1、原理和意義

1981年，英國心理學(xué)家Morris**設(shè)計(jì)應(yīng)用了這種水迷宮來研究大鼠大腦學(xué)習(xí)記憶機(jī)制。1984年，Morris對(duì)原實(shí)驗(yàn)程序進(jìn)行了充實(shí)、改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大鼠游泳路徑的自動(dòng)化追蹤和分析，變化了訓(xùn)練程序以檢測(cè)空間記憶的不同方面，發(fā)展了非空間界定學(xué)習(xí)的程序。雖然起初的實(shí)驗(yàn)對(duì)象為大鼠，但此后該迷宮系統(tǒng)成為評(píng)估嚙齒類動(dòng)物空間學(xué)習(xí)和記憶能力的經(jīng)典程序，廣泛運(yùn)用于神經(jīng)生物學(xué)、藥學(xué)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究中。

2、優(yōu)點(diǎn)

①由于對(duì)年齡相關(guān)性空間記憶損害有可靠的敏感性，Morris水迷宮是判斷老年小鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力的特別有用的工具。②驅(qū)動(dòng)動(dòng)物逃避的是水刺激，而不需要食物和水的剝奪[7a]。因此，避免了剝奪食物和水后給實(shí)驗(yàn)動(dòng)物帶來的新陳代謝方面的問題，而這方面問題對(duì)某些品系的動(dòng)物來說可能是危險(xiǎn)的。③動(dòng)物不必接受電擊[7a]，這在那些食欲促進(jìn)任務(wù)（appetitive tasks）如輻射狀迷宮和T迷宮中是常規(guī)的要求。④可以消除氣味線索[7a]。⑤能提供較多的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，系統(tǒng)**地考察實(shí)驗(yàn)動(dòng)物空間認(rèn)知加工的過程，客觀地反映其認(rèn)知水平。⑥將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的學(xué)習(xí)記憶障礙和感覺、運(yùn)動(dòng)缺陷等分離開來，減少它們對(duì)學(xué)習(xí)記憶過程檢測(cè)的干擾。⑦既可以檢測(cè)空間參考記憶又可以檢測(cè)空間工作記憶。在用固定平臺(tái)測(cè)試小鼠的空間參考記憶后再將平臺(tái)的位置改為不固定，就可檢測(cè)它們的工作記憶能力[11]。顯然，尋找不固定平臺(tái)的認(rèn)知過程要復(fù)雜一些，需要?jiǎng)游飳?duì)時(shí)間和空間上的分離信息加以整合和判斷。⑧操作簡(jiǎn)便，數(shù)據(jù)誤差較小。

3、不足

①由于需要監(jiān)視系統(tǒng)及分析軟件，只有少數(shù)裝備較好的實(shí)驗(yàn)室可以開展工作。②實(shí)驗(yàn)程序的設(shè)計(jì)需要考慮的因素較多，同時(shí)需要實(shí)驗(yàn)者具備一定的神經(jīng)生理學(xué)、認(rèn)知生理學(xué)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方面的知識(shí)，給實(shí)驗(yàn)的開展和結(jié)果的解釋帶來困難，同時(shí)也限制了該迷宮的深入廣泛的應(yīng)用。③由于體力消耗太大，體溫也喪失過多，年老體弱鼠完成任務(wù)較困難。④并非所有鼠株都適合于Morris迷宮測(cè)試，如BALB/c不能學(xué)會(huì)該任務(wù)（成績(jī)并不隨天數(shù)的增加而進(jìn)步[1]），129/SvJ的學(xué)習(xí)成績(jī)也偏差。⑤個(gè)體間的成績(jī)差異巨大。⑥某些株，如129/SvJ株的小鼠由于有年齡相關(guān)性視路病變(visual pathology)，在衰老時(shí)完成以視覺為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)記憶任務(wù)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)困難。在C57BL/6株，由于嚴(yán)重的禿頭癥（alopecia）存在，可能使某些小鼠產(chǎn)生抑郁，加上潰瘍性皮炎，*終可能影響小鼠的游泳能力而影響實(shí)驗(yàn)成績(jī)[5]。⑦對(duì)輕微的學(xué)習(xí)記憶能力的減退，該迷宮程序可能不敏感[16]。⑧將動(dòng)物浸入水中可能引起***或其它應(yīng)激效應(yīng)。后者與腦損害或藥理學(xué)操作間的相互作用具有不確定性[7a]。⑨經(jīng)過自動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)的操作仍需要借助于手工才能完成，這可能使實(shí)驗(yàn)變得一些乏味[7a]。⑩所占實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地過大。

