实验干货 | 探索空间记忆奥秘——巴恩斯迷宫实验全解析
日期:2025-09-09
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巴恩斯迷宫是由美国神经科学家 Carol A. Barnes 于 1979 年开发的一种干型空间学习与记忆行为学实验模型,核心优势在于避免了水迷宫(Morris Water Maze)对动物的应激刺激(如游泳恐惧)和电迷宫的疼痛刺激,更贴近动物自然行为模式,广泛应用于神经科学、药理学等领域的研究。


01.核心实验装置
逃避孔(Escape Hole):沿平台边缘均匀分布,仅 1 个为有效逃避孔(下方连接避光、密闭的 “安全盒”,供动物躲藏),其余为无效孔;
安全盒:与有效逃避孔对接,尺寸略大于实验动物,内部铺垫柔软垫料(如纸巾),提供 “安全信号”;
视觉线索(Cues):在迷宫周围环境中设置 3-4 个不同颜色、形状的固定标志物(如红色三角形、蓝色圆形),高度高于迷宫平台,作为动物定位有效逃避孔的空间参考(需保证实验期间位置不移动)
3.环境控制装置:实验需在隔音、避光(仅开柔和背景光)、温度恒定(22-25℃)的房间内进行,避免人员频繁走动干扰。
01.实验前准备 ——关键!减少干扰
动物适应:实验前1周将动物转移至行为实验房饲养,适应环境;实验前1小时将动物置于实验房,减少应激。
02.适应期 —— 1 天,消除恐惧
1.目的:让动物熟悉迷宫环境,消除 “新环境恐惧”,而非学习定位;
2.操作:关闭所有逃避孔(或仅开放无效孔),将动物置于迷宫中心,允许自由探索5分钟;探索结束后将动物放回饲养笼,用75% 酒精擦拭迷宫表面(去除气味残留,避免动物通过嗅觉定位)。
03.训练期 —— 4-5 天,核心阶段:记忆获取
1.训练原则:每天1次训练,每次1只动物,每只动物训练1-2轮(轮间休息 10 分钟);
2.动物放置:将动物用透明圆筒(直径10cm)罩在迷宫中心,静置10秒(让动物观察视觉线索),随后移除圆筒,开始计时;
3.训练规则:允许动物自由探索,若在3分钟内找到有效逃避孔并进入安全盒,则训练结束,立即将其放回笼中;若3分钟内未找到,需人工引导动物进入安全盒(停留30秒,强化 “安全记忆”),同样计时3分钟;
4.清洁步骤:每只动物训练后,用酒精擦拭迷宫表面和有效逃避孔边缘,避免气味线索干扰下一只动物。
2.关键调整:移除安全盒,将所有逃避孔封闭(或仅开放无效孔),保持视觉线索不变;
3.测试操作:将动物置于迷宫中心,允许探索5分钟,软件记录其在 “原有效逃避孔区域” 的停留时间、进入次数等(此时动物无法通过 “进入安全盒” 强化记忆,仅能依赖之前学习的空间线索定位,反映记忆提取能力)。

2.嗅觉/触觉线索清除:每只动物实验后必须用酒精擦拭迷宫表面(去除尿液、气味),禁止使用有气味的清洁剂;
3.声音控制:实验房需隔音,禁止手机铃声、人员交谈等突发噪音(动物对高频声音敏感,易引发应激,影响探索行为);
4.统一实验时间:所有动物的训练和测试需在每天同一时间段进行(如上午 9-11 点),避免 “昼夜节律” 对行为的影响(动物在活跃期的探索能力更强);
5.避免重复使用迷宫:若同一迷宫用于多批实验,需彻底清洁(如用肥皂水清洗、晾干),防止前一批动物的气味残留;
6.统一放置方式:每次将动物置于迷宫中心时,头部朝向需一致(如均朝向正前方视觉线索),避免初始方向不同导致探索起点偏差。
