动物行为实验指南丨动物Win-Stay迷宫任务测试方法总结

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Win-Stay迷宫任务被用于研究海马和纹状体中的神经活动。背侧/外侧纹状体在基于自我中心线索进行学习和选择行为方面发挥着重要作用，而海马则能够基于一系列外部线索来学习空间位置。神经元通路的异常被认为是许多神经和精神疾病（包括帕金森病、强迫症和药物成瘾）的潜在因素。

Win-Stay迷宫会奖励实验对象根据线索选择某条臂，而不是依据它们之前的选择。Win-Stay迷宫能够对赢留策略和赢移策略进行比较。在纹状体感觉运动区域受损的实验对象中，可以观察到其执行Win-Stay任务的能力下降，而海马受损则会导致执行Win-Stay任务的能力下降。此外，据观察，在迫使动物优先使用一种信息形式而非另一种信息形式的任务中，纹状体失活会增加对依赖海马的位置策略的使用。另一方面，海马失活会增加对依赖纹状体的自我中心反应策略的使用。

Fig1 Win-Stay任务与行为表现

A：十字迷宫布局。口渴的大鼠在臂末端的饮水口之间持续跑动。在每次试验中，当大鼠接近中心区域时，一对灯光开始闪烁，指示选择哪条臂会获得奖励。B：连续Win-Stay任务的习得情况。黑色实线表示前10个训练日中每日的平均总体表现。灰色虚线表示同样的数据，但分为 “冲突试验”（在这种试验中，大鼠被提示返回其在前一次试验中来自的那条臂）和其余的 “非冲突试验”。

Win-Stay迷宫由一个高架十字迷宫组成，每条臂的末端都配备有一个目标箱和用作刺激线索的发光二极管（LED）灯。实验对象通常会植入电极，以便在它们在Win-Stay迷宫中执行任务时观察和记录位置细胞的放电情况。

装置与设备：

Win-Stay迷宫采用了磨砂表面、不透明的高架十字迷宫。中央区域是一个直径为25.5厘米的八边形，从其垂直延伸出四条臂，每条臂长46厘米，宽9.5厘米。每条臂的末端都配备有尺寸为30×15厘米的目标箱。臂和中央区域的边缘有3厘米高的边缘，以防止实验对象掉落。在每条臂深入12厘米的位置，两侧都放置了LED灯，用作视觉线索。迷宫被抬高至距离地面71厘米的高度。

实验步骤：

每次试验前后都要对装置进行清洁，以减少任何残留刺激的影响。在实验前，将四极管（12.5微米的金属丝）植入实验对象的背侧海马体CA1锥体层和纹状体中，以观察和记录神经活动。在开始行为测试之前，让实验对象至少从手术中恢复一周。在准备进行Win-Stay迷宫实验时，在训练前限制实验对象的饮水量。

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Win-Stay迷宫任务

将实验对象放置在其中一条臂上以开始任务。一旦实验对象到达中央区域，点亮目标臂的LED灯。目标臂的选择应该是伪随机的，但选择必须满足两个条件：实验对象当前所在的臂永远不会被选为目标臂；如果实验对象在前两次试验中做出了相同的以自我为中心的选择，那么不会提示实验对象连续第三次做出相同的移动。一旦实验对象到达正确的目标，就通过饮水器提供水。试验以连续的方式进行，每次试验之间没有任何间隔。因此，对于每次试验，前一次的目标臂就成为了起始臂。

采集参数：

• 开始任务的潜伏期

• 进入一条臂的潜伏期

• 到达目标臂的潜伏期

• 正确选择的次数

• 错误的次数

• 所走的路径

• 速度

总结

Win-Stay迷宫可以很容易地由高架十字迷宫改造而来，用于研究海马体和纹状体之间的竞争与合作相互作用。与放射状臂迷宫相比，四臂迷宫降低了数据收集和观察的复杂性。Win-Stay迷宫中的冲突试验能够在学习早期评估赢留策略和赢移策略之间的冲突。此外，对称的设计可以通过观察四条臂上的神经元放电来评估以环境为中心的编码。Win-Stay迷宫可以有效地用于评估损伤和药物治疗对实验对象学习和记忆的影响。该任务还可以用于评估学习和记忆能力，以及研究神经精神和神经退行性疾病的潜在病因。在Win-Stay迷宫上进行重复试验可能会导致实验疲劳。迷宫的高架特性可能会使实验对象产生焦虑和压力。此外，开放空间也可能加剧这些情绪，从而对任务表现产生潜在影响。任何意外的刺激或线索的存在，也可能会影响实验对象的表现。

文献引用：

• Berke, J. D., Breck, J. T., & Eichenbaum, H. (2009). Striatal Versus HippocampalRepresentations During Win-Stay Maze Performance. Journal of Neurophysiology, 101(3), 1575–1587.

• Berke, J. D., Okatan, M., Skurski J., Eichenbaum, H. B. (2004). Oscillatory entrainment of striatal neurons in freely moving rats. Neuron 43, 883–896

• Blazquez, P. M., Fujii, N., Kojima, J., Graybiel, A. M. (2002). A network representation of response probability in the striatum. Neuron 33, 973-982