4、注意事項(xiàng)

①小鼠完成該任務(wù)的方式與大鼠不完全相同。所以，用于評(píng)價(jià)大鼠在該任務(wù)中的一些指標(biāo)并不適用于評(píng)價(jià)小鼠。例如，在探索實(shí)驗(yàn)（probe trial）中，在原目標(biāo)象限所游泳的距離或所花的時(shí)間（用于判斷大鼠短期記憶力的典型指標(biāo)）用于小鼠通常是不合適的[5]。而代替的參數(shù)，穿過原平臺(tái)位置的次數(shù)，可能就是一個(gè)更敏感的指標(biāo)[5,6]。
②比較而言，在Morris水迷宮中，小鼠（C57BL/6株）的成績(jī)沒有大鼠好（Long-Evans株）[40,41]。這并不是因?yàn)樾∈蟮目臻g學(xué)習(xí)記憶能力差，而是在游泳池內(nèi)小鼠的空間學(xué)習(xí)能力可能受到某些非空間因素的阻礙，如游泳的路徑不直，游泳時(shí)昂頭更劇[41]。為此，有人認(rèn)為[41]：a. 在以水為基礎(chǔ)的任務(wù)中，不要將小鼠的成績(jī)與大鼠的成績(jī)匹配（match），否則會(huì)引起混淆。但是，如果熟知了任務(wù)的局限性，該任務(wù)還是可用于小鼠的檢測(cè)；b. 在陸地（dry-land）任務(wù)中，尤其是動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)性（locomotion）受到臂的限制的任務(wù)中，小鼠的成績(jī)應(yīng)該與大鼠的成績(jī)匹配；c. 小鼠表現(xiàn)出的可以和大鼠比較的行為值得進(jìn)一步研究，因?yàn)樵摬町愑兄诶斫庠诳臻g行為中所使用的種屬特異性策略的不同。
③就小鼠而言，在Morris水迷宮中不同株的小鼠的學(xué)習(xí)記憶成績(jī)差異巨大。例如，C57BL/6J、CD-1和DBA/2小鼠是優(yōu)良的學(xué)習(xí)者，而BALB/c小鼠不能學(xué)會(huì)該任務(wù)[1]，如圖2。所以，事先要對(duì)自己所用的小鼠是否適合于Morris水迷宮檢測(cè)進(jìn)行評(píng)價(jià)。但各株在Morris水迷宮中學(xué)習(xí)成績(jī)的好壞可能是相對(duì)的，要視所使用的程序而定。例如在C57BL/6J和129T2/Sv株小鼠間，在標(biāo)準(zhǔn)的空間參考記憶程序中（試驗(yàn)期平臺(tái)的位置恒定），兩株有同樣好的成績(jī)，但在逐步式學(xué)習(xí)（stepwise learning）程序中，C57BL/6J株在各學(xué)習(xí)階段內(nèi)的成績(jī)都比129T2/Sv株差，而在集中空間學(xué)習(xí)（massed spatial learning）程序中（平臺(tái)的位置每天改變），C57BL/6J株的成績(jī)又要好于129T2/Sv株[34a]。
④對(duì)于水池的大小，Morris*初（1981年）用于大鼠的水池是直徑1.32米、高為0.6米，但后來（1984年）改為直徑2.14米 、高0.4米[7a]。對(duì)于小鼠的實(shí)驗(yàn)水池，文獻(xiàn)中介紹的迷宮直徑差異巨大，小到0.6米, 大到2.0米[34]。一般而言，過小的水池使小鼠爬上平臺(tái)的偶然性增加，任務(wù)難度減小。
⑤Morris水迷宮用于大鼠的水溫為26 ± 1℃[7a]，但用于小鼠的水溫一般較低（18~22℃[66]）。近年來，文獻(xiàn)中提及的水溫有逐漸增加的趨勢(shì)，一些已達(dá)到25℃[40]或26℃[11]甚至28℃。但過高的水溫容易使小鼠產(chǎn)生漂浮（floating）而不急于游泳來尋找平臺(tái)，至少對(duì)某些株是這樣，如昆明小鼠和SAM小鼠。不過，過低的水溫又可使小鼠體溫喪失過快而對(duì)健康有害。我們對(duì)青年昆明小鼠進(jìn)行了水溫對(duì)迷宮成績(jī)影響的觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)27~28℃組的小鼠成績(jī)*差，而17~18℃組和21~22℃組小鼠的學(xué)習(xí)成績(jī)沒有區(qū)別，所以，我們推薦的水迷宮實(shí)驗(yàn)用21~22℃水。
