Morris水迷宫虚拟仿真实验的设计与实践

Morris水迷宫技术是神经科学领域中用来检测啮齿类动物空间认知能力的常用技术。结合脑立体定位注射和生物统计学技术,该技术可以方便地用来检测干扰因素对动物海马相关的空间学习与记忆能力的影响;结合相关科研成果和本科教学的需要,设计并开发了"水迷宫技术检测UCHL1对小鼠空间认知功能力的影响"的虚拟仿真实验教学资源,解决了脑立体定位注射技术和水迷宫技术因实验周期长、对实验场所要求高、操作难度大而难以在本科实验教学中推广的问题,有助于本科创新人才的培养。

基于LabVIEW的Morris实验图像采集系统

Morris水迷宫实验是目前在脑功能研究领域中比较流行的方法,为了获得更多的相关数据,本研究设计了一套基于LabVIEW的图像采集系统。给出了在识别对象中心点的基础上描绘运行轨迹的方法,并给出计算对象运动速度和距离的方法,在两者结合的基础上提高了Morris水迷宫分析的准确度和可靠性。

丰富运动环境下甲基汞对海马神经毒性减轻效果的Morris water maze实验评价

目的 观察在胎儿期被甲基汞损伤的海马神经在成长过程中通过丰富的运动环境条件对其神经毒性减轻效果的影响。方法 C57BL 6Cr鼠妊娠 12～ 14日在 3d内 ,连续经口投入 4mg kg甲基汞进行染毒 ,对照组用同量的生理盐水投入。出生后的雄性子代分别在单匹、多匹、多匹 +运动装置 (丰富运动环境 )条件下饲养 8周 ,然后进行Mor riswater maze实验。结果 因甲基汞暴露到达坐标的时间 (空间记忆水平 )单匹和多匹群都表现出时间延长的倾向 ,而丰富运动环境群却没有观察到这一现象。结论 从Morriswater maze实验的现象上观察 。

基于Morris方法的仿真试验设计工具研究

现代仿真试验设计面临着试验影响因素数目众多以及因素之间关系复杂的问题,为了简化最终的试验设计,需要对众多试验涉及的因素进行辨识。全局分析比局部分析更能反映参数取值以及参数之间的关系对结果的影响,通过比较目前最常用的全局灵敏度分析方法的优劣,最终选择Morris方法来进行参数辨识的试验设计。由于Morris方法针对非线性问题有某些局限性,根据需求创造性地对Morris方法进行了改进。为了保证试验能够跨平台进行,利用MFC与可扩展标记语言(XML)实现Morris方法,完成试验设计工具,为仿真试验设计提供一种适用性较强的工具。

Morris水迷宫实验测试谷氨酸功能低下精神分裂症小鼠模型认知障碍的相关研究

目的探讨Morris水迷宫传统实验方案在验证谷氨酸功能低下精神分裂症小鼠模型认知障碍中的作用。方法该研究于2016年9月—2017年9月在重庆国家生物产业基地实验动物中心选取雄性小鼠(8周龄)48只,随机分为地卓西平马来酸盐(Dizocilpine,MK-801)慢性给药Ⅰ组(0.25 mg/kg)、Ⅱ组(0.5 mg/kg)、Ⅲ组(1 mg/kg)和对照组,每组12只,观察每组小鼠的定位航行及空间探索情况。结果定位航行:各组小鼠逃避潜伏期均随训练天数的增加而下降,训练第1天4组小鼠逃避潜伏期分别为(42.24±11.06)s、(47.06±12.90)s、(43.88±11.36)s、(40.47±12.03)s,而第6天下降为(7.73±3.79)s、(7.44±3.02)s、(6.43±1.93)s、(9.06±8.04)s,但各组间动物的逃避潜伏期差异无统计学意义(F=0.761,P=0.522);两两比较:训练第3天,1 mg/kg MK-801剂量组小鼠逃避潜伏期(21.60±18.42)s显著高于对照组小鼠(11.34±5.85)s(F=127.361,P<0.001);空间探索:各组小鼠间穿台次数、目标象限停留时间、平均游泳速度及游泳总路程差异无统计学意义。结论 Morris水迷宫传统实验设计不易评估MK-801(NMDA受体阻断)诱导的谷氨酸功能低下精神分裂症小鼠模型的认知障碍。

