基于自中心和异中心导航策略的空间记忆任务装置及范式方法

本发明涉及大鼠在空间导航时导航策略使用，更具体地说，涉及一种基于自中心和异中心导航策略的空间记忆任务装置及范式方法。

背景技术：

1、随着我国人口老龄化的加剧，阿尔茨海默病(alzheimer’s disease，ad)已经成为最典型的认知障碍疾病且发病率逐年增加，是当今老龄化社会中老年人失能和死亡的主要原因。2021年世界卫生组织报告显示全球ad患者已超3000万，其中，中国60岁以上ad患者已达983万例，轻度认知障碍(mild cognitive impairment,mci)患者也已达3877万例，居世界首位。

2、ad作为最常见的痴呆病症，其主要临床表现为：记忆障碍，其中，空间记忆障碍是ad早期最典型症状之一，其发生于60％以上的患者人群中。空间记忆是用于表征外界环境地理位置和方向的一种记忆，这种记忆与自身和环境密切相关。在进行空间导航时，人和大鼠均会依赖某种导航策略下形成的空间记忆完成目标导向定位。现有的研究表明导航策略分为：依赖自身方向感的自中心导航策略和依赖世界坐标的异中心导航策略，而导航策略的使用是决定能否高效完成空间导航的必要条件。此外，针对临床ad的研究发现，与健康的老年人相比，ad患者的异中心导航策略受损。

3、但目前，针对啮齿动物的研究中仍未出现能够衡量空间记忆任务中不同导航策略使用优先级，以及评估ad大鼠策略损伤情况和损伤后如何进行精准目标定位的实验范式。基于此现状，本领域技术人员针对上述问题提出了一种基于自中心和异中心导航策略的空间记忆任务范式方法，用于评估ad大鼠策略损伤情况和损伤后如何进行精准目标导向导航。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种基于自中心和异中心导航策略的空间记忆任务装置及范式方法，基于上述范式方法来衡量大鼠空间导航时的导航策略使用优先级，以及评估ad大鼠策略损伤情况和损伤后如何进行精准目标导向导航。

2、本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

3、基于自中心和异中心导航策略的空间记忆任务装置，包括旷场、奖励板和休息箱，由底板和四个侧板合围形成一个顶端敞口的所述旷场，在四个所述侧板的中部形成有休息箱口，在所述休息箱口处安装休息箱门，所述休息箱安装在所述侧板外侧，且与所述休息箱口对应设置，在所述奖励板上均匀分布有奖励井，所述奖励井用于盛放水，所述奖励板放置在所述底板上。

4、所述底板采用规格为120cm×120cm×40cm的板状结构，所述侧板由两个规格为50cm×40cm的板状结构和一个规格为20cm×40cm的板状结构拼接而成，20cm×40cm的板状结构作为休息箱门。

5、所述奖励板采用规格为120cm×120cm×1.5cm木板结构。

6、所述奖励井采用直径为1.5cm，高度为5mm的圆锥型结构，所述奖励井的数量为36个，所述奖励井按照6行6列的形式均匀分布在所述奖励板上。

7、所述休息箱采用规格为28cm×21cm×31cm的顶端敞口箱状结构，在所述休息箱的一个侧壁上形成有出口，用于大鼠从出口离开休息箱经由休息箱门进入旷场。

8、在所述侧板的内壁上设置有用于固定地标、分辨方位的视觉线索，所述视觉线索选用不同形状的结构，以便于区分不同的地标、方位，视觉线索的形状可以采用如椭圆形、箭头形、梯形、三角形、菱形、矩形、正方形等等。

9、基于自中心和异中心导航策略的空间记忆任务范式方法，按照下述步骤进行：

10、(1)实验开始前，每天对大鼠限水，限水标准为：在正式试验周期内，正式试验周期为两个星期，即14天，每天只允许大鼠自由饮水1h；

11、(2)每天实验包括两个阶段，即自由探索阶段和空间记忆任务阶段：

12、首先，进行自由探索阶段：在奖励井中随机选取4个奖励井作为奖励位置，在上述奖励井中分别盛放200微升水作为奖励；

13、大鼠从休息箱出发进入旷场后，关闭休息箱门，此时，伴随着一个中频声音提示自由探索阶段开始，大鼠在旷场中探索5min后，打开休息箱门，让大鼠返回休息箱，此时，伴随有一个低频声音提示自由探索阶段结束，延时2min后，开始空间记忆任务阶段，在延时期间利用湿毛巾擦拭奖励板表面，以去除大鼠留下的气味标记；

