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血管性认知障碍动物模型神经行为学评价方法-工作记忆评价方法
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2021-10-15 | 111 次浏览 | 分享到:
血管性认知障碍(vascular cognitive impairment VCI)自1993年首次提出后,已经成为近20 y来社会关注的焦点,也是神经科学领域研究的热点。VCI的发病率呈逐年上升趋势,其发病率仅次于Alzheimer病(Alzheimer disease}AD),是引起老年期痴呆、导致老年生活质量下降的重要因素之一。虽然VCI的临床研究取得了一定进展,但是VCI的发病机制及病理生理变化仍然不明确,因此迫切的需要更多的基础研究为VCI的预警诊治提供理论依据。

血管性认知障碍动物模型神经行为学评价方法-工作记忆评价方法

血管性认知障碍(vascular cognitive impairment VCI)1993年首次提出后,已经成为近20 y来社会关注的焦点,也是神经科学领域研究的热点。VCI的发病率呈逐年上升趋势,其发病率仅次于Alzheimer(Alzheimer disease}AD),是引起老年期痴呆、导致老年生活质量下降的重要因素之一。虽然VCI的临床研究取得了一定进展,但是VCI的发病机制及病理生理变化仍然不明确,因此迫切的需要更多的基础研究为VCI的预警诊治提供理论依据。

临床研究与基础研究最大的区别就是临床研究可以通过MMSE, Moca等各类量表来直接反应患者的认知状况,而对动物认知障碍的认定只能通过各类评价工具来完成。但是,文献报道的认知评价工具及其应用各种各样,所以我们分析了近年来文献常用的评价方法及其应用,总结出口前常见的对实验动物认知功能的评价主要集中在参考记忆、工作记忆等。

执行功能(executive function)是个体的许多认知加工过程的协同操作。它涉及对个体的意识和行为进行监督和控制的各种操作过程,包括自我调节、认知灵活性、反应抑制、计划等。而工作记忆(working memory WM)是评价实验动物执行功能最常用的方法。工作记忆是指在执行认知任务过程中,用于信息的暂时储存与加工的过程。工作记忆在人类及龋齿动物是依赖于前额叶皮质来完成的。评价工作记忆的常用方法有如下几类。

2. 1自主交替实验  T, Y迷宫自主交替(spontaneous alternation on a T/Y-maze)用来评价实验动物学习转换能力。即使没有食物奖赏,大鼠仍然保留对所探究区域有一定的新奇感。自发转换的次数/总选择次数用来说明工作记忆功能,VCI动物比值得分下降。正常的交替操作与完整的工作记忆能力相一致。T迷宫和Y迷宫自主转换实验已被广泛用于VCI研究。而且,在双侧颈总动脉狭窄模型及双侧颈总动脉逐步阻断模型中出现选择性的工作记忆受损。

2. 2   MWM工作记忆是指Morris水迷宫基础上改造的实验方法,通过每天改变逃生平台放置的位置,迫使实验动物找到新的逃生平台的位置网,也称作延迟匹配样本任务(delayed matched to sample task DMST)。主要是通过为期4d的训练,训练方法与参考记忆的方法相同,只不过每天改变逃生平台的位置,迫使实验动物每天都学习新的逃生平台的位置。通过每天第一次训练时的逃离潜伏期和第四次测试阶段的逃离潜伏期对比来观察工作记忆能力。

还有学者通过每天两次训练配对方法来完成工作记忆的测定。主要过程如下:实验包含12 d,每天训练两次,每天的第一次训练是为了信息获取,逃离平台放置在与前1d训练不同的位置;2次为记忆保持测试,逃离平台放置在与信息获取训练相同的位置。每3d为一组,每组两次训练之间间隔时间为30 s,30 min,2 h,6 h

也有学者通过对位训练(reveral phase)测定动物的工作记忆。主要过程如下:探查训练结束后,将平台放在原先平台所在象限的对侧象限,方法与获得性训练相同。对位探索训练是在最后一次对位训练的第2天进行,方法与上述探查训练类似。但是也有学者认为对位训练属于参考记忆,只是能增加参考记忆的敏感性。另外MWM还可以进行延迟非样本匹配任务、辨别学习等不同版本[-a

