摘要
通过观察、分析小白鼠学习和记忆过程，理解大脑在动物行为机制建立中的作用,由此也通过老鼠实验，间接了解人脑的记忆机制。在这个实验之前，先要对小鼠进行一个月的小鼠迷宫训练，一天上下午各一次，使小鼠对食物的刺激形成条件反射。再通过注射或灌服各种化学药品（例如：乙酰胆碱，肾上腺素，NaNO2，生理盐水等），观察、分析药品对小鼠学习和记忆过程的影响。实验结果乙酰胆碱有加强记忆作用，肾上腺素，NaNO2有减弱记忆作用。
关键词：学习 记忆力 化学药品
1 前言（目的、现状、原理、意义）
1.1 学习和记忆、条件反射的概念
学习和记忆是两个有联系的神经活动过程，是神经系统高级中枢的重要机能之一。学习是神经系统不断接受环境刺激而获得的行为习惯和经验，是指人和动物依赖于经验来改变自身行为以适应环境的神经活动过程。它的形式有两种：非联合型学习（nonassociative learning）和联合型学习（associative learning）。.非联合学习指不需要在刺激和反应之间形成某种明确的联系。不同形式的刺激使突触发生习惯化（弱化）和敏感化（强化）的可塑造性改变属于这种类型的学习，即简单学习。联合学习指包括经典条件反射和操作式条件反射。
记忆是获得的行为习惯和经验维持一段时间的能力，或是将学习到的信息贮存和“读出”的神经过程。
反射活动是中枢神经系统的基本活动形式，分为非条件反射和条件反射。非条件反射是机体固有的；后天获得的反射就是条件反射。条件反射的建立，是一种最简单的学习和记忆的过程。
1.3化学药品简介
乙酰胆碱是胆碱能神经递质，在体内为胆碱酯迅速破坏。交感神经和副交感神经的节前纤维、绝大多数副交感神经的节后纤维、交感神经节后纤维中的一部分及躯体运动神经纤维末梢释放的递质都是乙酰胆碱。去甲肾上腺素是外周神经递质，肾上腺素能纤维释放，除支配汗腺的交感神经和支配骨骼肌血管的交感舒血管纤维属于胆碱能纤维外，其他交感神经节后纤维末梢释放的递质为去甲肾上腺素。NaNO2是缺氧剂，会造成脑部缺氧，从而破坏记忆的保持。
酒精有麻醉神经作用。阿托品与M胆碱受体结合、竞争性拮抗乙酰胆碱对M胆碱受体的激动作用。卵磷脂，即磷脂酰胆碱，在增强脑部活力、延缓细胞衰老，提高机体耐力方面有明显作用，是神经系统所需要的物质。维生素B1，可抑制胆碱酯酶活性，当维生素B1缺乏时，该酶活性升高，乙酰胆碱水解加速，使神经传导受到影响。是水溶性的，当你摄入量过多时，它可以随尿液排出体外。谷氨酸，内源性兴奋性神经递质参与机体的许多生理活动，并在学习和记忆神经系统发育过程中突触的可塑性、神经元的生长、神经元突起的生长和退化中起重要作用。
1.4 课题研究的目的和意义
间接了解记忆机制，也可以初步筛选能提高记忆力的物质。
2 材料与方法
2.1 实验材料和用品
小白鼠（同品系）20只 迷宫或木板 玻璃板 5%NaNO2溶液 乙酰胆碱(1:10000) 肾上腺素（1：10000） 可选药品：阿托品 谷氨酸 维生素B1 卵磷脂 30%酒精 生理盐水
2.2 实验准备
1．用木板构建迷宫。高度以小白鼠不能爬上或跳上为宜，上面也可以盖上一玻璃板，在迷宫内特定位置放置一块面包。
——迷宫
2．选择健康活泼的小白鼠20只，要求年龄和体重一致，其中随机分为4组，每组4只并将小白鼠随机编号1-5。
3．将20只小白鼠实验前饥饿约3h，但提供水。
4．可以将迷宫中死角处与红外设备相连，可以直接检测小鼠反复的次数。
2.3实验过程
1．先将第一组中编号为1的小白鼠放置在迷宫入口，记录其找到食物所需时间。5分钟后，重复上述步骤测编号为2的小白鼠，同样的间隔时间，依次将第一组小白鼠测量完毕，每组测三次，计算求出每只小白鼠时间平均值。
2．将第二组正常的小白鼠每只皮下注射0.05mlNaNO2，重复第一组实验过程，记录每只小白鼠找到食物所需时间。
3．将第三组正常的小白鼠每只皮下注射0.05ml乙酰胆碱，重复第一组实验过程，记录每只小白鼠找到食物所需时间，将所记录的时间与标准曲线对比，分析小白鼠记忆力的变化。
4．将第四组正常的小白鼠每只皮下注射0.05ml肾上腺素，重复第一组实验过程，记录每只小白鼠找到食物所需时间，将所记录的时间与标准曲线对比，分析小白鼠记忆力的变化。
5．数据处理 根据实验数据，求出每只小白鼠每次实验找到食物所需时间的平均值。以实验次数为横坐标，找到食物的时间为纵坐标，建立直角坐标系，制作标准曲线。把上述平均值标在坐标纸上并连接各点，从而得到实验数据与寻找时间的关系曲线。观察图形的变化趋势。
（可选：
1．将第五组正常的小白鼠每只皮下注射0.1mg/kg阿托品，重复第一组实验过程，记录每只小白鼠找到食物所需时间，将所记录的时间与标准曲线进行对比，分析小白鼠记忆力的变化。
2．将第六组正常的小白鼠每只口服2.0g/kg谷氨酸，重复第一组实验过程，记录每只小白鼠找到食物所需时间，将所记录的时间与标准曲线进行对比，分析小白鼠记忆力的变化。
3．将第七组正常的小白鼠每只口服200mg/kg卵磷脂，重复第一组实验过程，记录每只小白鼠找到食物所需时间，将所记录的时间与标准曲线进行对比，分析小白鼠记忆力的变化。
4．将第八组正常的小白鼠每只静脉注射12ml/kg维生素B1，重复第一组实验过程，记录每只小白鼠找到食物所需时间，将所记录的时间与标准曲线进行对比，分析小白鼠记忆力的变化。
5．将第九组正常的小白鼠每只静脉注射0.5-1ml生理盐水，重复第一组实验过程，记录每只小白鼠找到食物所需时间，将所记录的时间与标准曲线进行对比，分析小白鼠记忆力的变化。）