14、然后，进行空间记忆任务阶段，空间记忆任务阶段包括：自中心空间记忆任务阶段和异中心空间记忆任务阶段：

15、自中心空间记忆任务阶段：选取自由探索阶段中4个奖励井中的1个奖励井作为自中心空间记忆任务中唯一的奖励位置，盛放200微升水作为奖励；

16、大鼠从休息箱出发后，关闭休息箱门，此时，伴随有一个中频声音提示一个实验开始，大鼠在旷场中找到盛有水的奖励井后，此时，伴随有一个高频声音提示，说明找到了正确的奖励位置；

17、大鼠找到奖励后返回休息箱，关闭休息箱门，此时，伴随有一个低频声音提示上述一个实验结束，重复上述实验过程，共进行10个实验，每个实验间间隔30s，完成10个实验后即为完成了一个阶段实验，完成上述一个阶段实验后延迟1min后，更换休息箱位置进行下一阶段实验，在上述延迟期间更换休息箱的位置，并对应更换后的休息箱位置设置盛有水的奖励井位置，以保证下一阶段实验休息箱与盛有水的奖励井的位置与上一阶段实验相对不变，同时，需要利用湿毛巾擦拭奖励板表面，以去除大鼠留下的气味标记，再重复上述实验10次；

18、每天的自中心空间记忆任务阶段中，共需要更换4次休息箱位置，即进行4个阶段实验，每个阶段实验包含10个实验，即每天需要完成40个实验；

19、异中心空间记忆任务阶段：选取自由探索阶段中4个奖励井中的1个奖励井作为异中心空间记忆任务中唯一的奖励位置，盛放200微升水作为奖励；

20、大鼠从休息箱出发后，关闭休息箱门，此时，伴随有一个中频声音提示一个实验开始，大鼠在旷场中找到盛有水的奖励井后，此时，伴随有一个高频声音提示，说明找到了正确的奖励位置；

21、大鼠找到奖励后返回休息箱，关闭休息箱门，此时，伴随有一个低频声音提示上述一个实验结束，重复上述实验过程，共进行10个实验，每个实验间间隔30s，完成10个实验后即为完成了一个阶段实验，完成上述一个阶段实验后延迟1min后，更换休息箱位置进行下一阶段实验，在上述延迟期间更换休息箱的位置，并保证盛有水的奖励井位置固定不变，同时，需要利用湿毛巾擦拭奖励板表面，以去除大鼠留下的气味标记，再重复上述实验10次；

22、每天的异中心空间记忆任务阶段中，共需要更换4次休息箱位置，即进行4个阶段实验，每个阶段实验包含10个实验，即每天需要完成40个实验。

23、在实验过程中，我们发现使用上述的导航策略依赖的空间记忆任务范式，不仅可以研究在二维旷场中网格细胞的放电特性，以及ad大鼠的网格细胞损伤模式，还可以根据大鼠在当天空间记忆任务下的路径轨迹及放电特征分析大鼠导航策略的使用及损伤情况，即大鼠是使用自中心还是异中心策略，还是先使用自中心再逐渐转变为异中心策略等，可为后空间导航的科学研究创造条件。

24、模拟实际生活中的二维空间情况，在所述旷场的四个侧板内侧分别设置不同的视觉线索，以模拟实际环境中的固定地标，能够防止大鼠在旷场里迷失，让大鼠根据位置固定的不同的视觉线索，来分辨方位，大鼠只需判断奖励井位置的情况即可，从而模拟多策略的空间导航情况。

25、让大鼠不局限于线性轨道，增加了大鼠的方向选择性，和策略使用灵活性。

26、实验期间如遇到大鼠始终找不到奖励井位置，或者中途由于大鼠原因实验中某个实验出错，实验人员可快速更改实验程序，并重新记录。

27、本发明的有益效果为：本发明与现有技术相比，本发明的创新点在于，大鼠使用的行为学装置是以二维旷场为基础包含多奖励井的多策略空间记忆任务，该实验装置尽可能模拟实际环境的复杂情况，该实验范式也分别从自中心和异中心的空间记忆任务中，衡量区分正常和ad大鼠的策略使用优先级以及ad中导航策略的损伤模式。该实验范式是目前唯一一个不仅可以用于分析内嗅皮层网格细胞对于自中心/异中心空间信息表征，还可以具体分析空间导航中策略使用优先级以及ad大鼠某些策略损伤情况及如何进行正确目标导向导航的方法。因此，该实验范式对于目前关于导航策略的研究，以及针对ad大鼠空间认知功能障碍的神经基础研究提供了可行的方法。