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Novel Object Recognition新物體識別實驗
Novel Object Recognition新物體識別實驗
Novel Object Recognition新物體識別實驗于1988年被引入，作為一種評估嚙齒動物區(qū)分新事物和熟悉事物的能力的方法,，最終成為在各種實驗條件下測試嚙齒類動物物體記憶的常用方法,。嚙齒類動物對新事物的探索偏好，表明熟悉的事物存在于記憶中,，因此不需要對熟悉的事物進(jìn)行重復(fù)的探索,，這種合理性支撐新物體識別實驗成為評估動物記憶功能的一種有效行為范式。
該實驗通常由三個階段組成,。第一階段讓動物熟悉測試環(huán)境,。第二階段，將動物放置在同一室內(nèi)并暴露于兩個相同的物體中（即AA）,。最后,，在測試階段，將動物放置在同一室內(nèi)并暴露于兩個不同的物體中（將原來的一個物體更換為不同的物體,，即AB）,，分析動物對兩個物體的探索行為。本實驗測量并比較實驗組和對照組在探索一個新物體和一個熟悉物體所花費的時間差異,。
新物體識別實驗的典型實驗范式如下：
1. 實驗材料準(zhǔn)備
a. 70%(v/v)乙醇（用于清潔受試者之間的儀器）
b. 大/小鼠曠場箱,，（圓形或方形均可），尺寸不宜過大,，建議大鼠40×40cm,，小鼠25×25cm
c. 兩個一樣的物體,，一個不同的物體（即新物體,，應(yīng)與另兩個物體在大小/尺寸上相似，但有明顯不同）
d. 高清攝像機,、三腳架,，建議選擇Basler單色/彩色工業(yè)相機。
e. 計算機和視頻追蹤軟件如EthoVision XT,，使用Noldus EthoVision XT軟件直接控制攝像機,，并支持實時采集分析數(shù)據(jù),。軟件從視頻材料中識別大/小鼠，追蹤其運動軌跡,，分析統(tǒng)計運動相關(guān)參數(shù),。
2. 適應(yīng)環(huán)境階段
a. 在開始測試之前，應(yīng)該讓動物提前3天適應(yīng)曠場環(huán)境,。
b. 每天將動物從動物房轉(zhuǎn)移到測試間,，先用60分鐘熟悉測試間環(huán)境
c. 在測試間放置60分鐘后，將動物放入曠場中10分鐘,，以熟悉曠場環(huán)境
d. 之后2天內(nèi),，重復(fù)以上兩個步驟
3. 熟悉物體階段
a. 第4天，在曠場中放入兩個一樣的物體（即AA）,，放在曠場的左上側(cè)和右下側(cè)（對稱位置）,。應(yīng)保證將物體固定在曠場上，不能被動物移動或推到,；物體的高度應(yīng)保證動物不能輕易爬上,。
b. 將動物從動物房轉(zhuǎn)移到測試間內(nèi)60分鐘
c. 打開EthoVision XT軟件和攝像機，在軟件里設(shè)置動物編號ID,，實驗流程,；
d. 將動物放入曠場中10分鐘，使用EthoVision XT進(jìn)行錄制（注意將動物放在中心位置,，位置對兩個物體沒有偏向性,，之后人員快速撤離）
e. 使用70%乙醇清洗曠場設(shè)備和周邊環(huán)境，去除氣味信息,。
f. 更換其他組別的動物,，重復(fù)以上步驟
4. 識別測試階段
從含兩個箱體物體的曠場中取出動物，1h后進(jìn)行正式測試（此間隔時間也可適當(dāng)增加,，如3h,、6h、12h或24h,，間隔越長,，動物識別能力越差）
a. 用一個新物體替換一個熟悉的物體
b. 打開EthoVision XT軟件和攝像機，設(shè)置試驗程序
c. 將動物轉(zhuǎn)移至測試間60分鐘,，之后放入曠場中,，使用EthoVision XT錄制分析3-5分鐘（放入方法如上階段所述，測試時間不宜過長,，因為在較長的時間內(nèi),，新物體會變得越來越熟悉）
d. 將動物從曠場中取出放回動物房，使用70%乙醇清洗曠場設(shè)備和周邊環(huán)境,，去除氣味信息
e. 更換其他動物,，重復(fù)以上步驟
5. 分析數(shù)據(jù)
a. 使用EthoVision XT軟件自動識別動物探索新舊物體的時間,，探索行為定義為：動物鼻子朝向該物體，且鼻尖距離該物體2厘米以內(nèi),。（注意：動物路過物體或者爬上物體玩耍不屬于探索行為）
b. 對新物體的探索時間-N,，對熟悉物體的探索時間-F，分析方法有很多,，如DR（discrimination ratio）= N/(N+F),，DR值超過50%或更高，則表示動物對新物體的興趣更大,；DR值為50%或更低則表示動物對新物體沒有偏好,，因此表示對熟悉物體的記憶不足。
c. 除了測量探索時間外,，還可以測量其他指標(biāo)用于評估運動行為,，如探索物體的潛伏期、探索的次數(shù),、運動速度和距離等,。
注：需要注意的是，認(rèn)知功能可能影響運動行為,，運動功能的差異也可能影響記憶測試和動物辨別物體的能力,。該試驗常用于研究衰老對記憶的影響、藥物化合物的正/負(fù)認(rèn)知效應(yīng),，或比較突變動物品系等,。當(dāng)進(jìn)行這些實驗時，有必要排除其他可能影響記憶缺陷的因素,。例如,，一個新的突變體可能不會像野生型那樣辨別新的物體，雖然這可能是由于記憶缺陷造成的,，但也可能是由于應(yīng)激反應(yīng),、探索效率低、動物感知環(huán)境的能力較差,，或者視力,、運動功能的差異引起的。
總之,，配備EthoVision XT等視頻跟蹤系統(tǒng)的新物體識別實驗已經(jīng)成為嚙齒類動物常用且被廣泛接受的行為范式,，是研究記憶形成和保持的一種常用方法。該模型是建立在嚙齒動物對新異物體的自發(fā)探索行為的基礎(chǔ)上,，且該模型不像迷宮學(xué)習(xí)中必須剝奪動物飲食或在避免水淹動機下進(jìn)行學(xué)習(xí)記憶,，也不像被動回避測試中給予動物電擊等負(fù)性強化讓動物學(xué)習(xí)記憶,。所以該模型最大的優(yōu)點就在于可以讓動物在自然的狀態(tài)下進(jìn)行學(xué)習(xí)記憶測試,，能夠更好地模擬人類和靈長類動物的學(xué)習(xí)記憶行為,。
附：
北京質(zhì)研科技有限公司的動物運動軌跡跟蹤軟件EthoVision XT是自動跟蹤并分析動物活動和行為的專業(yè)軟件，適用于各種從簡單到復(fù)雜的試驗,、高通量研究和外部設(shè)備控制等,。
軟件特點：
應(yīng)用廣泛的視頻跟蹤軟件，文章數(shù)量超過10000篇
跟蹤分析任何動物的行為,、活動和軌跡
適用于大部分標(biāo)準(zhǔn)行為學(xué)測試方案,，包括新物體識別
高通量、高內(nèi)涵的測試方案
具有五大檢測算法,，幾乎適用于所有測試場景
作為行為學(xué)實驗的核心,，控制整個實驗流程
支持進(jìn)行復(fù)雜的實驗設(shè)計，如根據(jù)動物行為實時反饋或給予刺激