自主運(yùn)動后BALBc和C57BL6小鼠學(xué)習(xí)記憶行為學(xué)指標(biāo)的比較

1、www.CRTER.org劉雪芹，等. 自主運(yùn)動后BALB/c和C57BL/6小鼠學(xué)習(xí)記憶行為學(xué)指標(biāo)的分析比較自主運(yùn)動后BALB/c和C57BL/6小鼠學(xué)習(xí)記憶行為學(xué)指標(biāo)的分析比較劉雪芹，李 睿，崔佳彬，陸 利，趙云鶴(山西醫(yī)科大學(xué)人體解剖學(xué)教研室，山西省太原市 030001)引用本文：劉雪芹，李睿，崔佳彬，陸利，趙云鶴. 自主運(yùn)動后BALB/c和C57BL/6小鼠學(xué)習(xí)記憶行為學(xué)指標(biāo)的分析比較J.中國組織工程研究，2016，20(18):2661-2667.DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.18.012 ORCID: 0000-0002-6971-0364(

2、劉雪芹)文章快速閱讀：自主運(yùn)動后BALB/c和C57BL/6小鼠學(xué)習(xí)記憶相關(guān)行為學(xué)指標(biāo)差異的分析比較劉雪芹，女，1987年生，山西省呂梁市人，漢族， 2013年山西醫(yī)科大學(xué)畢業(yè)，碩士，助教，主要從事中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷與修復(fù)相關(guān)研究。通訊作者：趙云鶴，博士，講師，山西醫(yī)科大學(xué)人體解剖學(xué)教研室，山西省太原市 030001 中圖分類號:R318文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:2095-4344(2016)18-02661-07稿件接受：2016-03-10http:/WWW.C57BL/6小鼠DCX免疫熒光染色檢測小鼠海馬新生神經(jīng)元數(shù)量跑輪運(yùn)動4周BALB/c小鼠行為學(xué)實驗檢測小鼠學(xué)習(xí)記憶

3、Morris水迷宮實驗新物體識別實驗新異臂探索實驗 文題釋義：學(xué)習(xí)記憶：學(xué)習(xí)記憶是大腦最基本也是最重要的高級神經(jīng)功能之一，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的整合；海馬是學(xué)習(xí)記憶的主要腦區(qū)，其結(jié)構(gòu)受損會導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶功能障礙，產(chǎn)生相關(guān)的行為學(xué)改變；認(rèn)知訓(xùn)練和自主運(yùn)動能夠促進(jìn)海馬神經(jīng)發(fā)生，改善海馬的結(jié)構(gòu)和功能，提高學(xué)習(xí)記憶能力。行為學(xué)研究：是指研究者通過科學(xué)和客觀地研究自然條件下人或動物的溝通行為、情緒表達(dá)、社交行為、學(xué)習(xí)行為、繁殖行為等行為及其規(guī)律，從而判斷人或動物的感覺和認(rèn)知活動，是研究神經(jīng)發(fā)生及其功能常用的方法之一。摘要背景：BALB/c和C57BL/6小鼠是實驗室常用的兩種近交品系，但是自主運(yùn)動后如何科學(xué)

4、、合理選擇行為學(xué)實驗方法和指標(biāo)，評價小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力目前尚無相關(guān)報道。目的：分析比較自主運(yùn)動后BALB/c和C57BL/6小鼠與學(xué)習(xí)記憶相關(guān)的行為學(xué)指標(biāo)差異，為探討運(yùn)動對學(xué)習(xí)記憶能力的影響，并選擇合理的行為學(xué)指標(biāo)提供參考。方法：將2.5月齡BALB/c和C57BL/6小鼠分別隨機(jī)分為對照組和跑輪運(yùn)動組，應(yīng)用VitalView軟件記錄小鼠自主跑輪運(yùn)動。跑輪運(yùn)動4周后，通過DCX免疫熒光染色檢測海馬新生神經(jīng)元；新異臂探索實驗、新物體識別實驗和水迷宮實驗分析比較小鼠空間學(xué)習(xí)記憶和探索能力。結(jié)果與結(jié)論：BALB/c小鼠平均每天運(yùn)動量約是C57BL/6小鼠的2.56倍(P < 0.001)。跑輪

