豐富環(huán)境對(duì)大鼠學(xué)習(xí)與記憶的影響

豐富環(huán)境對(duì)大鼠學(xué)習(xí)與記憶的影響作者:

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不同階段豐富環(huán)境對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶的影響.研究目的和意義人們?cè)絹碓疥P(guān)注健康，也開始注重生命的質(zhì)量,而如何提高生命周期中各階段的表現(xiàn)與人類現(xiàn)在的關(guān)注點(diǎn)密切相關(guān)。基于此，本次研究聚焦于在生命不同階段進(jìn)行豐富環(huán)境暴露對(duì)動(dòng)物學(xué)習(xí)和記憶產(chǎn)生的影響，來研究各階段豐富環(huán)境暴露對(duì)動(dòng)物行為的改變及其機(jī)制。讓我們對(duì)生命各階段的發(fā)展有進(jìn)一步的了解，為我們提高認(rèn)知能力提供理論基礎(chǔ)，從而指導(dǎo)人類各階段生命質(zhì)量的改善。.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀個(gè)體的表現(xiàn)型受到基因型和環(huán)境的共同作用，環(huán)境在個(gè)體成長(zhǎng)過程中起到至關(guān)重要的作用，豐富環(huán)境和貧乏環(huán)境對(duì)生命個(gè)體的成長(zhǎng)具有不同的影響。而豐富環(huán)境含有多種因素，可以刺激動(dòng)物的各種感官，增加大腦信息的輸入，提高運(yùn)動(dòng)能力［1］。因此，在疾病方面，豐富環(huán)境對(duì)老年病的影響，如阿爾茲海默癥，隨著年齡,我們的認(rèn)知能力逐漸下降，在對(duì)動(dòng)物的研究中發(fā)現(xiàn)，豐富環(huán)境對(duì)阿爾茲海默癥起到一定程度的積極作用［2］;妊娠期間環(huán)境的豐富性可以減少胎兒的行為缺陷和異常的突觸結(jié)構(gòu)［3］。除此之外，在各種神經(jīng)和精神疾病的動(dòng)物模型中，包括帕金森癥、中風(fēng)、創(chuàng)傷性腦損傷、癲癇、多發(fā)性硬化癥、抑郁癥、精神分裂癥和自閉癥譜系障礙在內(nèi)的動(dòng)物模型的行為、細(xì)胞和分子缺陷都有所改善［1］。有研究表明豐富環(huán)境對(duì)記憶增強(qiáng)起到重要作用，可以改變海馬長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)［45］;豐富環(huán)境是經(jīng)驗(yàn)依賴可塑性形成的主要因素，在腦損傷方面起到重要作用［6］,對(duì)初級(jí)聽皮層損傷也可以起到改善的作用［7］;最新的研究指出，在剛剛成年期的豐富的體質(zhì)環(huán)境和社交環(huán)境會(huì)減少強(qiáng)迫性尼古丁依賴和修復(fù)神經(jīng)性損傷8］?？傊谏芷诓煌A段進(jìn)行不同程度的豐富環(huán)境暴露，在我們行為或神經(jīng)方面會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

.研究?jī)?nèi)容研究大鼠在青少年(2month)和老年期(24month)和整個(gè)生命周期(2-24month)進(jìn)行豐富環(huán)境暴露，與對(duì)照組動(dòng)物在行為分子等方面的差異性。同時(shí)選擇正常飼養(yǎng)環(huán)境的動(dòng)物做對(duì)照。在行為方面，主要涉及動(dòng)物精細(xì)差異的行為學(xué)，如水迷宮，新物體識(shí)別,八臂水迷宮等。我們會(huì)記錄海馬腦區(qū)的LTP,檢測(cè)動(dòng)物的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)以及大鼠聽皮層的頻率分辨能力。在分子方面，mGluR5對(duì)LTP有重要影響，為更好的了解豐富環(huán)境影響學(xué)習(xí)記憶的機(jī)制，會(huì)選擇對(duì)mGluR5進(jìn)行檢測(cè)。.研究方案本次實(shí)驗(yàn)將動(dòng)物分為四組:青少年期一個(gè)月暴露(YEE),老年期一個(gè)月暴露(agedAEE,),一生暴露組(LEE),對(duì)照組(CON)。4組動(dòng)物同時(shí)在24個(gè)月的時(shí)候進(jìn)行檢測(cè)。新異物體識(shí)別自發(fā)的物體識(shí)別記憶是動(dòng)物的一種本能,它利用嚙齒類動(dòng)物先天喜歡接近和探索新奇物體的本能來檢測(cè)動(dòng)物的識(shí)別記憶。新異物體識(shí)別任務(wù)是一種記憶識(shí)別任務(wù)，通過比較當(dāng)前刺激和先前存儲(chǔ)信息的異同來測(cè)量感官學(xué)習(xí)和記憶。在樣本記憶獲取階段，放入兩個(gè)相同的物體，觀測(cè)大鼠探索物體的時(shí)間，在識(shí)別測(cè)試階段，將其中的一個(gè)熟悉物體換成新的，觀測(cè)大鼠的探索熟悉物體和新異物體的時(shí)間差異［9］。八臂水迷宮該行為學(xué)檢測(cè)主要依據(jù)Corteseel.等人的研究［5］。這項(xiàng)任務(wù)需要1天的適應(yīng)，接下來是4天的訓(xùn)練。老鼠每天被給予3次試驗(yàn)，每次試驗(yàn)持續(xù)90秒,直到動(dòng)物發(fā)現(xiàn)了這個(gè)平臺(tái)。如果老鼠在90秒之內(nèi)找到了這個(gè)平臺(tái)，它就可以在這個(gè)平臺(tái)上坐上10秒鐘,然后離開迷宮。在trial1(兩個(gè)trial之間的時(shí)間間隔為30min)之后，老鼠被晾干，然后放回籠子里，直到所有的老鼠都進(jìn)行trial1,然后

