手指迷宮試驗(yàn)---評(píng)價(jià)成年恒河猴的認(rèn)知功能

在認(rèn)知功能的研究中，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的使用對(duì)于人類認(rèn)知過程和機(jī)制的研究至關(guān)重要。此外，非人類靈長類動(dòng)物對(duì)于理解人類更高的認(rèn)知功能是必要的。然而，目前對(duì)非人靈長類動(dòng)物的認(rèn)知功能測試還不多見，因此，我們對(duì)手指迷宮測試進(jìn)行了改進(jìn)，以應(yīng)用于非人靈長類動(dòng)物。在這項(xiàng)研究中，我們使用手指迷宮測試評(píng)估了12只成年恒河猴的學(xué)習(xí)和記憶能力，該手指迷宮測試旨在評(píng)估圈養(yǎng)非人類靈長類動(dòng)物的認(rèn)知功能。對(duì)猴進(jìn)行了指示正確方向的移動(dòng)獎(jiǎng)勵(lì)訓(xùn)練，從而使恒河猴可以獲得獎(jiǎng)勵(lì)。訓(xùn)練結(jié)束后，受試者在兩個(gè)月后完成了學(xué)習(xí)試驗(yàn)和記憶試驗(yàn)。盡管訓(xùn)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(xùn)練，并在2個(gè)月后進(jìn)行的學(xué)習(xí)試驗(yàn)和記憶試驗(yàn)中取得了很高的成功率。這是首先將手指迷宮試驗(yàn)應(yīng)用于成年恒河猴的研究。手指迷宮實(shí)驗(yàn)使我們能夠同時(shí)評(píng)估幾只成年恒河猴的學(xué)習(xí)和記憶。

認(rèn)知功能是指通過學(xué)習(xí)、推理、解決問題和記憶有效地處理知識(shí)和信息的能力。由于老化或神經(jīng)退行性疾患，認(rèn)知功能趨于減弱。因此，人們對(duì)認(rèn)知功能的評(píng)價(jià)和相關(guān)疾患的診療進(jìn)行了大量的研究。用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究認(rèn)知功能對(duì)闡明人類認(rèn)知功能的過程和機(jī)制具有重要意義。因此，許多評(píng)估各種動(dòng)物認(rèn)知功能的工具已經(jīng)被開發(fā)出來。盡管利用非人靈長類動(dòng)物對(duì)認(rèn)知功能進(jìn)行研究很重要，但通常用于測量認(rèn)知功能的評(píng)估工具仍然存在不足。WGTA 威斯康辛通用測驗(yàn)儀長期以來一直被用作評(píng)估非人靈長類動(dòng)物認(rèn)知功能的工具。但是，WGTA不適合同時(shí)應(yīng)用于大量恒河猴，因?yàn)橐淮沃荒軠?zhǔn)確測試一只恒河猴，并且需要很長的初步訓(xùn)練時(shí)間。因此，開發(fā)了一種手指迷宮測試來解決這些缺點(diǎn)。手指迷宮測試是一種評(píng)估非人類學(xué)習(xí)記憶等認(rèn)知功能的工具。它是一個(gè)評(píng)估工具，設(shè)計(jì)為一個(gè)益智喂食器類型，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(yīng)用于多種靈長類動(dòng)物。此外，這種益智喂食器豐富了恒河猴的環(huán)境。

1998年開發(fā)的手指迷宮測試已用于實(shí)驗(yàn)室，以評(píng)估認(rèn)知功能，特別是非人類靈長類動(dòng)物的學(xué)習(xí)能力和記憶功能。新開發(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(shè)計(jì)的，旨在測試其視空間取向，空間學(xué)習(xí)和手動(dòng)靈活性。本研究旨在探討毒性物質(zhì)對(duì)幼年食蟹猴和恒河猴學(xué)習(xí)的影響，以及淀粉樣β靶向免 疫診療對(duì)老年非洲綠猴和食蟹猴長期記憶的影響。

在先前的研究中，對(duì)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，還沒有關(guān)于成年恒河猴的研究。非人靈長類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)在臨床前階段非常重要，雖然非人靈長類動(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的結(jié)果。在非人類靈長類動(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(rèn)知功能是相關(guān)的，所以用成年恒河猴評(píng)估認(rèn)知功能是有用的。因此，我們將手指迷宮實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于成年恒河猴，以評(píng)估其學(xué)習(xí)和記憶功能。此外，我們使用不同的獎(jiǎng)勵(lì)，即恒河猴食物，對(duì)手指迷宮測試進(jìn)行了修改和升級(jí)。在以前的研究中，在手指迷宮任務(wù)中，每次試驗(yàn)都用一片蘋果（2.5g）作為獎(jiǎng)勵(lì)。然而，如果成年恒河猴試圖把蘋果拉進(jìn)籠子而不掉下來，蘋果很容易就碎了。因此，我們修改了Tsuchida等人提出的手指迷宮實(shí)驗(yàn)。以標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的商業(yè)猴飼料代替蘋果作為獎(jiǎng)勵(lì)。改良手指迷宮試驗(yàn)可用于成年恒河猴認(rèn)知功能的測定。它也可以用來測量由于服用**或疾患引起的認(rèn)知功能的變化。