陈皮提取物对APP/PS-1双转基因阿尔茨海默病小鼠学习记忆功能的影响

目的探讨陈皮提取物对APP/PS-1双转基因阿尔茨海默病(AD)小鼠学习记忆功能的影响.方法选用APP/PS-1双转基因AD小鼠16只,随机分为模型对照组和供试品组,8只/组,另取8只C57小鼠为正常对照组,正常对照组和模型对照组分别灌胃等量的生理盐水,供试品组灌胃陈皮提取物的生理盐水溶解液,灌胃体积为10mL/kg,1次/d,连续18d.第11天到第16天,进行Morris水迷宫的定位航行实验及空间探索实验.第17天到第18天,进行5min避暗实验.结果在Morris水迷宫实验中,与正常对照组比较,模型对照组定位航行第2天、第3天、第5天的潜伏期增加(P<0.05);与模型对照组比较,供试品组第5天的潜伏期降低(P<0.05).空间探索阶段,各组的目标象限路程百分比、时间百分比及站台穿越次数差异无统计学意义(P>0.05).在避暗实验中各组的错误潜伏期、错误次数及错误率差异均无统计学意义(P>0.05).结论陈皮提取物对APP/PS-1双转基因AD小鼠的空间学习、记忆能力有一定的改善作用.

妊娠甲状腺毒症对子代认知的影响

目的:通过雌性妊娠甲状腺毒症大鼠模型的建立,初步探讨母体甲状腺毒症和抗甲状腺药物干预对子代认知的影响。方法:选取雌性SD大鼠,随机分为对照组和甲亢组,其中甲亢组确定造模成功后分为甲亢未干预组、早期干预组、中晚期干预组。使用左甲状腺腺素钠混悬液0.5mg/kg灌胃建立甲亢模型,幼鼠学习记忆能力通过莫里斯水迷宫实验(MYM)实验测定。幼鼠海马形态、成熟神经元核蛋白(NeuN)和突触相关蛋白(SYN)的表达通过苏木精伊红染色(HE)、尼氏染色及免疫组化进行观察。结果:HE染色:甲亢未干预组、早期干预组、中晚期干预组可见明显神经元丢失。尼式染色:与对照组相比,甲亢未干预组及中晚期干预组差异有明显统计学意义(P<0.001),与甲亢未干预组相比,早期干预组和中晚期干预组差异有明显统计学意义(P<0.05);水迷宫实验:各组幼鼠到达平台的逃避潜伏期及在平台所在象限的滞留时间和穿越原始平台次数差异无统计学意义(P>0.05);NeuN表达水平:与对照组相比,甲亢未干预组幼鼠和早期干预组海马组织CA1区NeuN阳性细胞的平均光密度明显降低(P<0.05);SYN表达水平:与对照组相比,甲亢各组幼鼠海马组织CA1区SYN平均光密度明显降低(P<0.05);与甲亢未干预组相比,早期干预组和中晚期干预组海马组织CA1区SYN平均光密度明显降低(P<0.05)。结论:妊娠甲状腺毒症对子代认知功能及神经元发育会产生不利影响,及时干预治疗可以改善对子代认知功能及神经元发育的影响。

大数据下高维交互效应的序贯仿真变量识别及应用

随着大数据的到来,因子间的高维交互效应识别成为热门研究问题.为了解决该问题,对高效的Morris理论框架(EMM)进行扩展,提出了一种新的两阶段交互效应筛选方法(IEMM).IEMM充分利用计算机序贯特性,不仅可以高效识别出具有显著的主效应和交互效应和/或非线性效应的因子,而且可以进一步识别出因子间显著的交互效应(TIE).蒙特卡罗仿真结果表明,IEMM方法可以正确识别出EMM无法识别的TIE,并且与传统的识别交互效应的MM方法(IMM)相比,IEMM识别TIE的计算效率更高.实际物流案例表明IEMM识别因子间交互效应可行且稳健,并且能够在不牺牲统计效力的情况下节省计算资源.

黄粉虫油脂对小鼠体重及学习记忆能力的影响

为了探讨黄粉虫油脂对KM小鼠体重与学习记忆能力的影响,采用电子天平及Morris水迷宫法测试灌胃不同剂量该油脂（0.0095、0.019、0.029m L/（g·d））30d小鼠体重与学习记忆的增效情况。结果显示,灌胃黄粉虫油脂后,小鼠体重增长显著低于对照,且中剂量组增重最少（p〈0.01）;Morris水迷宫实验中,灌胃不同剂量黄粉虫油脂后小鼠的潜伏期比对照缩短10.1%~53.2%,而反应次数多2.7%~64.3%,且中剂量组在潜伏期和反应次数上与对照组有显著的差异（p〈0.05）。表明黄粉虫油脂具有抑制小鼠增重和提高小鼠学习记忆能力的功效,且影响程度与其剂量有关,中剂量（0.019m L/（g·d））为较适剂量。因此,黄粉虫油脂对KM小鼠增重及学习记忆能力的研究,为进一步开发和利用黄粉虫提供了理论依据。