5、運(yùn)動后兩種品系小鼠海馬DCX陽性細(xì)胞數(shù)較對照組增多。跑輪運(yùn)動后兩種品系小鼠探索新異臂和新物體的次數(shù)、圍繞新異臂和新物體探索的時間和距離均較對照組增高(P < 0.001)，其中BALB/c跑輪組的探索能力優(yōu)于C57BL/6跑輪組(P < 0.05)。Morris水迷宮實驗結(jié)果表明，C57BL/6跑輪組尋找平臺的時間縮短，小鼠到達(dá)平臺次數(shù)、在目標(biāo)象限探尋的時間和距離均較對照組延長(P < 0.05)；但是，BALB/c跑輪組和對照組間水迷宮實驗各項指標(biāo)無統(tǒng)計學(xué)差異。綜上所述，運(yùn)動能促進(jìn)BALB/c和C57BL/6小鼠海馬神經(jīng)發(fā)生；新異臂探索和新物體識別實驗?zāi)軌蛴糜跈z測運(yùn)動后兩種

6、小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，其中BALB/c的學(xué)習(xí)記憶能力優(yōu)于C57BL/6小鼠，但運(yùn)動后BALB/c小鼠不適合應(yīng)用水迷宮實驗檢測其空間學(xué)習(xí)記憶能力的變化。關(guān)鍵詞：實驗動物；神經(jīng)損傷與修復(fù)動物模型；自主運(yùn)動；BALB/c小鼠；C57BL/6小鼠；學(xué)習(xí)記憶3 P.O.Box 1200,Shenyang 110004 kf23385083主題詞：運(yùn)動活動；小鼠，近交C57BL；小鼠，近交BALB C；學(xué)習(xí)；記憶；組織工程基金資助：山西省基礎(chǔ)研究計劃自然科學(xué)基金(2015011132)；國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目(201510114005)；山西省研究生創(chuàng)新基金項目(20133075)Learning a

7、nd memory abilities between BALB/c and C57BL/6 mice after voluntary movementLiu Xue-qin, Li Rui, Cui Jia-bin, Lu Li, Zhao Yun-he (Department of Human Anatomy, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, Shanxi Province, China)AbstractBACKGROUND: BALB/c and C57BL/6 mice are two inbred strains, but aft

8、er voluntary movement, there is no report on how to scientifically reasonably select behavioral experiment methods and indicators and to evaluate the learning and memory abilities of mice. OBJECTIVE: To analyze and compare the behavioral indicators between BALB/c and C57BL/6 mice following voluntary

9、 wheel running, to explore the effect of exercise on learning and memory, and to provide a reference for selecting reasonable behavioral indicators.Liu Xue-qin, Master, Teaching assistant, Department of Human Anatomy, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, Shanxi Province, ChinaCorresponding aut

10、hor: Zhao Yun-he, M.D., Lecturer, Department of Human Anatomy, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, Shanxi Province, ChinaMETHODS: 2.5-month-old BALB/c and C57BL/6 mice were randomly divided into control and voluntary wheel running groups. Independent running wheel movement of mice was recorde

11、d with VitalView system. 4 weeks later, newborn neurons were labeled via DCX immunofluorescence. Spatial learning, memory and exploration abilities were compared through new arm test, new object recognition test and Morris water maze test. RESULTS AND CONCLUSION: (1) The mean spontaneous activity of

12、 BALB/c mice daily was 2.56 fold of that of C57BL/6 mice during wheel running (P < 0.001). (2) Hippocampal DCX-positive cells in exercised BALB/c and C57BL/6 mice were more than those in control group. (3) Meantime, exhibited by higher frequencies to explore new arm or object, and longer time and

13、 distance of moving around them, the learning and exploring capability was improved after exercising (P < 0.001), especially in BALB/c mice. (4) Wheel running C57BL/6 mice exhibited progressed spatial learning and memory abilities compared with control mice in Morris water maze test, characterize

14、d by decreased latency to target, elevated target crossings and longer time or distance in quadrant zone (P < 0.05). However, there was no significant difference between wheel running and control BALB/c mice. Taken these data together, voluntary wheel running contributed to hippocampal neurogenes

15、is of BALB/c and C57BL/6 mice, accompanied by the change of learning and memory capability, which could be detected properly via both new arm test and new object recognition test, but for Morris water maze test, C57BL/6 mice might be superior to BALB/c mice. Subject headings: Motor Activity; Mice, I

