一、实验原理

20世纪80年代初,英国的心理学家Morris和他的同事利用大鼠在盛有水和牛奶混合物的不透明水池中搜索目标物的方法,研究大鼠的海马等脑区受到损害后的学习、记忆和空间定向以及认知能力时取得了令人瞩目的结果。这种装置不但构思新颖、实验设计合理以及方法简便和实用,而且便于观察和记录动物入水后搜索藏在水下平台所需的时间、采用的策略和它们的游泳轨迹,从而可分析和推断动物的学习、记忆和空间认知等方面的能力。虽然起初的实验对象为大鼠，但此后该迷宫系统成为评估啮齿类动物空间学习和记忆能力的经典程序，广泛运用于神经生物学、药理学等领域的基础和应用研究中。它能较客观地衡量动物空间记忆、工作记忆以及空间辨别能力的改变。因此,这种研究方法很快就引起各国神经科学家的关注,并将此法称为Morris水迷宫法。国外有许多生产Morris水迷宫的公司，比如说德国的TSE公司，美国的Sandiegoinstruments公司等等；20世纪80年代末,中国科学院心理研究所建立了我国第一个Morris水迷宫实验室,并于90年代初建立了Morris水迷宫图像自动采集和处理系统。国内随后出现了许多Morris水迷宫生产厂家，比如说有上海欣软、北京药研所等等，但是从国际到国内，Morris水迷宫的硬件设备，软件系统，实验方法，以及实验数据的处理方法都不尽相同，因此，从Morris水迷宫法的发明到现在已有20余年的历史了，应该制定一套比较标准的实验准则了。

二、Morris水迷宫的组成

Morris实验系统由水迷宫装置、水迷宫图像自动采集和软件分析系统组成。

1、Morris水迷宫装置:主要由盛水的水池和一个可调节高度和可移动位置的站台所组成。

2、水迷宫图像自动采集和软件分析系统:该系统的主要部件为摄像机、计算机和图像采集卡等。这种系统有多种型号,但工作原理和流程大致相似:摄像头采集大鼠游泳图像(模拟信号)输入到计算机中的图像采集卡进行模/数转换,大鼠游泳的模拟图像转化为数字图像储存于硬盘中,将数字图像进行图像分析得到有关的测试参数。软件分析系统能自动地采集动物的入水位置、游泳的速度、搜索目标等所需时间、运行轨迹和搜索策略等参数,并可将所采集的各种资料进行统计和分析。

三、硬件准则要求

1、 水池和站台：对于水池的大小，存在一个人为选择的问题，看起来应该统一标准，其实并不容易。但是有个原则就是水池不能太小，站台也不能太大。Morris最初（1981年）用于大鼠的水池是直径1.32米、高为0.6米，水池的水深为0.40米;但后来（1984年）改为直径2.14米、高0.4米，水池的水深为0.25米。对于小鼠的实验水池，文献中介绍的迷宫直径差异巨大，小到0.6米, 大到2.0米。一般而言，过小的水池使小鼠爬上平台的偶然性增加，任务难度减小。过大的水池会使小鼠游泳路径延长，体力消耗过大，爬上站台的机率减少。现在国内文献中所用水迷宫水池大多数为大鼠1.6m或1.8m居多，而小鼠一般为1m或1.2m，高0.5m。站台一般为圆形，直径可分为大鼠12cm,小鼠6cm,表面粗糙，高度一般为30cm。国外文献中所用水迷宫水池大多数为大鼠1.8m或2.0m居多，高0.6m,站台直径10cm；而小鼠一般为1m到1.5m，高0.3m站台直径5cm。国内尺寸能统一么？如何定标准？

2、 水温：水的温度要求实验过程中恒温。大鼠温度范围一般为25± 1℃，小鼠可能低些在18~22℃。有文献报道，对小鼠进行了水温对迷宫成绩影响的观察，结果发现27~28℃组的小鼠成绩最差，而17~18℃组和21~22℃组小鼠的学习成绩没有区别，所以，我们推荐小鼠水迷宫的实验用21~22℃水。水温对潜伏期影响很大，特别是大鼠，如果温度过高，大鼠在游几次后渐渐适应了迷宫环境，它就会把迷宫当“浴盆”了，放进去以后，就漂浮不动；如果水温过低，大鼠体温下降很快，体力也会耗散太多，大鼠游泳能力不能坚持很久，就会出现游几次潜伏期突然增大的现象。甚至有些老鼠会出现较明显的应激反应，比如说会出现抽筋，腹泻现象。水温一般保持25度左右，另外气温也会导致水温偏差过大，应人为的调节水温。所以就要求在水池的底部装有可以恒定保持水温的加热棒或者其他加热装置了。

3、 光源：要保证水池水面上没有光影，主要是要避免光线在水面的反射问题，以免留在水面的光照影子被软件的采集系统将光影和鼠的影子混淆；如果是白色的水池背景，就可以在水池上方用两根条形的发散日光灯，这样可以减少反射光在水面的背影；如果是黑色的水池背景，就在水池四个象限的上方放置4个60瓦的灯泡或25瓦的管灯，不用功率特别大的灯。灯泡的高度应该足够高，不能被摄像头捕获到。另外还可以在水池四周装一圈帘子（颜色一般是黑色、浅蓝色或者白色），这样可以将光的影子挡住，又保持一定的透光度。同时也可以减少外界的人站在水池旁边某个地方或走来走去，对大鼠形成一个不定的空间参照物。

4、 空间线索（参照物）：水池应该置于一个较大的房间内，池壁上悬挂两个以上物体作为近距离视觉参照物，并在水池外房间内有多种远距离视觉参照物。比如几何图形（正方形、三角形、圆形等）悬挂于水池以外的墙上，高度是必须让大小鼠在游泳的时候看的见的范围，所以应该在其视平线以上，这些几何图形可以是宽5cm至15cm塑料板制成，高度是必须高过站台,可以用1m的线挂在水池周围；这些几何图形一般涂成黑色，因为啮齿类动物对黑色比较敏感；这些几何图形一般不少于3个。另外实验室环境是一个十分重要的因素,实验室的设备、仪器、工作台、椅子、门窗和灯具等陈设的位置和实验人员进行实验操作时所站立的位置都可能被大小鼠看见，如果移动会影响实验结果。因为动物有时会常常利用实验室内固有的环境作为它搜索目标时的参照物。