2.4注意事项
1. 选材为活泼健康的小白鼠，不能选运动机能和记忆力的小白鼠。
2. 为了避免嗅觉对测试的影响，做每一个实验项目前都应对迷宫进行清洁。
3. 尽可能不要用光照射小白鼠，因为小白鼠有喜暗性。
2.5实验结果预测
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第一组（正常）
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时间标准
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第二组（NaNO2）
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时间延长
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第三组（乙酰胆碱）
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时间缩短
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第四组（肾上腺素）
|
时间延长
|
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可选：
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|
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第五组（阿托品）
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时间延长
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第六组（谷氨酸）
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时间缩短
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第七组（卵磷脂）
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时间缩短
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第八组（维生素B1）
|
时间缩短
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第九组（生理盐水）
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时间无变化
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3 结果
3.1原始实验数据
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第一组
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编号
时间(s)
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1
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2
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3
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4
|
5
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第一次
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1´03"
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58"
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50"
|
59"
|
47"
|
|
第二次
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53"
|
40"
|
40"
|
48"
|
20"
|
|
第三次
|
45"
|
37"
|
38"
|
40"
|
21"
|
|
平均值
|
54"
|
45"
|
43"
|
42"
|
29"
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第二组
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编号
时间(s)
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
第一次
|
2´33"
|
1´58"
|
2´20"
|
2´59"
|
2´59"
|
|
第二次
|
2´24"
|
1´57"
|
2´09"
|
2´30"
|
3´03"
|
|
第三次
|
2´20"
|
1´40"