16、nbred C57BL; Mice, Inbred BALB C; Learning; Memory; Tissue EngineeringFunding: the Shanxi Provincial Basic Research ProgramNatural Science Foundation, No. 2015011132; the National College Students Innovation and Entrepreneurship Training Program, No. 201510114005; the Postgraduate Student Innovation

17、 Foundation Project in Shanxi Province, No. 20133075Cite this article: Liu XQ, Li R, Cui JB, Lu L, Zhao YH. Learning and memory abilities between BALB/c and C57BL/6 mice after voluntary movement. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2016;20(18):2661-2667.2665ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH0 引言

18、 Introduction海馬是學(xué)習(xí)記憶的主要腦區(qū)，認(rèn)知訓(xùn)練和自主運(yùn)動能夠促進(jìn)海馬神經(jīng)發(fā)生，改善海馬的結(jié)構(gòu)和功能。自主跑輪運(yùn)動能夠上調(diào)海馬神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達(dá)，促進(jìn)海馬神經(jīng)干細(xì)胞增殖，增加新生神經(jīng)元的數(shù)目1-4。因此，自主運(yùn)動成為研究神經(jīng)發(fā)生的一種重要模式。目前，關(guān)于神經(jīng)發(fā)生的研究方法很多，動物行為學(xué)研究是常用的方法之一。它是指研究者通過科學(xué)和客觀地研究自然條件下動物的溝通行為、情緒表達(dá)、社交行為、學(xué)習(xí)行為、繁殖行為等行為及其規(guī)律，從而判斷動物的感覺和認(rèn)知活動5-6。小鼠是廣泛應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)和神經(jīng)精神藥物學(xué)等研究領(lǐng)域的實驗動物之一。但是，不同品系的小鼠由于其自身的生物學(xué)特性差異可能影響行

19、為學(xué)指標(biāo)分析。為此，作者選取實驗室常用的兩種近交品系BALB/c和C57BL/6小鼠，利用免疫熒光染色法觀察自主運(yùn)動后海馬神經(jīng)發(fā)生情況，并通過新異臂探索、新物體識別以及水迷宮實驗，觀察自主運(yùn)動后兩種小鼠的學(xué)習(xí)記憶行為學(xué)指標(biāo)差異，以期為客觀評價自主運(yùn)動對小鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響提供依據(jù)。BALB/c小鼠C57BL/6小鼠跑輪運(yùn)動組30只跑輪運(yùn)動組30只對照組30只對照組30只VitalView監(jiān)測自主跑輪運(yùn)動4周DCX免疫熒光染色檢測小鼠海馬新生神經(jīng)元數(shù)量：BALB/c和C57BL/6的對照組和跑輪運(yùn)動組各10只。新異臂探索、新物體識別和Morris水迷宮行為學(xué)實驗檢測小鼠學(xué)習(xí)記憶功能：BALB/

20、c和C57BL/6的對照組和跑輪運(yùn)動組各20只。(1)運(yùn)動能夠促進(jìn)BALB/c和C57BL/6小鼠海馬神經(jīng)發(fā)生，提高學(xué)習(xí)記憶能力；(2)新異臂探索和新物體識別實驗?zāi)苡糜跈z測運(yùn)動后BALB/c和C57BL/6小鼠學(xué)習(xí)記憶能力，且BALB/c小鼠優(yōu)于C57BL/6，(3)但運(yùn)動后BALB/c小鼠不適合用水迷宮實驗檢測其空間學(xué)習(xí)記憶能力的變化。圖1 實驗流程圖Figure 1 Flow chart of the experiment1 材料和方法 Materials and methods 1.1 設(shè)計 隨機(jī)對照動物實驗。1.2 實驗動物及材料實驗動物：2.5月齡健康清潔級BALB/c和C57BL/

21、6小鼠各60只，雄性，體質(zhì)量23-25 g，均購自山西醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心。動物質(zhì)量合格證號BALB/c小鼠為SCXK(晉)2009-0001，C57BL/6小鼠為SCXK(晉)2015- 0001。小鼠飼養(yǎng)于實驗室的清潔動物房，自由飲水?dāng)z食，自然12 h晝夜交替節(jié)律。BALB/c和C57BL/6小鼠學(xué)習(xí)記憶檢測實驗用主要試劑及儀器：試劑及儀器來源Rabbit anti DCX(Doublecortin)Cell signaling technologyGoat anti rabbit Cy3Sigma山羊血清封閉液博士德生物工程有限公司Vitalview小鼠跑輪系統(tǒng)，Vitalview 5.