材料和方法：實(shí)驗(yàn)中使用了十二只幼齡的雌性恒河猴。它們被安置在單獨(dú)的室內(nèi)籠子中，因?yàn)槭种该詫m測試設(shè)備安裝在單獨(dú)籠子的前面，并且一只恒河猴必須使用一種設(shè)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）國家靈長類動(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(duì)濕度、100%的新鮮空氣（換氣次數(shù)≥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有手部運(yùn)動(dòng)功能障礙。 因此，我們進(jìn)行了HDT，以確認(rèn)恒河猴沒有運(yùn)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(shè)備。 9個(gè)孔中裝有蘋果（1×1×1厘米），恒河猴需要從每個(gè)孔中取出蘋果。在三次訓(xùn)練之后，對(duì)恒河猴進(jìn)行了HDT，并使用跟蹤軟件測量了它們獲取蘋果的時(shí)間。

手指迷宮試驗(yàn)：研發(fā)的手指迷宮測試儀經(jīng)過改良，適合每個(gè)籠子的大小，并設(shè)置在每個(gè)籠子的前面。該迷宮由4層階，4個(gè)錯(cuò)誤箱和一個(gè)可觸及箱（390毫米長，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(dāng)恒河猴選擇正確的路線時(shí)，獎(jiǎng)勵(lì)被設(shè)計(jì)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(dāng)恒河猴選擇了錯(cuò)誤的路徑時(shí)，獎(jiǎng)勵(lì)會(huì)掉到恒河猴無法進(jìn)入的錯(cuò)誤箱中。在我們的研究中，猴飼料被用作獎(jiǎng)勵(lì)而不是蘋果。

適應(yīng)環(huán)境

在訓(xùn)練之前，讓恒河猴適應(yīng)測試設(shè)備兩天。 在此期間，恒河猴適應(yīng)了飼料箱和設(shè)備的存在。 當(dāng)恒河猴能夠從飼料箱中獲得獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)，認(rèn)為馴化已完成。

訓(xùn)練：每周進(jìn)行一次訓(xùn)練，包括8次試驗(yàn)

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(yàn)中，首步都會(huì)有獎(jiǎng)勵(lì)，恒河猴們必須把它放進(jìn)飼料箱才能得到獎(jiǎng)勵(lì)。每一步的成功標(biāo)準(zhǔn)是在一個(gè)周期內(nèi)完成8個(gè)試驗(yàn)而沒有失敗。恒河猴通過第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(jiǎng)勵(lì)。恒河猴必須先將獎(jiǎng)賞朝著步驟1的相反方向移動(dòng)，然后再朝著步驟1的相同方向移動(dòng)，以便將獎(jiǎng)賞放在飼料箱中。通過這種方式，恒河猴使用與首步和下一步類似的程序進(jìn)入第三步和第四步。記錄訓(xùn)練時(shí)間、訓(xùn)練次數(shù)和試驗(yàn)成功率。在所有四個(gè)步驟中，如果獎(jiǎng)勵(lì)在培訓(xùn)期間被放置到錯(cuò)誤箱中，則獎(jiǎng)勵(lì)不會(huì)被移除。恒河猴達(dá)到后步驟4的標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)行了學(xué)習(xí)測試和記憶測試。

學(xué)習(xí)測試

進(jìn)行了一項(xiàng)學(xué)習(xí)測試，以驗(yàn)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(jiǎng)品被放置在四個(gè)層階外的一個(gè)偽隨機(jī)位置上。恒河猴們必須找出獎(jiǎng)賞放在哪個(gè)層階，并將獎(jiǎng)賞朝正確的方向移動(dòng)，將獎(jiǎng)賞扔進(jìn)喂食箱。成功率的測量方法如下：成功次數(shù)/試驗(yàn)次數(shù)。

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

結(jié)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)間長的手定義為非優(yōu)勢手。 11只恒河猴取出蘋果的平均時(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(jiǎng)勵(lì)。 恒河猴之間的優(yōu)勢手獲取食物時(shí)間沒有顯著差異。 因此，我們確認(rèn)恒河猴的手指運(yùn)動(dòng)沒有運(yùn)動(dòng)功能障礙。

訓(xùn)練：成功率和完成培訓(xùn)的天數(shù)如圖4所示。恒河猴平均花費(fèi)2.5天才能達(dá)到步驟1的成功標(biāo)準(zhǔn)。步驟2比步驟1花費(fèi)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(xùn)練中沒有成功。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(xùn)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，沒有犯錯(cuò)誤。重要的是，從步驟2到步驟4達(dá)到學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)所需的時(shí)間減少，這表明恒河猴成功地將規(guī)則應(yīng)用到下一個(gè)層階?？傆?xùn)練時(shí)間平均22.55天，180次試驗(yàn)。

學(xué)習(xí)記憶測試

學(xué)習(xí)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(yàn)的平均成功率為84.6%。學(xué)習(xí)記憶測驗(yàn)結(jié)果無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。這些結(jié)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(guī)則。 我們總結(jié)了訓(xùn)練，學(xué)習(xí)和記憶測試的結(jié)果。

結(jié)果：我們評(píng)估了圈養(yǎng)成年恒河猴學(xué)習(xí)記憶的認(rèn)知功能。通過改進(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(xùn)練和測試，測試顯示出很高的成功率。在本研究中，我們認(rèn)為手指迷宮測驗(yàn)是評(píng)估成年恒河猴在圈養(yǎng)條件下認(rèn)知功能的有效方法。

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