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新聞資訊
新物體識別測試是一種常用于研究實驗動物認知功能和記憶能力的方法。它為探索亨廷頓病、阿爾茨海默癥和精神分裂等神經(jīng)退行性疾病的機制提供了重要線索。《Science》雜志曾發(fā)表多篇文章，利用新物體識別實驗來評估實驗小鼠在不同研究背景下的記憶能力和認知功能。
比如這項研究，闡釋了睡眠狀態(tài)重塑記憶的神經(jīng)環(huán)路機制，為臨床治療與睡眠相關(guān)疾病提供有力支持。實驗者貫穿全文所采用地檢測實驗小鼠記憶能力的方法--新物體識別實驗。
（圖源: Izawa S, et al. , Science. 2019 Sep 20;365(6459):1308-1313.）
新物體識別實驗簡單，但仍對新物體識別實驗知識了解不全面，本期內(nèi)容就對新物體識別實驗做一個全面的介紹。
01 簡介
新物體識別測試（ORT）是一種常用的行為測定方法，用于深入研究小鼠學(xué)習(xí)和記憶的不同方面。該測試的流程簡單，包括適應(yīng)日、訓(xùn)練日和測試日，整個過程通常在三天內(nèi)完成。在訓(xùn)練階段，小鼠有機會探索兩個相同的物體，而在測試日，其中一個物體被替換為一個全新的物體。由于小鼠天生對新奇事物的偏好，它們通常會更多地探索新的物體，而不是已知的物體，這使得測試變得相對簡單，無需使用積極或消極的強化方式，也無需進行長時間的訓(xùn)練計劃。 此外，ORT具有靈活性，可以根據(jù)研究需求進行調(diào)整。可以通過調(diào)整保留間隔時間來評估不同類型的記憶，如短期記憶或長期記憶。研究人員還可以在不同時間點使用藥物干預(yù)，包括訓(xùn)練前、訓(xùn)練后或回憶前，以研究不同學(xué)習(xí)階段的影響，包括獲取、早期鞏固或回憶?？傮w而言，ORT是一種相對簡單、高效的小鼠記憶測試方法，可用于檢測在藥理學(xué)、生物學(xué)或遺傳學(xué)操作后引起的神經(jīng)心理變化。
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02 應(yīng)用領(lǐng)域
1.藥物研究：科學(xué)家常使用新物體識別測試來評估藥物對認知功能的影響。例如，一些藥物可能會增強動物對新奇刺激的識別能力，這暗示著它們可能具有潛在的認知增強效果。 2.神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究：在研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如阿爾茨海默病時，新物體識別測試有助于揭示與認知功能受損相關(guān)的行為表現(xiàn)，這為理解疾病的病理生理機制提供了線索。 3.基礎(chǔ)研究：新物體識別測試也常用于基礎(chǔ)研究，以探索動物的記憶和認知機制，以及這些機制如何受到各種因素的影響。這有助于我們更深入地了解認知過程的基本原理。
03 原理
在新物體識別實驗中，利用嚙齒類動物對新奇物體的偏好，作為一種行為學(xué)實驗，來評估它們的學(xué)習(xí)和記憶能力。這種實驗無需動物進行特殊的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，也無需禁食禁水，而且不涉及懲罰或獎賞刺激，因此動物受到的應(yīng)激較小。與人類的再認記憶檢測相似，這種方法被廣泛應(yīng)用，具有諸多優(yōu)點。
04 實驗裝置
1.封閉環(huán)境
根據(jù)實驗原理，實驗通常在一個封閉的方形或矩形容器中進行，以確保動物在實驗期間不受外部干擾。這些容器由賽昂斯提供，適用于不同大小的小鼠，既給予動物足夠的活動空間，又限制了它們的活動范圍，以便觀察和記錄它們的行為。
容器： 小鼠：底面 40×40cm 的正方形，色澤灰色，四周有墻壁，壁高 40cm 大鼠：底面 72×72cm 的正方形，色澤灰色，四周有墻壁，壁高 50cm