|
2´11"
|
2´57"
|
2´47"
|
|
平均值
|
2´26"
|
1´52"
|
2´13"
|
2´49"
|
2´54"
|
|
第三组
|
|
编号
时间(s)
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
第一次
|
15"
|
23"
|
31"
|
27
|
27"
|
|
第二次
|
19"
|
20"
|
17"
|
18"
|
23"
|
|
第三次
|
12"
|
11"
|
13"
|
15"
|
19"
|
|
平均值
|
15"
|
18"
|
20"
|
20"
|
23"
|
|
第四组
|
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编号
时间(s)
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
第一次
|
1´53"
|
1´58"
|
1´23"
|
1´43"
|
1´49"
|
|
第二次
|
1´47"
|
1´49"
|
1´13"
|
1´21"
|
1´30"
|
|
第三次
|
1´30"
|
1´21"
|
57"
|
1´45"
|
1´53"
|
|
平均值
|
1´43"
|
1´43"
|
1´11"
|
1´37"
|
1´44"
|
3.2 数据分析
第一组小鼠平均用时43"； 第二组小鼠平均用时2´27"
第三组小鼠平均用时19"； 第四组小鼠平均用时1´35"
4 讨论
4.1实验分析
1．第一组小鼠是正常状态下寻找食物，平均时间为42.6"。
由于小白鼠的饥饿度不够，因此迷宫比较简单，所以用时也较短。
2．第二组 平均用时2´27"，时间明显变慢。
NaNO2是一种缺氧剂，会造成身体肌肉部分及脑部缺氧，从而破坏记忆的保持。
注射过NaNO2的小白鼠表现为反应迟钝，停留在原地不动，过一会儿才慢慢走动找食，但行动迟缓，从而延长了找到食物所用的时间。NaNO2对小鼠的影响十分明显，破坏了小白鼠记忆保持。
3．第三组 平均用时19.2"，时间明显缩短。
乙酰胆碱是一种神经递质。神经递质是指由突触前神经元合成并在其末稍释放，经突触间隙扩散到突触后膜，特异性地作用于突触后神经元或效应器细胞的受体，导致信息从突触前传递到突触后的一些化学物质。
小白鼠注射过乙酰胆碱后找到食物所用的时间明显比正常情况下用时缩短。说明乙酰胆碱可以使神经兴奋，从而增强记忆。
4．第四组 平均用时1´35"，与正常的第一组可以看出时间较明显延长。
肾上腺素也是一种神经递质，由于注射后小白鼠寻找食物时间变长，因此可以说明肾上腺素是抑制神经兴奋，因而记忆力减弱。
5．正常情况下，学习和记忆是一个长期的过程，要保持牢靠的记忆需要反复不断的进行刺激来建立。本实验由于时间限制，只能使用简单的迷宫。且在实验前并未对小白鼠建立食物——寻找的条件反射，以此所得出的结果可以明显看出同只小鼠在三次的寻找过程中有很强的随机性，这是该实验的可重复性大大降低。而且由于每只小白鼠连续测三次，使小白鼠在脑内形成短时记忆力，第三次的实验时间明显比前两次快，也使同组同只小白鼠的数据说服力降低。
大脑中直接主管记忆的是皮层的边缘系统，其中杏仁核、海马与记忆有密切关系。海马外周的颞叶也参与记忆。短期和长期记忆是整个记忆过程的不同阶段。短期记忆持续几秒或几分；长期记忆持续数小时甚至更久。短期记忆的读出机制容易受影响。目前证实，脑内突触连接是信息传递和加工的重要环节。短期记忆的神经基础仅仅是一种电流性变化，是正在工作的神经元活动以电流形式的变化将信息储存下来，学习和记忆过程存在突触传递的增强和减弱。
4.2实验的影响因素
1． 小鼠的气味对下一只小鼠的行为有一定影响，所以为了避免嗅觉对测试的影响，做每一个实验项目前都应对迷宫进行清洁。
2． 尽可能不要用光照射小白鼠，因为小白鼠有喜暗性。
3． 周围应尽量安静，因为小白鼠性胆小，容易受到惊吓而影响时间测试结果。
4.3实验不足及改进
1．该实验在进行小白鼠学习和记忆力测试前应对其进行训练，使小白鼠在食物刺激的条件下形成条件反射。因为该实验是在小白鼠建立条件反射的条件下进行，如果小白鼠没有形成条件反射，一切活动都是小鼠的本性，得出的数据重复性不好，
2．由于试验准备时间仓促，小白鼠只饥饿3h，食物对小白鼠没有太大的刺激，应将小白鼠饥饿24-48h。
3．该实验的药品比较繁多，也比较杂，针对性不强，老师建议可以改为神经递质对小鼠学习和记忆的影响。神经递质分外周神经递质和中枢神经递质，外周神经递质有乙酰胆碱、去甲肾上腺素、嘌呤类或肽类神经递质, 中枢神经递质有乙酰胆碱、单胺类、氨基酸类、肽类、NO等。
总而言之，考察小鼠的学习和记忆力由于条件限制和设计不周密，并不能得到准确的结论，只能大概证明乙酰胆碱可加快小鼠寻到食物的速度，NaNO2和肾上腺素则能明显抑制小鼠活动。
参考文献
1．《实验生物学实验技术》 黄诗笺主编 高等教育出版社 施普林出版社 P131《实验21--小鼠走迷宫》
2．《动物生理学实验》杨秀平 主编 高等教育出版社 2004、2
3．《动物生理学》杨秀平 主编 高等教育出版社 2004、2 第八章P265
4．《生物化学》 王镜岩 朱圣庚 徐长法 主编 刚等教育出版社 2003、6
5．第四军医大学学报 文章编号1000-2790（2002）11-0961-04
6．中国生化药物杂志 2001年第22卷第2期P89