恒清Ⅰ号方对血管性痴呆大鼠学习记忆能力的保护作用研究

目的探讨恒清Ⅰ号方对血管性痴呆(VD)大鼠学习记忆能力的保护作用。方法将36只SD大鼠随机分为假手术组、模型组、奥拉西坦组及恒清Ⅰ号方组,各9只。以双侧颈总动脉结扎术制备VD大鼠模型,造模7 d后,恒清Ⅰ号方组大鼠给予中药恒清Ⅰ号方灌胃,奥拉西坦组给予奥拉西坦胶囊溶液灌胃,假手术组和模型组给予生理盐水灌胃,每日2次,灌胃干预4周、8周后,分别以Morris水迷宫实验评价各组大鼠学习记忆能力。结果与模型组比较,药物干预组(恒清Ⅰ号方组和奥拉西坦组)干预4周、干预8周大鼠逃避潜伏期(EL)均缩短,平台所在象限时间占比(PTSTQ)均增加,差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01);奥拉西坦组干预4周与8周比较,EL和PTSTQ无明显变化,差异均无统计学意义(P>0.05)。与恒清Ⅰ号方组干预4周比较,恒清Ⅰ号方组干预8周EL缩短,PTSTQ增加,差异均有统计学意义(P<0.05)。与奥拉西坦组干预8周比较,恒清Ⅰ号方组干预8周EL缩短,PTSTQ增加,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论恒清Ⅰ号方可明显改善VD大鼠学习记忆能力,恒清Ⅰ号方干预8周优于干预4周,且优于奥拉西坦干预8周。

醒脑静注射液预处理对七氟烷麻醉小鼠认知功能的影响及其潜在机制研究

目的探讨醒脑静注射液预处理对七氟烷(sevoflurane)麻醉小鼠认知功能的影响及其潜在机制。方法用3%七氟烷持续麻醉6 h,模拟七氟烷麻醉的小鼠模型将动物随机分为对照组、模型组、醒脑静组,并于麻醉前2 h分别干预。监测麻醉过程中的血氧饱和度(SPO2)和心率;应用Morris水迷宫实验观察小鼠逃避潜伏期的变化;应用RT-PCR法和免疫印迹法检测大脑海马组织中脑源性神经营养因子(brain derived neurotropic factor,BDNF)的表达水平。结果监测显示:各组麻醉过程中的SPO2及心率均无统计学差异;Morris水迷宫显示:麻醉后模型组逃避潜伏期显著高于对照组(P<0.01),醒脑静组较模型组显著降低(P<0.05);RT-PCR结果显示:模型组BDNF的m RNA表达水平显著低于对照组(P<0.01),醒脑静组的表达水平较模型组显著升高(P<0.01);免疫印迹法结果与PT-PCR法一致。结论醒脑静预处理可改善七氟烷麻醉小鼠导致的认知功能障碍,且通过调节BDNF的表达发挥作用。

混料均匀设计考察益智方对去卵巢小鼠学习记忆的影响

目的 :对益智方进行拆方分析 ,考察方中各类药对去卵巢小鼠学习记忆行为的影响。方法 :运用混料均匀设计法将组成益智方的三类中药配制成 5种不同的复方 ,通过空间学习记忆实验 ,测试用药小鼠的学习记忆能力。结果 :从上述不同配伍中筛选出一个最佳组方 ,具有明显改善去卵巢小鼠空间学习记忆的效果 ,方中主要成分为补肾类中药。结论

益气活血中药对链脲佐菌素致糖尿病脑病小鼠行为学的改善作用

目的观察益气活血中药对链脲佐菌素(STZ)致糖尿病脑病小鼠行为学的改善作用。方法用1%STZ腹腔注射法建立糖尿病性脑病小鼠模型。将50只小鼠随机分为正常对照组、模型对照组、中药大、中、小剂量组,分别进行避暗反应及Morris水迷宫行为测试,观察其学习记忆能力。结果益气活血中药对STZ致糖尿病小鼠无明显降糖作用,但可明显改善一般行为表现及精神状态,减少进入暗箱被电击的次数,延长潜伏期,缩短Morris水迷宫的游出时间及游出距离,改善小鼠的学习记忆能力。