22、0數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)美國Philips公司水迷宮，Y迷宮，曠場北京恒裕科技發(fā)展有限責(zé)任公司Smart 3.0小動物行為分析記錄系統(tǒng)西班牙panlab公司冰凍切片機(jī)德國Leica公司熒光顯微鏡日本Olympus公司1.3 實驗方法1.3.1 自主跑輪運(yùn)動實驗 2.5月齡BALB/c和C57BL/6小鼠適應(yīng)實驗環(huán)境2周后隨機(jī)分為對照組和跑輪運(yùn)動組，每組各30只，其中20只用于行為學(xué)檢測，10只用于組織切片染色。對照組按常規(guī)條件飼養(yǎng)，每籠放1只；運(yùn)動組放于裝有小鼠跑輪系統(tǒng)的專用鼠籠，每籠放1只。自由飲水?dāng)z食，自然12 h晝夜交替節(jié)律，4周后進(jìn)行行為學(xué)實驗。流程圖見圖1。1.3.2 免疫熒光染色實驗 BAL

23、B/c和C57BL/6小鼠自主跑輪運(yùn)動4周，灌注取腦，40 g/L多聚甲醛溶液固定，30%蔗糖溶液脫水，隨后制作冰凍切片，進(jìn)行DCX免疫熒光染色實驗。一抗體使用濃度為1100，4 過夜；二抗使用濃度為1200，37 孵育2 h?？篃晒夥馄悍夤?，Olympus熒光顯微鏡計數(shù)、拍照。1.3.3 新異臂探索實驗 Y迷宮由3個互為120°角的臂組成輻射式迷路箱，每個臂的尺寸均為30 cm×8 cm×15 cm (長×寬×高)，三臂交匯處各有一個可移動的隔板。三個臂被隨機(jī)設(shè)為：起始臂(start arm)、其他臂(other arm)和新異臂(new

24、arm)。整個實驗在安靜環(huán)境下進(jìn)行，包括訓(xùn)練階段和測試階段2個過程，Y迷宮底部與地面的垂直距離為40 cm，與其上方攝像頭的垂直距離為1.5 m。訓(xùn)練階段用隔板遮擋新異臂，小鼠均由起始臂放入，在起始臂和其他臂之間自由活動10 min，每只小鼠放入前均用體積分?jǐn)?shù)75%乙醇擦拭臂內(nèi)壁并自然風(fēng)干，訓(xùn)練結(jié)束后放回飼養(yǎng)籠，1 h后進(jìn)行測試。測試階段取掉新異臂的隔板，其他操作同訓(xùn)練階段，讓小鼠在3個臂中自由活動，錄像并采集數(shù)據(jù)5 min。1.3.4 新物體識別實驗 該實驗中所用測試箱為2個40 cm×40 cm×40 cm的立方體空箱，曠場置于水平地面上，其上方垂直距離2 m處安裝攝像

25、頭，整個實驗在安靜的環(huán)境下進(jìn)行。曠場實驗時將小鼠均按統(tǒng)一朝向和位置放入曠場(實驗按小鼠背對作者放于曠場中央)，任其BALB/c跑輪組B對照組BALB/c151050平均運(yùn)動量(km/d)AC57BL/6C57BL/6a25mC57BL/6BALB/c圖2 BALB/c和C57BL/6小鼠運(yùn)動能力和海馬DCX表達(dá)變化Figure 2 Changes of motor ability and hippocampal DCX expression in BALB/c and C57BL/6 mice圖注：圖中A為BALB/c和C57BL/6小鼠平均運(yùn)動量比較，與BALB/c小鼠比較，aP <