trial2和3是按照同樣的順序進(jìn)行的。適應(yīng)性訓(xùn)練是通過一個(gè)可見的平臺(tái)（平臺(tái)上的方旗標(biāo)志）且打開8個(gè)臂中的2個(gè)臂。每個(gè)trial開始之前，老鼠被安置在迷宮的中心。第1-3天的訓(xùn)練是對(duì)參考記憶的測(cè)試，所有的8個(gè)臂都打開，且平臺(tái)隱藏在一個(gè)目標(biāo)臂中。在每次trial開始的時(shí)候，這些動(dòng)物被放置在空臂的末端，這個(gè)位置在每天開始之前就被確定下來，并且每天被放置的位置都不同。在第4天,消通過反向訓(xùn)練檢測(cè)記憶的靈活性和存儲(chǔ)，隱藏的平臺(tái)在一個(gè)新臂中（與1—3天訓(xùn)練目標(biāo)臂不同的另一個(gè)臂），計(jì)算進(jìn)入錯(cuò)誤臂的次數(shù)（靈活性）和再次進(jìn)入1-3天目標(biāo)臂的次數(shù)（存儲(chǔ)）。LTP記錄選擇海馬記憶通路，高頻電刺激記錄海馬的LTP反應(yīng)。每一組動(dòng)物記錄出各自的基線，然后分別記錄刺激后0min、30min、6Omin的反應(yīng)強(qiáng)度。整個(gè)記錄都在聲音屏蔽間內(nèi)進(jìn)行。mGluR5檢測(cè)取四組動(dòng)物的海馬進(jìn)行切片，為了保證每一組動(dòng)物蛋白質(zhì)收集的數(shù)量，所以每只動(dòng)物至少有2—3張切片。每一組至少3-4只動(dòng)物。.預(yù)期結(jié)果與分析根據(jù)之前相關(guān)的研究，本次實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的結(jié)果可能不止一種，在這里主要展示一種可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分為四組：青少年期一個(gè)月暴露（YEE）,老年期一個(gè)月暴露（agedAEE,）,一生暴露組（LEE），對(duì)照組（CON）。新異物體識(shí)別LEE和YEE組表現(xiàn)高于AEE,但三組動(dòng)物表現(xiàn)都與對(duì)照組有差異。同時(shí)LEE組要好于YEE組。八臂水迷宮在第一天的訓(xùn)練中LEE組的表現(xiàn)要由于其他三組,但隨著時(shí)間的增加，LEE組YEE組AEE組表現(xiàn)逐漸相同，略高于對(duì)照組。

LTP記錄EE組動(dòng)物會(huì)顯示增強(qiáng)的長(zhǎng)時(shí)程記憶能力，但EE三組動(dòng)物相比較，LEE組會(huì)比其他兩組LTP增強(qiáng)的更多。mGluR5檢測(cè)EE組mGluR5蛋白質(zhì)表達(dá)增強(qiáng)，這與它們的行為學(xué)的表現(xiàn)一致。LEE組動(dòng)物的mGluR5表達(dá)量最多。結(jié)果分析通過以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，豐富環(huán)境暴露對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶的影響是終生的，且在任何階段進(jìn)行暴露，都會(huì)對(duì)大鼠的學(xué)習(xí)記憶產(chǎn)生影響。一直暴露在豐富環(huán)境中學(xué)習(xí)記憶能力可能會(huì)高于同齡人。.參考文獻(xiàn).HannanAJ.Environmentalenrichmentandbrainrepair:harnessingthetherapeuticeffectsofcognitivestimulationandphysicalactivitytoenhanceexperience-dependentplasticity.Neuropathologyandappliedneurobiology2014;40(1):13-25doi： 10.1111/nan.12102[pub1ishedOnlineFirst:EpubDate]|..BlazquezG,CaneteT,TobenaA,etal.CognitiveandemotionalprofilesofagedAlzheimer'sdisease(3xTgAD)mice:effectsofenvironmentalenrichmentandsexualdimorphism.Behaviouralbrainresearch2014；268:185-201doi:10.1016/j.bbr.2014.04.008[pub1ishedOnlineFirst:EpubDate]|.LiM,WangM,DingS,etal.Environmenta1EnrichmentduringGestationImprovesBehaviorConsequencesandSynapticPlasticityinHippocampusofPrenatal-StressedOffspringRats.Actahistochemicaetcytochemica2012;45(3):157—66doi：10.1267/ahc.11054[publishedOnlineFirst:EpubDate]|.FosterTC,GagneJ,MassicotteG.Mechanismofalteredsynapticstrengthduetoexperience:relationtolong-termpotentiation.Brainresearch1996;736(1-2):243—50CorteseGP,OlinA,O'RiordanK,etal.Environmen

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