补肾益志方通过β淀粉样蛋白和tau蛋白调节大鼠阿尔茨海默病的实验研究

目的观察补肾益志方对阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)大鼠模型的作用及其对β淀粉样蛋白(β-amyloid protein,Aβ)和tau蛋白的影响。方法通过Aβ25-35建立AD大鼠模型,给予补肾益志方(13.00、6.50、3.25 g/kg)、多奈哌齐治疗,设为假手术组、模型组、补肾益志方低剂量组、补肾益志方中剂量组、补肾益志方高剂量组、阳性组。Morris水迷宫实验检测大鼠的逃避潜伏期、目标象限游泳时间、游泳总路程及自主活动时间;HE染色法观察大鼠海马组织的病理变化;ELISA法、Western blot法检测海马组织中Aβ40、Aβ42、磷酸化tau蛋白(p-tau)的含量及蛋白表达。结果与假手术组相比,模型组逃避潜伏期、目标象限游泳时间、游泳总路程和自主活动时间均显著升高(P<0.05);与模型组相比,补肾益志方低、中、高剂量组逃避潜伏期、目标象限游泳时间、游泳总路程和自主活动时间均显著降低(P<0.05)。模型组海马损伤最严重,补肾益志方低、中、高剂量组海马均有明显好转,补肾益志方高剂量组海马与假手术组最接近。模型组海马中Aβ40、Aβ42、p-tau的含量和蛋白表达均显著高于假手术组(P<005),补肾益志方低、中、高剂量组海马Aβ40、Aβ42、p-tau的含量和蛋白表达均显著低于模型组(P<005)。结论补肾益志方可改善AD大鼠的学习记忆能力,其机制与抑制Aβ和tau蛋白有关。

三七总皂苷对糖尿病小鼠空间认知功能改善及海马神经的保护作用研究

目的:评价三七总皂苷(PNS)对糖尿病模型小鼠空间学习记忆能力改善及海马神经的保护作用。方法:45只昆明种小鼠随机分为正常对照组(NC组)、模型组(DM组)、PNS治疗组(PNS组),每组15只。PNS组按200 mg/kg剂量灌胃给予PNS水溶液,其余两组给予等量双蒸馏水灌胃,每天1次,连续30 d。对各组动物进行Morris水迷宫学习记忆行为学检测及对大脑海马进行病理学分析。结果:定位航行实验中,与DM组比较,PNS组逃避潜伏期明显缩短(P<0.05);空间探索实验中,与DM组比较,PNS组表现出较好的原平台搜索策略,可延长其目标象限游泳时间(P<0.01);病理结果显示:PNS组神经元形态和数量均有不同程度的改善,神经元数量与DM组比较有显著性差异(P<0.01)。结论:三七总皂苷对糖尿病模型小鼠空间认知功能有改善作用,对海马神经具有一定保护作用。

痴复康方改善PSCI大鼠的空间学习和记忆能力及其作用机制

目的研究痴复康方对卒中后认知障碍(PSCI)大鼠的影响并探讨其机制。方法对48只大鼠双侧颈总动脉结扎制作PSCI模型,分为正常组、模型组、尼莫地平组及痴复康方低、中、高剂量组。通过Morris水迷宫实验测试大鼠的空间学习和记忆能力,病理观察海马组织改变,qPCR法检测海马组织N-甲基-D-天门冬氨酸受体NR2B亚基(NR2B)、钙调蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)、高迁移率族蛋白B1 (HMGB-1)、转化生长因子β1 (TGF-β1)、 Smad7 mRNA的表达。结果与正常组相比,模型组大鼠逃避潜伏期延长,穿越原平台次数减少,原平台象限停留时间缩短(P均<0.01);大鼠海马组织神经元减少,细胞排列松散、不规则,部分可见核仁消失、锥体细胞减少;NR2B、 CaMKⅡ、 mRNA表达减少,HMGB-1、 TGF-β1、 Smad7 mRNA表达增加(P均<0.01)。与模型组相比,痴复康方各剂量组随着剂量增加,大鼠逃避潜伏期缩短,穿越原平台次数增加,原平台象限停留时间延长(P均<0.01);大鼠海马组织神经元增加,坏死细胞减少,细胞核固缩减少,正常神经元增加,细胞轮廓清晰,排列整齐;NR2B、 CaMKⅡmRNA表达增加,HMGB-1、 TGF-β1、 Smad7 mRNA表达减少(P均<0.01),以高剂量组改善最明显。结论痴复康方能提高PSCI大鼠模型的空间学习和记忆能力,其机制与减少海马神经元坏死,上调海马组织NR2B、CaMKⅡmRNA表达,下调HMGB-1、 TGF-β1、 Smad7 mRNA表达有关。