26、0.001；B為運(yùn)動和不運(yùn)動的BALB/c和C57BL/6小鼠海馬新生神經(jīng)元標(biāo)志物DCX免疫熒光染色，結(jié)果顯示兩種品系小鼠跑輪組海馬顆粒下層陽性細(xì)胞均較對照組增多。自由活動，錄像并采集數(shù)據(jù)10 min。新異物體識別實驗包括訓(xùn)練階段和測試階段2個過程，訓(xùn)練階段將小鼠均按統(tǒng)一朝向和位置放入曠場，讓其自由活動10 min，訓(xùn)練結(jié)束后放回飼養(yǎng)籠，1次/d，連續(xù)訓(xùn)練3 d。測試階段預(yù)先在曠場底部距離相鄰兩邊均為10 cm處放置2個物體，將小鼠背對物體放入曠場，自由活動10 min后放回飼養(yǎng)籠；1 h后用一新物體取代曠場底部的兩物體之一，同前放入小鼠，錄像并記錄其10 min內(nèi)的活動信息。1.3.5 Mo

27、rris水迷宮實驗 水迷宮宮體直徑90 cm，高45 cm。內(nèi)壁涂黑，宮體內(nèi)充滿自來水，水溫保持在(23± 2) 。逃生平臺直徑6 cm，高24 cm，置于宮體內(nèi)坐標(biāo)位置的第四象限中央，且低于水面1 cm。宮體水池正上方安裝固定連于Smart 3.0分析系統(tǒng)的攝像頭，進(jìn)行圖像和數(shù)據(jù)信息的采集。水迷宮被分為4個象限：Q 1、Q 2、Q 3和Q 4，其中Q 3為逃生平臺Q 5所在的目標(biāo)象限。實驗分為2個階段：訓(xùn)練階段和測試階段。訓(xùn)練階段將小鼠面向并靠近池壁隨機(jī)從4個不同象限放入水下，軟件記錄小鼠從入水到爬上平臺的游泳時間，此為逃避潛伏期。每只小鼠每天訓(xùn)練4次(分別從不同象限入水)，每次記

28、錄1 min，連續(xù)訓(xùn)練5 d。如果小鼠超過1 min仍找不到平臺，可人為引導(dǎo)其找到平臺并休息1 min。測試階段所有待測小鼠都從某一固定象限(目標(biāo)象限除外)面壁靠壁放入水中，軟件記錄1 min，觀察其逃生尋找安全平臺的過程。1.4 主要觀察指標(biāo) BALB/c和C57BL/6小鼠的平均自主運(yùn)動量。運(yùn)動后海馬DCX陽性細(xì)胞數(shù)。運(yùn)動后BALB/c和C57BL/6小鼠探索新異臂和識別新物體的能力變化。運(yùn)動后BALB/c和C57BL/6小鼠在Morris水迷宮內(nèi)的空間學(xué)習(xí)記憶能力變化。1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，實驗數(shù)據(jù)以±s表示，兩組間比較采用兩獨(dú)立樣本t 檢

29、驗，以P < 0.05為差異有顯著性意義。2 結(jié)果 Results 2.1 實驗動物數(shù)量分析 2.5月齡BALB/c和C57BL/6小鼠各60只，全部完成實驗進(jìn)入結(jié)果分析，無脫落。2.2 模型穩(wěn)定性 此課題重點(diǎn)借助自主跑輪運(yùn)動這種方法來說明運(yùn)動與不運(yùn)動對BALB/c和C57BL/6小鼠海馬神經(jīng)發(fā)生的影響，實驗采用的方法是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域相對成熟的方法7。2.3 BALB/c和C57BL/6小鼠自主運(yùn)動能力和海馬DCX表達(dá)變化 小鼠自主運(yùn)動能力檢測：VitalView數(shù)據(jù)采集結(jié)果顯示，BALB/c小鼠平均每天運(yùn)動量為(12.16±0.52) km，是C57BL/6小鼠的2.56倍(P

30、 < 0.001，圖2A)，提示BALB/c小鼠自主運(yùn)動能力優(yōu)于C57BL/6小鼠。海馬DCX表達(dá)：新生神經(jīng)元標(biāo)志物DCX免疫熒光染色結(jié)果表明，跑輪運(yùn)動4周后，BALB/c和C57BL/6小鼠海馬顆粒下層(subgranular zone，SGZ)陽性細(xì)胞較對照組增多(圖2B)，提示自主跑輪運(yùn)動能夠促進(jìn)BALB/c和C57BL/6小鼠海馬神經(jīng)發(fā)生。2.4 BALB/c和C57BL/6小鼠新異臂探索實驗分析結(jié)果 BALB/c和C57BL/6小鼠跑輪組探索新異臂的次數(shù)增多，在新異臂內(nèi)自由探索的時間和距離均明顯高于對照組小鼠(P < 0.001)，其中BALB/c小鼠自主運(yùn)動后在新異臂內(nèi)