1.专业设计,结果可靠:巴恩斯迷宫尺寸专为大小鼠实验设计,材质、尺寸符合实验动物形态特征与实验要求,确保测试结果准确可靠;
2.视频采集,减少干扰:采用视频摄像技术,实现了实验过程的自动化,避免了人工观察引入的主观误差和对实验动物的干扰,增加了实验结果的真实性;
3.自动追踪分析,结果准确:采用视频追踪技术,自动识别实验动物、提取行动轨迹、分析实验参数,使实验结果更加客观准确。
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自研核心,铸就非凡实力
上海玉研科学仪器有限公司,作为业内领先的科研设备制造商,自2010年成立以来15年始终秉承创新驱动发展,自研铸就精品”的核心理念,致力于科学仪器的自主研发与生产,目前产品线覆盖实验动物饲养、生理信号采集、神经科学研究等多个科研及应用领域,不仅在常规仪器上不断优化升级,更勇于探索前沿技术,推出了一系列具有自主知识产权的高端科学仪器。
公司研发人员占比40%,拥有传感器、芯片设计、核心算法等科学家团队,在产品落地与运营,市场与学术推广,综合产品方案设计与应用等方面均有专业的团队提供支持,公司拥有可覆盖全国的服务点,技术服务能力强大,客户涵盖清华大学、北京大学、浙江大学、上海交通大学、中国科学院大学、四川大学华西医院、北部战区总医院等国内外一流研究机构、医院。

核心应用领域
巴恩斯迷宫主要用于评估动物的空间参考记忆(Spatial Reference Memory) 和工作记忆(Working Memory) ,其应用场景高度聚焦于与学习记忆相关的机制研究和干预效果验证,具体领域如下:
系统组成
巴恩斯迷宫系统由核心实验装置和辅助记录设备两部分组成,需保证环境稳定性以减少实验干扰:01.核心实验装置
迷宫平台:圆形或正多边形,材质为白色或浅色无毒材质;
逃避孔(Escape Hole):沿平台边缘均匀分布,仅 1 个为有效逃避孔(下方连接避光、密闭的 “安全盒”,供动物躲藏),其余为无效孔;
安全盒:与有效逃避孔对接,尺寸略大于实验动物,内部铺垫柔软垫料(如纸巾),提供 “安全信号”;
视觉线索(Cues):在迷宫周围环境中设置 3-4 个不同颜色、形状的固定标志物(如红色三角形、蓝色圆形),高度高于迷宫平台,作为动物定位有效逃避孔的空间参考(需保证实验期间位置不移动)
02.辅助记录设备
1.摄像系统:置于迷宫正上方(高度 1.5-2m),连接计算机,实时拍摄动物运动轨迹;
3.环境控制装置:实验需在隔音、避光(仅开柔和背景光)、温度恒定(22-25℃)的房间内进行,避免人员频繁走动干扰。
标准实验方法
巴恩斯迷宫实验通常分为适应期、训练期和测试期三个阶段,周期约 5-7 天,具体流程需根据实验目的调整:01.实验前准备 ——关键!减少干扰
动物适应:实验前1周将动物转移至行为实验房饲养,适应环境;实验前1小时将动物置于实验房,减少应激。
02.适应期 —— 1 天,消除恐惧
1.目的:让动物熟悉迷宫环境,消除 “新环境恐惧”,而非学习定位;
2.操作:关闭所有逃避孔(或仅开放无效孔),将动物置于迷宫中心,允许自由探索5分钟;探索结束后将动物放回饲养笼,用75% 酒精擦拭迷宫表面(去除气味残留,避免动物通过嗅觉定位)。
03.训练期 —— 4-5 天,核心阶段:记忆获取
1.训练原则:每天1次训练,每次1只动物,每只动物训练1-2轮(轮间休息 10 分钟);
2.动物放置:将动物用透明圆筒(直径10cm)罩在迷宫中心,静置10秒(让动物观察视觉线索),随后移除圆筒,开始计时;
