手指迷宮試驗---評價(jià)成年恒河猴的認知功能

在認知功能的研究中，實(shí)驗動(dòng)物的使用對于人類(lèi)認知過(guò)程和機制的研究至關(guān)重要。此外，非人類(lèi)靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物對于理解人類(lèi)更高的認知功能是必要的。然而，目前對非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物的認知功能測試還不多見(jiàn)，因此，我們對手指迷宮測試進(jìn)行了改進(jìn)，以應用于非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物。在這項研究中，我們使用手指迷宮測試評估了12只成年恒河猴的學(xué)習和記憶能力，該手指迷宮測試旨在評估圈養非人類(lèi)靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物的認知功能。對猴進(jìn)行了指示正確方向的移動(dòng)獎勵訓練，從而使恒河猴可以獲得獎勵。訓練結束后，受試者在兩個(gè)月后完成了學(xué)習試驗和記憶試驗。盡管訓練所需的時(shí)間因恒河猴而異，但12只恒河猴中有11只完成了訓練，并在2個(gè)月后進(jìn)行的學(xué)習試驗和記憶試驗中取得了很高的成功率。這是首先將手指迷宮試驗應用于成年恒河猴的研究。手指迷宮實(shí)驗使我們能夠同時(shí)評估幾只成年恒河猴的學(xué)習和記憶。

認知功能是指通過(guò)學(xué)習、推理、解決問(wèn)題和記憶有效地處理知識和信息的能力。由于老化或神經(jīng)退行性疾患，認知功能趨于減弱。因此，人們對認知功能的評價(jià)和相關(guān)疾患的診療進(jìn)行了大量的研究。用實(shí)驗動(dòng)物研究認知功能對闡明人類(lèi)認知功能的過(guò)程和機制具有重要意義。因此，許多評估各種動(dòng)物認知功能的工具已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)。盡管利用非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物對認知功能進(jìn)行研究很重要，但通常用于測量認知功能的評估工具仍然存在不足。WGTA 威斯康辛通用測驗儀長(cháng)期以來(lái)一直被用作評估非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物認知功能的工具。但是，WGTA不適合同時(shí)應用于大量恒河猴，因為一次只能準確測試一只恒河猴，并且需要很長(cháng)的初步訓練時(shí)間。因此，開(kāi)發(fā)了一種手指迷宮測試來(lái)解決這些缺點(diǎn)。手指迷宮測試是一種評估非人類(lèi)學(xué)習記憶等認知功能的工具。它是一個(gè)評估工具，設計為一個(gè)益智喂食器類(lèi)型，連接到籠子，這是恒河猴熟悉的環(huán)境。在材料成本方面，手指迷宮測試儀易于制造且價(jià)格合理。此外，手指迷宮測試可以同時(shí)應用于多種靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物。此外，這種益智喂食器豐富了恒河猴的環(huán)境。

1998年開(kāi)發(fā)的手指迷宮測試已用于實(shí)驗室，以評估認知功能，特別是非人類(lèi)靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物的學(xué)習能力和記憶功能。新開(kāi)發(fā)的測試是4步非校正方法型手指迷宮，該迷宮初是為成年食蟹猴設計的，旨在測試其視空間取向，空間學(xué)習和手動(dòng)靈活性。本研究旨在探討毒性物質(zhì)對幼年食蟹猴和恒河猴學(xué)習的影響，以及淀粉樣β靶向免 疫診療對老年非洲綠猴和食蟹猴長(cháng)期記憶的影響。