31、自由探索的時間和距離分別較對照組增高1.03和1.21倍，C57BL/6小鼠自主運(yùn)動后在新異臂內(nèi)自由探索的時間和距離分別較對照組增高0.66和0.22倍(表1)，提表1 兩種品系小鼠自主運(yùn)動后新異臂探索實驗結(jié)果 (±s，n=10)Table 1 New arm test results between two kinds of mice after voluntary movement觀察指標(biāo)BALB/c小鼠C57BL/6小鼠對照組跑輪組對照組跑輪組新異臂內(nèi)探索距離(cm)462.62±37.301 022.70±29.35a346.84±46.0342

32、3.98±32.46ac新異臂內(nèi)探索時間(s)63.20±6.79128.49±7.10a57.31±7.7995.35±7.08a進(jìn)入新異臂的次數(shù)(次)26.00±3.1847.50±4.058.75±1.4012.75±1.88b表注：與各自對照組比較，aP < 0.01；與BALB/c小鼠跑輪組比較，bP < 0.05，cP < 0.01。表2 兩種品系小鼠自主運(yùn)動后新物體識別實驗結(jié)果 (±s，n=10)Table 2 New object recognition tes

33、t results between two kinds of mice after voluntary movement觀察指標(biāo) BALB/c小鼠C57BL/6小鼠對照組跑輪組對照組跑輪組新物體周圍探索的距離(cm)18.42±8.00168.56±22.30a22.58±8.4946.25±4.72ac新物體周圍探索的時間(s)2.89±0.7513.85±1.42a3.97±0.6810.35±0.69b識別新物體的次數(shù)(次)6.5±1.3521.4±2.08a4.20±1.077

34、.75±1.11ac表注：與各自對照組比較，aP < 0.05，bP < 0.01；與BALB/c小鼠跑輪組比較，cP < 0.05。表3 兩種品系小鼠自主運(yùn)動后水迷宮實驗結(jié)果 (±s，n=10)Table 3 Morris water maze test results between two kinds of mice after voluntary movement觀察指標(biāo) BALB/c小鼠C57BL/6小鼠對照組跑輪組對照組跑輪組到達(dá)平臺的潛伏期(s)29.88±2.2432.17±2.1936.12±3.1126.2

35、5±2.34a到達(dá)平臺的次數(shù)(次)2.83±0.752.50±0.561.60±0.342.80±0.33a在目標(biāo)象限的時間(s)15.09±1.7915.61±1.9112.30±0.3617.40±0.79a在目標(biāo)象限的距離(cm)236.73±24.66206.02±56.70208.26±20.17243.51±10.79經(jīng)過平臺的距離(cm)15.14±1.7013.66±1.5110.65±0.6522.67±0.

36、96b表注：與各自對照組比較，aP < 0.05，bP < 0.01。示自主運(yùn)動可以提高小鼠空間學(xué)習(xí)探索能力，新異臂探索實驗適于判定BALB/c和C57BL/6小鼠的空間學(xué)習(xí)探索能力。2.5 BALB/c和C57BL/6小鼠新物體識別實驗分析結(jié)果 BALB/c和C57BL/6小鼠跑輪組探索新物體的次數(shù)及在新物體周圍自由探索的時間和距離均明顯高于對照組小鼠(P < 0.05)，且運(yùn)動后BALB/c小鼠探索新物體次數(shù)及圍繞新物體探索的距離約是C57BL/6小鼠的3倍(P < 0.05)，見表2。表明自主運(yùn)動促使BALB/c和C57BL/6小鼠學(xué)習(xí)探索能力提高，新物體識別實驗

37、適用于自主運(yùn)動后BALB/c和C57BL/6小鼠學(xué)習(xí)探索能力的行為學(xué)研究，其中BALB/c小鼠的效果更好。2.6 BALB/c和C57BL/6小鼠水迷宮實驗分析結(jié)果 水迷宮訓(xùn)練學(xué)習(xí)5 d后，C57BL/6跑輪組尋找平臺的潛伏期較對照組明顯縮短(P < 0.05)，到達(dá)平臺次數(shù)、在目標(biāo)象限探尋的時間和距離較對照組均明顯增加(P < 0.05)。但是，BALB/c跑輪組尋找平臺的潛伏期、到達(dá)平臺次數(shù)以及在目標(biāo)象限和平臺區(qū)探索的距離與對照組相比差異均無顯著性意義(表3)。提示自主運(yùn)動后BALB/c小鼠可能不適合應(yīng)用水迷宮實驗檢測其空間學(xué)習(xí)記憶能力的變化。3 討論 Discussion海馬