2.地板和墻壁 為了避免干擾動物行為觀察，實驗環(huán)境的地板和墻壁通常選擇均勻的、不引人注意的顏色，如灰色或白色。 3.兩個相似物體 實驗開始時，通常會在環(huán)境中放置兩個相似的物體，以幫助動物熟悉環(huán)境。這些物體的形狀、顏色和大小都應(yīng)該相似，以確保它們在外觀上難以區(qū)分。 4.新物體 在適當(dāng)?shù)臅r機，其中一個相似物體會被一個新的未知物體替換。新物體可能與原始物體相似，但通常在形狀或紋理上有一些差異，以引起動物的注意。 5.觀察窗口 實驗裝置的一側(cè)通常設(shè)有透明的觀察窗口，以便實驗者觀察動物在實驗環(huán)境中的行為，而不會干擾它們的正常活動。 6.光照條件 為了確保動物在實驗期間對環(huán)境的感知不受光照影響，光照條件通常是均勻的。柔和的環(huán)境光被使用，以避免強烈的陰影。 7.攝像設(shè)備 為了記錄動物在實驗中的行為，通常會在實驗室內(nèi)安裝攝像設(shè)備。這些設(shè)備可用于后續(xù)的視頻分析，以獲取更詳細的行為數(shù)據(jù)。
05 實驗步驟
1.準備階段：在測試前，為了消除小鼠的陌生感，每天都對小鼠進行撫摸，以避免在操作時對小鼠產(chǎn)生刺激。 2.第1階段，適應(yīng)期：小鼠在沒有放置任何物體的實驗裝置內(nèi)自由運動10分鐘。這一階段相當(dāng)于對小鼠進行了一種訓(xùn)練，以確保它們適應(yīng)實驗環(huán)境。 3.第2階段，熟悉期：在實驗裝置中放入兩個相同的物體（標記為AB），物體之間距離為10厘米，小鼠從與物體等距離的位置放入裝置中，背朝物體。使用攝像頭和軟件記錄小鼠在每個物體上的探索時間（以嘴或鼻子接觸物體或湊近約2-3厘米范圍為標準）。在5分鐘內(nèi)測量動物對每個物體的探索次數(shù)、時間和距離。 4.第3階段，測試期：通常在第2階段完成后的1小時內(nèi)進行記憶測試，以評估小鼠的記憶能力（當(dāng)然，也可以選擇更長的時間間隔來評價記憶改善效果）。將兩個相同物體中的一個替換為一個不同的物體（標記為AC或BC），同樣將小鼠從與物體等距離的位置放入裝置中進行5分鐘的測試。
06 數(shù)據(jù)分析
1. 在訓(xùn)練（T1）和測試（T2）階段，記錄每個會話中對兩個物體的總探索時間（e1和e2）。大多數(shù)小鼠在5分鐘內(nèi)預(yù)計達到對兩個物體的最低探測時間為20秒。 2. 對于那些探索性行為較低且未達到最低標準的小鼠品系，可將T1和T2的時間延長至10分鐘，并額外增加5分鐘，根據(jù)試點測試的觀察結(jié)果進行調(diào)整。 3. 行為評分應(yīng)持續(xù)觀察5分鐘或更長時間，直到達到20秒的最低標準為止。 4. 若小鼠在10分鐘內(nèi)未能在T1或T2中對兩個物體的探索達到最低標準的20秒，應(yīng)將其排除在數(shù)據(jù)分析之外。因為無法確認它們是否花費了足夠的時間來學(xué)習(xí)或辨別物體。
07 注意事項
1. 物體探究的定義可能因?qū)嶒炇叶?。除了之前提到的定義外，有些實驗室將物體探究定義為動物用鼻子嗅或接觸物體，或者用前肢接觸物體。但通常不將動物圍繞物體轉(zhuǎn)圈或坐在物體上的行為計為物體接觸。 2. 本實驗對環(huán)境要求較高，應(yīng)保持實驗環(huán)境安靜。為了不干擾動物的自主行為，最好使用攝像機監(jiān)控，實驗者在另一房間進行觀察。此外，為了避免主觀因素的影響，最好采用盲法觀察，即觀察者不知道所研究動物的處理或動物的基因類型。 3. 動物的氣味會對實驗結(jié)果產(chǎn)生較大影響。因此，在兩動物的測試之間應(yīng)該使用酒精清洗物體并清潔敞箱，以避免前一只動物遺留的味道對后續(xù)動物行為產(chǎn)生誘導(dǎo)。 4. 在訓(xùn)練期間，動物對兩個物體的接觸時間基本接近。引入一個新物體后，正常動物對新物體的探究會顯著增加，認知系數(shù)高于0.5，達到0.7-0.8；而當(dāng)動物有記憶障礙時，認知系數(shù)仍然在0.5左右，即動物對新物體失去偏愛。 5. 物體認知實驗被認為是腦皮層，尤其是鼻周皮層（perirhinal cortex）依賴的記憶模型。毀損鼻周皮層可阻斷物體認知記憶的獲得、再現(xiàn)和鞏固；而毀損海馬則一般不影響物體認知行為。