地黄饮子汤对大鼠脑缺血再灌注损伤的影响

目的探讨地黄饮子汤对大鼠脑缺血再灌注损伤的影响。方法将80只Wistar大鼠随机分为地黄饮子汤高剂量组(HD组)、地黄饮子汤低剂量组(LD组)、模型组(CI组)、对照组(CC组),各20只。HD组:地黄饮子汤每日灌服36 g/kg;LD组:地黄饮子汤每日灌服6.25 g/kg;CI组:每日灌服盐水1次;CC组:正常饮食。所有大鼠连续喂药4周。除对照组外,其余3组造脑缺血再灌注模型。比较4组大鼠Morris水迷宫实验和跳台实验、行为学实验、脑梗死面积。结果 CC组、HD组和LD组学习记忆能力错误次数和潜伏期均明显低于CI组,差异有统计学意义(P<0.05)。CC组、HD组和LD组跳台实验的潜伏期均明显低于CI组,差异有统计学意义(P<0.05)。HD组和LD组Longa评分和Berderson评分均明显低于CI组,且HD组Longa评分和Berderson评分均明显低于LD组,差异有统计学意义(P<0.05)。HD组和LD组脑梗死面积均明显小于CI组,且HD组脑梗死面积明显小于LD组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论地黄饮子汤能修复神经损伤,高剂量地黄饮子汤可提高大鼠学习记忆能力和行为能力,减少脑梗死面积。

养寿丹对Alzheimer病模型大鼠学习记忆的影响研究

养寿丹是出自《御药院方》的传统名方 ,主要由巴戟天、枸杞子、肉苁蓉、何首乌、当归、生白术、茯苓、远志、石菖蒲等中药组成 ,具有补肾益精、化痰活血、醒脑开窍的作用 ,针对AD患者肾精不足、气血亏虚、夹痰夹瘀的病机来治疗。目的 :研究传统名方“养寿丹”抗痴防呆的作用机理。方法 :对用D 半乳糖致亚急性衰老 ,合并Meynert核损毁所致Alzheimer病模型大鼠进行避暗穿梭实验和Morris水迷宫实验 ,测试其学习记忆能力。结果 :在避暗穿梭实验中 ,养寿丹能延长AD模型大鼠学习记忆潜伏期 ,减少错误次数 ;在Morris水迷宫定位航行实验中 ,养寿丹能明显缩短AD模型大鼠逃避潜伏期 ,在空间探索实验中 ,养寿丹能明显增加该大鼠在各象限跨越相应平台次数 ;这些作用以养寿丹高剂量组明显 ,低剂量组次之 ,它们的效果均较对照药石杉碱甲组稍好。结论 :养寿丹有改善AD模型大鼠学习记忆的能力 ,而且该作用比石杉碱甲还好。

水迷宫水域调节方法的改良

目的开发经济实用的水迷宫实验水域调节方法,降低实验成本,为水迷宫实验提供便利条件。方法利用食用色素调节水域浊度与颜色,筛选合适的浓度与混合比例。结果10 mg/L白色素溶液足以满足浊度要求;5 mg/L黑色素溶液足以满足颜色要求;含有10 mg/L白色素和5 mg/L黑色素的溶液同时满足浊度和颜色的要求。结论10 mg/L白色素溶液可直接用作深色动物水迷宫实验的水域;含有10 mg/L白色素和5 mg/L黑色素的溶液满足白色动物水迷宫实验的水域要求。

MCP-1诱导认知功能障碍大鼠模型制作方法的建立

目的:通过双侧海马内注射单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)建立认知功能障碍大鼠模型,探索MCP-1对大鼠学习记忆及认知功能的影响。方法:将实验大鼠随机分为空白对照组、假手术组、模型组。模型组根据MCP-1的剂量分为5 ng、50 ng、150 ng和300 ng MCP-1组4个亚组。双侧海马内注射MCP-1制作认知功能障碍大鼠模型,通过HE染色观察大鼠海马组织神经元的形态结构并筛选MCP-1的适宜剂量,采用Morris水迷宫实验和新物体识别实验检测大鼠的学习记忆能力及认知功能。结果:HE染色结果显示,4个不同剂量的MCP-1对大鼠海马神经元均有形态学上的损伤;与假手术组相比,300 ng MCP-1组大鼠的逃避潜伏期及游泳距离显著延长,穿越次数显著减少,在平台所在象限的路程和时间百分比显著降低(均P<0.01);300 ng MCP-1组与假手术组的辨别指数相比,差异无统计学意义(P>0.05)。结论:在大鼠双侧海马内注射MCP-1能成功建立认知功能障碍大鼠模型,其中,对海马神经组织造成最显著损伤的300 ng MCP-1,能显著降低大鼠学习记忆能力,并损伤模型大鼠的认知功能。