38、是學(xué)習(xí)記憶的主要腦區(qū)，其結(jié)構(gòu)受損會導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶功能障礙，產(chǎn)生相關(guān)的行為學(xué)改變。從整體水平上研究學(xué)習(xí)記憶的常用手段是制備動物模型。大動物模型(如猴子)最能反應(yīng)人類的真實狀態(tài)，但價格昂貴，飼養(yǎng)條件要求較高，難以實現(xiàn)；小動物(如小鼠)較容易獲得和飼養(yǎng)，常被用作學(xué)習(xí)記憶相關(guān)行為學(xué)研究的模型。然而，在人類長期培育過程中實驗小鼠已分化為具有不同的生理特性的諸多品系(如C57BL、BALB/c、DBA、ICR和昆明小鼠等)，需要根據(jù)研究目的進(jìn)行品系選擇。因此，在制備學(xué)習(xí)記憶相關(guān)行為學(xué)研究的動物模型時，小鼠品系的選擇成為影響實驗結(jié)果可信度的關(guān)鍵因素。目前，關(guān)于學(xué)習(xí)記憶行為學(xué)研究的小鼠模型報道很 多8-11，但

39、是自主跑輪運(yùn)動后小鼠學(xué)習(xí)記憶的行為學(xué)指標(biāo)變化在不同品系間是否存在差異及其程度仍需進(jìn)一步研究證實。BALB/c和C57BL/6小鼠是基礎(chǔ)研究中常用的、遺傳背景差異較大的兩類近交系小鼠12，且每種品系內(nèi)部遺傳特性穩(wěn)定，個體間比較均勻相似，實驗反應(yīng)比較規(guī)則、整齊，重復(fù)性較好13，此次實驗以目前實驗室常用的BALB/c和C57BL/6小鼠為實驗動物，研究自主運(yùn)動對小鼠海馬神經(jīng)發(fā)生的影響及其學(xué)習(xí)記憶相關(guān)行為學(xué)指標(biāo)的差異。VitalView數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄小鼠自主跑輪運(yùn)動4周，分析結(jié)果得知BALB/c小鼠平均每天運(yùn)動量為(12.16±0.52) km，是C57BL/6小鼠的2.56倍，這與Fer

40、nandes等14的研究結(jié)果一致，說明C57BL/6小鼠的自主運(yùn)動量本身較低。諸多研究表明自主運(yùn)動能夠促進(jìn)成年小鼠海馬齒狀回(Dentate gyrus, DG)區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞增殖，增加新生神經(jīng)元的數(shù)目15-19。免疫熒光染色結(jié)果顯示，自主運(yùn)動后BALB/c和C57BL/6小鼠海馬新生神經(jīng)元標(biāo)記物DCX陽性細(xì)胞較對照組增多，提示自主跑輪運(yùn)動能夠促進(jìn)BALB/c和C57BL/6小鼠海馬神經(jīng)發(fā)生。神經(jīng)發(fā)生是海馬發(fā)揮學(xué)習(xí)記憶功能的重要事件，關(guān)于海馬功能的研究方法很多，行為學(xué)實驗是常用方法之一。于是，作者借助實驗室常用的新異臂探索實驗、新物體識別實驗和Morris水迷宮實驗檢測自主運(yùn)動后BALB/c和C

41、57BL/6小鼠學(xué)習(xí)記憶行為學(xué)指標(biāo)的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動后BALB/c和C57BL/6小鼠探索新異臂和新物體的次數(shù)、在新異臂內(nèi)和圍繞新物體探索的時間和距離均較對照組增多；但是BALB/c小鼠的探索能力優(yōu)于C57BL/6小鼠，說明提示自主運(yùn)動促進(jìn)小鼠海馬神經(jīng)發(fā)生，提高其空間學(xué)習(xí)探索能力，新異臂探索實驗和新物體識別實驗適用于判定運(yùn)動后BALB/c和C57BL/6小鼠空間學(xué)習(xí)探索能力，且BALB/c小鼠的效果更好，這可能與BALB/c小鼠自主活動量高有關(guān)。Morris水迷宮實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，C57BL/6跑輪組尋找平臺的潛伏期較對照組明顯縮短，到達(dá)平臺次數(shù)、在目標(biāo)象限探尋的時間和距離較對照組均明顯增加；