3.训练规则:允许动物自由探索,若在3分钟内找到有效逃避孔并进入安全盒,则训练结束,立即将其放回笼中;若3分钟内未找到,需人工引导动物进入安全盒(停留30秒,强化 “安全记忆”),同样计时3分钟;
4.清洁步骤:每只动物训练后,用酒精擦拭迷宫表面和有效逃避孔边缘,避免气味线索干扰下一只动物。
04.测试期 —— 1 天,评估记忆提取
1.测试原则:训练期结束后,间隔24小时进行 “probe test(探查测试)”;2.关键调整:移除安全盒,将所有逃避孔封闭(或仅开放无效孔),保持视觉线索不变;
3.测试操作:将动物置于迷宫中心,允许探索5分钟,软件记录其在 “原有效逃避孔区域” 的停留时间、进入次数等(此时动物无法通过 “进入安全盒” 强化记忆,仅能依赖之前学习的空间线索定位,反映记忆提取能力)。
核心评价指标
巴恩斯迷宫的指标分为训练期指标(反映记忆获取效率) 和测试期指标(反映记忆提取能力)
注意事项
1.环境控制:实验期间(包括训练期和测试期),视觉线索的位置、颜色、形状不能更改;甚至实验者的站立位置也需固定;2.嗅觉/触觉线索清除:每只动物实验后必须用酒精擦拭迷宫表面(去除尿液、气味),禁止使用有气味的清洁剂;
3.声音控制:实验房需隔音,禁止手机铃声、人员交谈等突发噪音(动物对高频声音敏感,易引发应激,影响探索行为);
4.统一实验时间:所有动物的训练和测试需在每天同一时间段进行(如上午 9-11 点),避免 “昼夜节律” 对行为的影响(动物在活跃期的探索能力更强);
5.避免重复使用迷宫:若同一迷宫用于多批实验,需彻底清洁(如用肥皂水清洗、晾干),防止前一批动物的气味残留;
6.统一放置方式:每次将动物置于迷宫中心时,头部朝向需一致(如均朝向正前方视觉线索),避免初始方向不同导致探索起点偏差。
玉研仪器巴恩斯迷宫系统
玉研仪器提供专业的巴恩斯迷宫实验系统,包括迷宫硬件、高清摄像头、视频跟踪与分析软件等,能够精准记录动物的行为轨迹和探索时间,自动计算关键数据指标,为巴恩斯迷宫实验提供高效、可靠的解决方案。1.专业设计,结果可靠:巴恩斯迷宫尺寸专为大小鼠实验设计,材质、尺寸符合实验动物形态特征与实验要求,确保测试结果准确可靠;
2.视频采集,减少干扰:采用视频摄像技术,实现了实验过程的自动化,避免了人工观察引入的主观误差和对实验动物的干扰,增加了实验结果的真实性;
3.自动追踪分析,结果准确:采用视频追踪技术,自动识别实验动物、提取行动轨迹、分析实验参数,使实验结果更加客观准确。
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自研核心,铸就非凡实力
上海玉研科学仪器有限公司,作为业内领先的科研设备制造商,自2010年成立以来15年始终秉承创新驱动发展,自研铸就精品”的核心理念,致力于科学仪器的自主研发与生产,目前产品线覆盖实验动物饲养、生理信号采集、神经科学研究等多个科研及应用领域,不仅在常规仪器上不断优化升级,更勇于探索前沿技术,推出了一系列具有自主知识产权的高端科学仪器。
公司研发人员占比40%,拥有传感器、芯片设计、核心算法等科学家团队,在产品落地与运营,市场与学术推广,综合产品方案设计与应用等方面均有专业的团队提供支持,公司拥有可覆盖全国的服务点,技术服务能力强大,客户涵盖清华大学、北京大学、浙江大学、上海交通大学、中国科学院大学、四川大学华西医院、北部战区总医院等国内外一流研究机构、医院。