在先前的研究中，對幼齡食蟹猴，幼齡恒河猴和成年非洲綠猴進(jìn)行了手指迷宮測試。 但是，迄今為止，還沒(méi)有關(guān)于成年恒河猴的研究。非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物實(shí)驗在臨床前階段非常重要，雖然非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物（NHPs）占動(dòng)物研究的0.5%，但與其他動(dòng)物研究相比，它們通常有非常顯著(zhù)的結果。在非人類(lèi)靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物中，恒河猴和食蟹猴是NHPs研究中使用廣泛和頻繁的動(dòng)物。恒河猴是建立衰老相關(guān)疾患動(dòng)物模型的良好候選者。由于年齡和認知功能是相關(guān)的，所以用成年恒河猴評估認知功能是有用的。因此，我們將手指迷宮實(shí)驗應用于成年恒河猴，以評估其學(xué)習和記憶功能。此外，我們使用不同的獎勵，即恒河猴食物，對手指迷宮測試進(jìn)行了修改和升級。在以前的研究中，在手指迷宮任務(wù)中，每次試驗都用一片蘋(píng)果（2.5g）作為獎勵。然而，如果成年恒河猴試圖把蘋(píng)果拉進(jìn)籠子而不掉下來(lái)，蘋(píng)果很容易就碎了。因此，我們修改了Tsuchida等人提出的手指迷宮實(shí)驗。以標準認證的商業(yè)猴飼料代替蘋(píng)果作為獎勵。改良手指迷宮試驗可用于成年恒河猴認知功能的測定。它也可以用來(lái)測量由于服用**或疾患引起的認知功能的變化。

材料和方法：實(shí)驗中使用了十二只幼齡的雌性恒河猴。它們被安置在單獨的室內籠子中，因為手指迷宮測試設備安裝在單獨籠子的前面，并且一只恒河猴必須使用一種設備。 他們被喂商業(yè)猴飼料。在韓國生物科學(xué)與生物技術(shù)研究所（KRIBB）國家靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物研究中心的3年里，他們的飲食中每天都有各種水果和自由飲水。如前所述，控制環(huán)境條件以提供24±2°C的溫度、50±5%的相對濕度、100%的新鮮空氣（換氣次數≥12次）和12:12小時(shí)的明暗循環(huán)。

手靈巧測試（HDT）：

恒河猴用手指進(jìn)行了手指迷宮測試。 因此，至關(guān)重要的是要確保他們沒(méi)有手部運動(dòng)功能障礙。 因此，我們進(jìn)行了HDT，以確認恒河猴沒(méi)有運動(dòng)功能障礙。我們在籠子的前面連接了一個(gè)由9孔測試板組成的HDT設備。 9個(gè)孔中裝有蘋(píng)果（1×1×1厘米），恒河猴需要從每個(gè)孔中取出蘋(píng)果。在三次訓練之后，對恒河猴進(jìn)行了HDT，并使用跟蹤軟件測量了它們獲取蘋(píng)果的時(shí)間。

手指迷宮試驗：研發(fā)的手指迷宮測試儀經(jīng)過(guò)改良，適合每個(gè)籠子的大小，并設置在每個(gè)籠子的前面。該迷宮由4層階，4個(gè)錯誤箱和一個(gè)可觸及箱（390毫米長(cháng)，320毫米寬和32毫米高）組成。前部由丙烯酸塑料制成，框架由不銹鋼制成。當恒河猴選擇正確的路線(xiàn)時(shí)，獎勵被設計到較低的層階上，后被扔進(jìn)恒河猴可以接近的喂食箱。但是，當恒河猴選擇了錯誤的路徑時(shí)，獎勵會(huì )掉到恒河猴無(wú)法進(jìn)入的錯誤箱中。在我們的研究中，猴飼料被用作獎勵而不是蘋(píng)果。