但是通过MWM测定工作记忆耗时较长,经过参考记忆训练后应激会增加实验干扰因素,所以应用较放射臂迷宫少。

2. 3放射臂迷宫实验 实验动物利用房间内远侧线索所提供的信息,可以有效地确定放置食物的臂所在部位。实验方法与参考记忆评价方法相同,只是计算方法不同,工作记忆错误(working memory errors)是指在同一次训练中动物再次进入已经吃过食粒的臂,水迷宫不同,放射臂迷宫适合反复测试或长期记忆的测试,而且工作记忆与参考记忆可以同时完成。双侧颈总动脉狭窄引起认知障碍大鼠在30 d6 m后工作记忆明显受损,与前额叶皮质下神经环路的损伤相关,这与临床皮质下缺血性血管性痴呆类似。在放射臂迷宫中测试中,2VO大鼠在术后21 d就出现工作记忆障碍,在此后6 m内没有明显的进行性加重。双侧颈总动脉狭窄小鼠30 d后在RAM中出现选择性的工作记忆受损而参考记忆未见异常。

 2. 4金宇塔任务 实验主要过程与ZT空间记忆评价过程完全相同,实验参数评价方式与RAM评价方式相同。该方法已在微栓子引起认知障碍中证明是可靠的评价方法。ZTRAM在评价工作记忆方而,不论从实验原理、实验过程及评价方式上都有许多相似之处。其最大优势主要在于测试空间参考记忆方而;而与MWM相比,其主要是测试环境较为舒适,对实验动物刺激较小,因此能更精确的反映真是的认知状况。

 2. 5洞板实验 洞板实验通常包含适应、训练和测试3个阶段。实验者可根据实验口的选择需要的实验阶段来进行。由于普通洞板可能存在食物气味干扰,后来出现了改良洞板实验(modified hole board test mHB),在每个洞内固定食物做诱饵,其中数个(3)洞内另外放置能够取出并食用的食物。主要观察指标有选择错误次数,忽略次数,重复选择次数。动物进入没有食物洞的次数(选择错误),或者没有进入提供食物洞的次数(忽略错误)可用来评价参考记忆;动物重复进入提供食物的洞(重复选择)用来评价工作记忆;初次进洞潜伏期,进洞次数,在板上停留时间/测试总时间,静比时间/总时间焦虑抑郁等。较MWM测试,mBH动物饲养及测试环境没有应激因素,避免混杂因素的干扰;RAM没有食物剥夺,而是提供对实验动物高度诱惑的食物奖励,从而使动物能很好的配合实验;其次,mBH能同时测试运动、认知及行为参数,便于控制组间配合,实验结果可信度更高。改良洞板测试在VCI研究中的应用较少。可能是由于该实验耗时较长,适应、训练阶段就需要14 d来完成,不适于短期实验的应用。

2. 6物体辨别实验 物体识别实验(object recognitiontest ORT)是利用动物先天对新物体有探索倾向的原理而建立的学习记忆测试方法。该方法具有让实验动物在自由活动状态下进行学习记忆测试的特点,能更近似地模拟人类的学习记忆行为。根据测试间隔时间可评价短期记忆(15 min)和长期记忆(24 h}。实验动物对环境中两个相同物体的熟悉期,记录大鼠与这两个物体接触的情况。然后将熟悉物体的其中一个换做新物体,主要观察大鼠对新物体的探究情况。在ORT中分别记录实验期探索熟悉物体(TF)和探索新物体(TN)的时间。实验期对新物体的识别指数(rec_ognition indices } RI)被定义成TN/ (TF + TN) x 100% ,辨别指数(discrimination  indices  DI)TNTN/(TF+TN)x100%=i7。这种方法可以说是一种单纯的工作记忆测试,完全不同于参考记忆;而且与灵长类工作记忆相似能够相互比较;完全依赖于动物天性来测试不需要强化,所以得到广泛应用。

虽然执行功能在人类认知功能中占有很重要的地位,因而研究非常广泛,但是在动物实验中却很少研究,或者很少将执行功能缺陷单独进行讨论。执行功能主要依赖于前额叶皮质结构、功能的完整性,但是在脑血管病动物模型中其他脑区(海马、纹状体等)也受到影响,所以单独说明前额叶皮质与执行功能之间的直接关系存在一定难度。


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