⑥早期文獻(xiàn)中幾乎一致提到水中要加入牛奶等已使水混濁來掩蓋平臺(tái)，但近期文獻(xiàn)很少提及這樣，除非出于圖像監(jiān)視目的的需要。這是因?yàn)槭笤谟斡緯r(shí)頭上仰，其視野朝上，無論水是否透明，它都不能看到水下平臺(tái)。再者，老年體弱動(dòng)物在游泳過程中可能會(huì)溺水，加入水的物質(zhì)可能增大小鼠游泳時(shí)的阻力。
⑦到目前為止，雖然文獻(xiàn)中提到了紛繁復(fù)雜的評(píng)價(jià)指標(biāo)，但對(duì)這些指標(biāo)并沒有進(jìn)行很好的特征化。例如，游泳速度明顯是運(yùn)動(dòng)能力的指標(biāo)，路徑長(zhǎng)度又受游泳速度和游泳時(shí)間（潛伏期）的雙重影響，理論上不應(yīng)該是判斷認(rèn)知能力的很好指標(biāo)。所以，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)所反映的行為性質(zhì)需要進(jìn)行探討，解釋這些指標(biāo)時(shí)要慎重。單用潛伏期作為指標(biāo)也許不能提供有關(guān)空間學(xué)習(xí)的足夠信息[58]。因?yàn)橛斡舅俣瓤煲膊⒎且馕秾W(xué)習(xí)效率就高[34]。所以，當(dāng)判斷株間空間學(xué)習(xí)能力的差異時(shí)，僅用潛伏期做指標(biāo)可能會(huì)被誤導(dǎo)[34]。此外，用4株小鼠來比較它們?cè)谟斡揪嚯x、潛伏期和游泳速度之間的差異，發(fā)現(xiàn)C57BL小鼠的游泳距離*短，BALB/c小鼠的游泳速度和潛伏期并不隨訓(xùn)練次數(shù)的增加而成績(jī)提高，但它的游泳距離卻有進(jìn)行性下降，且與其它組間無明顯差異[59]。不過，*近的一項(xiàng)研究表明，與C57BL/6N小鼠相比，即使以游泳距離作為指標(biāo)，BALB/c小鼠也不能學(xué)會(huì)該任務(wù)[58]。但無論如何，游泳距離仍被視為是可能比潛伏期更可靠的參數(shù)[34]。
⑧無論有無空間線索存在，在前幾次訓(xùn)練中都可發(fā)現(xiàn)找到水下平臺(tái)的潛伏期隨實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加而下降。無空間線索組的下降可能是由于動(dòng)物學(xué)會(huì)了遠(yuǎn)離池邊游泳（克服了趨觸性），從而增加了它們隨機(jī)接觸平臺(tái)的機(jī)會(huì)[7a]。若動(dòng)物不能即時(shí)克服趨觸性，提示它可能過于焦慮或確實(shí)有學(xué)習(xí)記憶障礙。
⑨在反向空間任務(wù)中，動(dòng)物的學(xué)習(xí)是非?？焖俚?。按照Morris的觀點(diǎn)[7a]，僅將平臺(tái)移到對(duì)側(cè)象限但不改變空間線索的位置并不能確切地稱為反向（reversal）程序（象上面所稱的那樣[11]）。因?yàn)楫?dāng)平臺(tái)移動(dòng)位置時(shí)，遠(yuǎn)處房間內(nèi)線索的同中心（allocentric）空間關(guān)系并未改變。動(dòng)物只要學(xué)習(xí)新的平臺(tái)位置而不需要完全重排線索關(guān)系[7a]。
⑩標(biāo)識(shí)平臺(tái)任務(wù)是Morris為了確定腦損害或**引起的大鼠定位航行損害不是由動(dòng)機(jī)和感覺運(yùn)動(dòng)受累造成而設(shè)計(jì)的[7a]。應(yīng)用于小鼠后，多用于測(cè)定小鼠確定位置變化的可見平臺(tái)的能力（一種非空間學(xué)習(xí)記憶能力），實(shí)際上還可同時(shí)檢測(cè)小鼠的視敏度及游泳能力。多數(shù)情況下被安排在定位航行試驗(yàn)結(jié)束的次日進(jìn)行。我們認(rèn)為安排在定位航行試驗(yàn)之前進(jìn)行可以提供動(dòng)物水中有供逃生平臺(tái)的信息，從而加快了小鼠學(xué)會(huì)定位航行任務(wù)的進(jìn)度，在某些要求動(dòng)物行為要盡可能一致的情況下還可達(dá)到篩選動(dòng)物的目的。