本文向您展示了八臂迷宮的技術細節，該迷宮通常與(yu) 動物運動軌跡跟蹤係統(EthoVision XT)結合使用，用於(yu) 測量兩(liang) 種記憶形式，即"參照記憶"和"工作記憶"。

八臂迷宮是如何工作的？

將齧齒類動物（小鼠或大鼠）放置在中心隔間中，讓它們(men) 探索各個(ge) 臂以尋找食物獎勵。在整個(ge) 實驗過程中，動物們(men) 必須記住去過哪些臂區，以確保它們(men) 不會(hui) 重複進入沒有食物獎勵的臂區。

迷宮的設計確保動物必須在每次探臂之後返回中心，因此每次都會(hui) 出現相同的 8 個(ge) 選項，之後它們(men) 必須記住已經做出的選擇。通過這種方式，八臂迷宮可以測量兩(liang) 種形式的記憶，即"參照記憶"和"工作記憶"。

八臂迷宮的曆史和用法

八臂迷宮最初是由大衛-奧爾頓（David S Olton）博士和羅伯特-薩繆爾森（Robert J Samuelson）博士於(yu) 1976年設計的[1]，用於(yu) 測試齧齒類動物的參照記憶和工作記憶，以及模擬"序列學習(xi) "。

參照記憶&工作記憶

參照記憶是指回憶空間任務中"是什麽(me) "和"在哪裏"相關(guan) 信息的能力。因此，在八臂迷宮中，受試者利用參照記憶來記住他們(men) 在每個(ge) 臂中發現了什麽(me) （終點有獎勵或無獎勵）。

工作記憶是用來描述臨(lin) 時存儲(chu) 此類信息的術語。工作記憶是在八臂迷宮等任務中使用的短暫、有限的信息儲(chu) 存。

由於(yu) 八臂迷宮的測試可以在一次測試中完成，也可以在快速連續進行的多次測試中完成，因此它是對參照記憶和工作記憶的有效測試。

使用八臂迷宮進行各種記憶測試

八臂迷宮已被廣泛用於(yu) 各種情況下的記憶測試，包括精神類藥物、藥物影響，以及自閉症譜係障礙[2]和腦損傷(shang) [3]等疾病。它還被用於(yu) 描述大腦各記憶功能中心的基本功能以及動物認知能力的個(ge) 體(ti) 差異。

基礎研究

有趣的是，研究人員注意到不同品係的小鼠在八臂迷宮中的表現存在顯著差異。例如，在比較 C57 和 DBA 時，研究人員發現，海馬體(ti) 、杏仁核或額葉皮層對不同品係的依賴程度不同[4]。

測試大腦的特定區域

C57小鼠被認為(wei) 是"高學習(xi) 能力"小鼠，它們(men) 通常在各種與(yu) 記憶相關(guan) 的任務中表現較好。海馬區是記憶功能區[5]，對海馬區的損傷(shang) 會(hui) 導致 C57 品係或 DBA 品係小鼠的表現出現明顯缺陷。然而，杏仁核和額葉皮層的損傷(shang) 隻對 C57 品係小鼠的表現產(chan) 生有害影響，這表明這些小鼠學習(xi) 能力的增強可能是由於(yu) 除了正常的海馬活動外，這些腦區也參與(yu) 了學習(xi) 。

疾病和治療

八臂迷宮還被用於(yu) 研究大量已知會(hui) 影響記憶的認知功能障礙動物模型（如焦慮症和抑鬱症）的行為(wei) 缺陷。

八臂迷宮實驗

例如，研究人員利用一種被稱為(wei) "先天性無助"（cLH）的抑鬱症大鼠模型，發現具有類似抑鬱症狀的大鼠在這項任務中表現不佳[6]。他們(men) 發現，在八臂迷宮中，利用試驗之間的短暫延遲，cLH 大鼠在記憶迷宮中哪些臂之前已經去過以及在哪裏可以找到食物獎勵時，錯誤率明顯更高。這一發現表明，與(yu) 人類一樣，伴隨抑鬱而來的焦慮狀態會(hui) 幹擾記憶功能並抑製決(jue) 策製定。