適應環(huán)境

在訓練之前，讓恒河猴適應測試設備兩天。 在此期間，恒河猴適應了飼料箱和設備的存在。 當恒河猴能夠從飼料箱中獲得獎勵時(shí)，認為馴化已完成。

訓練：每周進(jìn)行一次訓練，包括8次試驗

我們改進(jìn)的手指迷宮測試的示意性描述如圖1所示。在每一次試驗中，首步都會(huì )有獎勵，恒河猴們必須把它放進(jìn)飼料箱才能得到獎勵。每一步的成功標準是在一個(gè)周期內完成8個(gè)試驗而沒(méi)有失敗。恒河猴通過(guò)第1層階后，便進(jìn)入了下一個(gè)步驟，在第2層階中獲得了獎勵。恒河猴必須先將獎賞朝著(zhù)步驟1的相反方向移動(dòng)，然后再朝著(zhù)步驟1的相同方向移動(dòng)，以便將獎賞放在飼料箱中。通過(guò)這種方式，恒河猴使用與首步和下一步類(lèi)似的程序進(jìn)入第三步和第四步。記錄訓練時(shí)間、訓練次數和試驗成功率。在所有四個(gè)步驟中，如果獎勵在培訓期間被放置到錯誤箱中，則獎勵不會(huì )被移除。恒河猴達到后步驟4的標準后，進(jìn)行了學(xué)習測試和記憶測試。

學(xué)習測試

進(jìn)行了一項學(xué)習測試，以驗證恒河猴在手指迷宮測試中的成功。這些恒河猴被測試了兩天，每天10次。獎品被放置在四個(gè)層階外的一個(gè)偽隨機位置上。恒河猴們必須找出獎賞放在哪個(gè)層階，并將獎賞朝正確的方向移動(dòng)，將獎賞扔進(jìn)喂食箱。成功率的測量方法如下：成功次數/試驗次數。

記憶測試：學(xué)習測試后兩個(gè)月，以與學(xué)習測試相同的方式進(jìn)行記憶測試，并計算成功率

結果：HDT：我們將取出食物時(shí)間短的手定義為優(yōu)勢手，將取出時(shí)間長(cháng)的手定義為非優(yōu)勢手。 11只恒河猴取出蘋(píng)果的平均時(shí)間為優(yōu)勢手為13.23 s，非優(yōu)勢手為17.33 s（左優(yōu)勢手為5只恒河猴，右優(yōu)勢手為6只恒河猴）。所有的恒河猴都能夠獲得獎勵。 恒河猴之間的優(yōu)勢手獲取食物時(shí)間沒(méi)有顯著(zhù)差異。 因此，我們確認恒河猴的手指運動(dòng)沒(méi)有運動(dòng)功能障礙。

訓練：成功率和完成培訓的天數如圖4所示。恒河猴平均花費2.5天才能達到步驟1的成功標準。步驟2比步驟1花費更多的時(shí)間，平均為10.45天。十二只恒河猴中有一只在步驟2訓練中沒(méi)有成功。猴在步驟3比步驟2花的時(shí)間更短，平均5.44天就能學(xué)會(huì )正確的方向。步驟4的訓練平均耗時(shí)2.25天。兩只恒河猴在嘗試時(shí)完成了第4步，沒(méi)有犯錯誤。重要的是，從步驟2到步驟4達到學(xué)習標準所需的時(shí)間減少，這表明恒河猴成功地將規則應用到下一個(gè)層階?？傆柧殨r(shí)間平均22.55天，180次試驗。

學(xué)習記憶測試

學(xué)習測試的平均成功率為89.6％，表明恒河猴成功完成了手指迷宮測試。記憶測驗的平均成功率為84.6%。學(xué)習記憶測驗結果無(wú)統計學(xué)差異。這些結果表明，即使兩個(gè)月后，恒河猴仍然正確地記住了手指迷宮測試的規則。 我們總結了訓練，學(xué)習和記憶測試的結果。

結果：我們評估了圈養成年恒河猴學(xué)習記憶的認知功能。通過(guò)改進(jìn)的手指迷宮測試，同時(shí)測試了十二只恒河猴，其中有11只成功完成了訓練和測試，測試顯示出很高的成功率。在本研究中，我們認為手指迷宮測驗是評估成年恒河猴在圈養條件下認知功能的有效方法。

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