它們的獵物，如果周圍沒有掩護物。自然而然，老鼠和小鼠會被吸引到較暗或更封閉的空間，例如樹洞或地下隧道。
在巴恩斯迷宮中，這些自然行為受到測試。迷宮中心通常很亮，類似于草地。逃生隧道四面被圍繞，類似于地下隧道。因此，動物傾向于盡快找到隧道，因為這提供了安全感。因此，巴恩斯迷宮提供了很好的行為生態學效度，因為它模擬了動物在野外可能尋找的東西。
二、巴恩斯迷宮與莫里斯水迷宮的比較
巴恩斯迷宮與另一種用于評估導航記憶的行為測試——莫里斯水迷宮相似。在莫里斯水迷宮中，動物被放置在充滿不透明水的游泳池中，出口是隱藏在水面下的一個平臺。與巴恩斯迷宮類似，周圍環境包含各種視覺線索，幫助動物形成空間記憶。隨著時間和實踐的增加，動物開始更快地找到出口。
巴恩斯迷宮的優勢在于它是一項干燥的陸地測試。一些實驗范式需要使用電子設備，如嵌入式刺激探針、顱窗攝像頭或微小的電生理設備。在這些實驗中，水會導致設備短路的風險。然而，由于巴恩斯迷宮完全是干燥的，對電子設備的損壞風險較小。
巴恩斯迷宮的另一個優勢在于它不需要像游泳那樣高強度的身體素質。莫里斯水迷宮要求動物能夠潛水潛在的幾分鐘，這可能引入另一個混雜變量。在巴恩斯迷宮中行走和探索較為簡單，使研究人員能夠專注于感興趣的變量，即空間導航學習。
在巴恩斯迷宮和莫里斯水迷宮上的表現依賴于大腦結構中的回環路，稱為海馬體。已知海馬體損傷會干擾空間記憶的形成。對海馬體進行手術切除會確切地影響這兩項任務的表現，導致老鼠或小鼠找到出口的速度較慢，即使進行了多次試驗后仍然如此。
三、 巴恩斯迷宮實驗方案
雖然不同的研究團隊可能采用略有不同的實驗方案，以下是Pitts等人（2015年）描述的其中一種。
- TSE Systems的巴恩斯迷宮裝置是一個圓形的白色平臺，周圍有40個等距分布的孔。其中一個孔被設計為出口通道，這個出口通道不會改變。
- 將小鼠放置在平臺中央，觀察3分鐘內動物找到出口所用的時間，并記錄下來。如果它們找不到出口，它們將被放置在出口處15秒鐘。
- 這一過程每天重復兩次，總共進行10天。
- 來自兩個不同組的數據使用雙向重復測量方差分析（ANOVA）進行分析。
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