藥物治療幹預

由於(yu) 八臂迷宮可作為(wei) 精神疾病認知缺陷的模型，如上述實驗中的模型，因此迷宮也可用於(yu) 測試改善這些症狀的藥物治療。

學者們(men) 對以 GABA-A 受體(ti) 為(wei) 靶點的藥物治療幹預產(chan) 生了興(xing) 趣，而 GABA-A 受體(ti) 本身就被證明參與(yu) 了一係列記憶功能[7]。事實上，GABA-A 受體(ti) 功能障礙普遍存在於(yu) 重度抑鬱症[8]和精神分裂症[9]中，這些疾病都伴有明顯的記憶功能障礙。

治療記憶障礙

近些年開發的兩(liang) 種抑製GABA-A受體(ti) 的藥物有望治療以八臂迷宮為(wei) 模型的記憶障礙。

首先，研究人員利用大鼠模型，通過服用scopolamine或NMDA拮抗劑MK-801誘發精神分裂症狀，發現新型藥物ONO-8590580能夠逆轉與(yu) 這種疾病相關(guan) 的記憶功能障礙[10]。接受scopolamine或MK-801的小鼠在八臂迷宮中的表現出現了預期的缺陷，這證實了誘導認知障礙模型的有效性。

在服用ONO-8590580後，小鼠能夠成功完成任務，其效果與(yu) 從(cong) 未服用過誘導精神分裂症樣症狀和記憶缺陷藥物的小鼠相似。這樣，研究人員就能利用八臂迷宮來確認這種疾病，並展示這種新型療法的功能。

在多種條件下提高八臂迷宮中的表現

在兩(liang) 組類似的實驗中（這一次是為(wei) 了模擬與(yu) 神經退行性認知衰退相關(guan) 的記憶功能障礙），研究人員表明，其他GABA-A受體(ti) 功能抑製劑可以在多種條件下改善八臂迷宮的表現。2017 年，研究人員利用scopolamine誘導的神經退行性病變模型，測試了另一種名為(wei) S44819 的新型 GABA-A 受體(ti) 抑製劑[11]。在誘導小鼠出現神經退行性病變狀態後，他們(men) 用這種化合物治療動物，發現它能逆轉scopolamine誘導的八臂迷宮障礙。

同樣的藥物還在LAT誘導的小鼠癡呆樣記憶功能障礙模型中進行了測試。與(yu) 上述實驗一樣，研究人員發現,LAT會(hui) 導致小鼠在八臂迷宮中表現不佳，小鼠存在嚴(yan) 重的記憶功能障礙，而隨後使用 S44819 治療則會(hui) 改善這些症狀[12]。

因此，八臂迷宮提供了一個(ge) 工作記憶模型，可用於(yu) 測試針對多種失調和疾病的治療策略。

研究結論

八臂迷宮已經使用了40多年，它的應用範圍很廣，從(cong) 動物模型記憶功能的基本特征分析，到疾病狀態下認知障礙的識別和治療。迷宮的巧妙設計意味著動物不需要預先訓練，並允許進行各種修改，如測試工作記憶持續時間的保持期，減少或增加臂的數量以增加任務的複雜性等[13][14]。

參考文獻

1. Olton, D. S., & Samuelson, R. J. (1976). Remembrance of places passed: Spatial memory in rats. Journal of Experimental Psychology: Animal Behavior Processes, 2(2), 97-116.

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13. Lenck-Santini PP, Save E, Poucet B (2001). "Place-cell firing does not depend on the direction of turn in a Y-maze alternation task". Eur J Neurosci. 13(5): 1055–8.

14. Cole, M.R.; Chappell-Stephenson, Robyn (2003). "Exploring the limits of spatial memory using very large mazes". Learning & Behavior. 31 (4): 349–368.

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