42、而BALB/c跑輪組尋找平臺的潛伏期、到達(dá)平臺次數(shù)以及在目標(biāo)象限和平臺區(qū)探索的距離與對照組相比均無統(tǒng)計學(xué)差異。同樣，有學(xué)者研究證明BALB/c小鼠在Morris水迷宮訓(xùn)練過程中學(xué)習(xí)記憶能力沒有明顯提高，游泳距離和速度均很低，基本處于一種無探索狀態(tài)13，20-22；而C57BL/6小鼠訓(xùn)練后尋找逃生平臺的潛伏期明顯縮短，到達(dá)平臺的次數(shù)增多23-26。這說明自主運(yùn)動促進(jìn)BALB/c和C57BL/6小鼠海馬神經(jīng)發(fā)生，提高其空間學(xué)習(xí)記憶能力，但要利用Morris水迷宮實驗檢測運(yùn)動后學(xué)習(xí)記憶行為學(xué)指標(biāo)的變化選擇C57BL/6小鼠比較科學(xué)、合理。綜上所述，自主跑輪運(yùn)動能夠促進(jìn)BALB/c和C57BL/6小

43、鼠海馬神經(jīng)發(fā)生，二者均可作為自主運(yùn)動后學(xué)習(xí)記憶行為學(xué)研究的動物模型，但在不同的行為學(xué)實驗中其行為學(xué)指標(biāo)并不完全一致。新異臂探索和新物體識別實驗?zāi)軌蛴糜跈z測運(yùn)動后BALB/c和C57BL/6小鼠學(xué)習(xí)記憶能力，其中BALB/c探索學(xué)習(xí)能力優(yōu)于C57BL/ 6小鼠，但利用Morris水迷宮實驗檢測運(yùn)動后小鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力的變化優(yōu)先選擇C57BL/6小鼠。因此，在實際研究中選擇動物模型和實驗方法時需要取其優(yōu)避其弊，以確保實驗數(shù)據(jù)的可信度和結(jié)論的科學(xué)性。致謝：非常感謝山西醫(yī)科大學(xué)人體解剖教研室提供科研平臺，感謝各位老師在課題研究過程中給予的指導(dǎo)和幫助。作者貢獻(xiàn)：第一、五作者負(fù)責(zé)課題設(shè)計，第四作者評估、

44、審校課題、提供實驗平臺，第二、三作者收集資料，第一、二、五作者執(zhí)行課題實施，第一作者成文，第五作者審校并對文章負(fù)責(zé)。利益沖突：所有作者共同認(rèn)可文章無相關(guān)利益沖突。倫理問題：實驗過程中對動物的處置符合我國相關(guān)動物倫理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的要求。文章查重：文章出版前已經(jīng)過CNKI反剽竊文獻(xiàn)檢測系統(tǒng)進(jìn)行3次查重。文章外審：本刊實行雙盲外審制度，文章經(jīng)國內(nèi)小同行外審專家審核，符合本刊發(fā)稿宗旨。作者聲明：文章第一作者對研究和撰寫的論文中出現(xiàn)的不端行為承擔(dān)責(zé)任。論文中涉及的原始圖片、數(shù)據(jù)(包括計算機(jī)數(shù)據(jù)庫)記錄及樣本已按照有關(guān)規(guī)定保存、分享和銷毀，可接受核查。文章版權(quán)：文章出版前雜志已與全體作者授權(quán)人簽署了版權(quán)相關(guān)協(xié)議

45、。4 參考文獻(xiàn) References1 Ji JF, Ji SJ, Sun R, et al. Forced running exercise attenuates hippocampal neurogenesis impairment and the neurocognitive deficits induced by whole-brain irradiation via the BDNF-mediated pathway. Biochem Biophys Res Commun. 2014; 443(2): 646-651.2 Blackmore DG, Golmohammadi MG,

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