行為是基因與環境相互作用的結果。基因的變化（如轉基因，基因敲除或下調等）zui終表現為與基因相關的行為變化；環境的變化（如聲、光、電的刺激和藥物的處理）不僅其本身可直接影響動物的行為，而且可通過對相關基因的影響而改變動物的行為。學習和記憶更是這種相關基因與環境相互作用的行為表現的一種形式。學習是一個獲得外界環境信息（對動物而言）或有關世界知識（對人類而言）的過程；記憶則是對這種信息或知識進行加工（encoding）、儲存（storage）和再現（retrieval）的過程。人類的記憶復雜，包括對事件與物體的明晰記憶（explicit memory）或描述性記憶（declarative memory）和與學習無關（如適應性和敏感性）或有關（如操作技術和習慣養成）的模糊記憶（implicit memory）或非描述性記憶（nondeclarative memory）。而動物記憶相對較為簡單，包括短期記憶（shortterm memory）和長期記憶(long-term memory)；前者一般持續幾分鐘到幾小時，后者則持續24小時到數天.數周甚至更長時間。與此相對應得是工作記憶(working memory)和參考記憶(reference memory)。工作記憶是將獲得的信息進行加工并儲存較短的時間，因而代表短期記憶；參考記憶是指對在整個實驗過程中（測試的任何一天）均有用的信息進行加工儲存的過程，因而代表長期記憶。

記憶的腦機制非常復雜，迄今仍不清楚。早在20世紀40年代末，神經外科醫生Wilder Penfield *個獲得證據表明，記憶的加工可能是在人腦的某些特殊部位進行。他從上千例的病人觀察到，電刺激病人的腦顳葉皮層（temporal lobes）會產生一連串對早期經驗的回憶，病人稱之為“經驗反應”（experiential response）。幾年后一次偶然的機會，為了給一個患癲癇長達10年的病人施行腦手術治療，Penfield將病人雙側的海馬·杏仁核和部分顳葉皮層切除。術后發現，病人的癲癇癥狀大為改善。但出乎意料的是，病人的記憶同時受到破壞性的損害。雖然病人保留了幾秒到幾分鐘的短期記憶，且對手術前的事件有非常好的“長期記憶”，但是，他卻不能將短期記憶轉化為長期記憶。對人·地點或物體等信息的保持不超過一分鐘。而且，他的空間定位能力也大大受到削弱，甚至花了長達一年時間才學會走一條圍繞一棟新房的路而不至迷路。事實上，所有因手術或疾病使內側顳葉的邊緣結構受到廣泛損害的病人都具有類似的記憶缺陷。這些結果說明，大腦邊緣系統在記憶調節中發揮重要作用。

此后近半個世紀的研究表明，腦內至少存在5個不同的結構系統相對特異性地參與學習記憶的調節，包括海馬、杏仁核、皮層（尤其是鼻周皮層，perirhinal cortex）、小腦和背側紋狀體。針對這些腦結構建立了相應的具有一定特異性地學習記憶的行為測定方法。海馬是空間記憶的zui重要的調節腦區，同時也參與情緒記憶的調節。毀損海馬回導致空間記憶的*缺失，情緒記憶也會減弱，但不會*消失。這是因為情緒記憶主要由杏仁核調節。測定杏仁核依賴的記憶主要用條件恐懼（fear conditioning）法；而測定海馬依賴的記憶方法則很多，包括各種迷宮和抑制性回避(inhibitory avoidance)實驗等。鼻周皮層是調節視覺物體記憶（visual object memory） 的特異性鬧區，常用物體認知模型（object recognition）檢測。小腦是調節與骨骼肌反應有關的經典反射的特異性腦結構，眨眼反應（eyeblink conditioning）模型對小腦依賴的記憶有很高的特異性。紋狀體對刺激-反應習慣（stimulus-response habit）的學習記憶過程其重要作用，主要調節與藥物濫用有關的學習記憶。測定紋狀體記憶的方法很少，目前主要用贏-留放射臂迷宮（win-stay radial arm maze）法。紋狀體毀損會導致動物在這一模型上的記憶操作障礙，而毀損海馬或杏仁核對這種記憶沒有明顯影響。說明贏-留放射臂迷宮法對紋狀體記憶具有特異性。

盡管記憶的發生機制仍不清楚，但越來越多的證據表明，環磷酸腺苷-蛋白激酶A（cyclic AMP-protein kinaseA, Camp-PKA）信號系統對記憶起著重要的調節作用。激活與刺激性G蛋白（Gs）相偶聯的受體會刺激腺苷酸化酶的活性，因而使cAMP形成增多，并激活PKA.PKA使cAMP反應單元結合蛋白（cAMP-responsive-element-binding protein, CREB）磷酸化并激活，從而促進與記憶相關的基因表達，zui終使記憶增強。此外，分裂素激活蛋白激酶/細胞外信號調節激酶（mitogen activated protein kinase, MAPK / extracellular signal-regulated kinase,ERK）信號通路也以類似的磷酸化方式調節CREB的活性，進而調節記憶。因此，除了用腦部結構毀損的方法從解剖上去除某一特定的腦內結構對記憶的調節功能以外，凡是能影響上述信號通路功能的藥物（如NMDA受體拮抗劑MK-801和MEK抑制劑U0126減弱記憶；4-型磷酸二脂酶（type-4phosphodiesterase,PDE4）抑制劑則增強記憶）或有關的處理（如轉基因或基因敲除或下調）均可影響學習記憶過程。

學習記憶研究是當今生物醫學界zui為熱門的領域之一。這方面的發展可謂日新月異。新的或經改良的研究方法和手段層出不窮，例如： 安徽正華生物儀器設備有限公司專業生產Morris水迷宮（Morris water maze, MWM）實驗是一種強迫實驗動物（大鼠、小鼠）游泳，學習尋找隱藏在水中平臺的一種實驗，主要用于測試實驗動物對空間位置感和方向感（空間定位）的學習記憶能力。被廣泛應用于學習記憶、老年癡呆、海馬/外海馬研究、智力與衰老、新藥開發/篩選/評價、藥理學、毒理學、預防醫學、神經生物學、動物心理學及行為生物學等多個學科的科學研究和計算機輔助教學等領域，在世界上已經得到廣泛地認可，是醫學院校開展行為學研究尤其是學習與記憶研究的經典實驗。Morris水迷宮其zui主要的附件之一就是水池，水池的質量及功能是實驗不可卻少的部分，在實驗中水溫的溫度是實驗的關鍵，我公司生產的恒溫水池是國內*有此功能的，其溫度控溫，及準確度已達到*水平。 

實驗原理：

雖然老鼠是天生的游泳健將，但是它們卻厭惡處于水中的狀態，同時游泳對于老鼠來說是十分消耗體力的活動，他們會本能的尋找水中的休息場所。尋找休息場所的行為涉及到一個復雜的記憶過程，包括收集與空間定位有關的視覺信息，再對這些信息進行處理、整理、記憶、加固、然后再取出，目的是能成功的航行并且找到隱藏在水中的站臺，zui終從水中逃脫。

恒溫游泳池技術參數：

軟件分析出的結果:

Morris水迷宮視頻分析系統提供了路程、時間、百分比、專項指標等40種分析數據,在分析過程中可選擇性分析，數據導EXCEL表格方便生物學軟件統計。

實驗方法 分獲得性訓練、探查和對位訓練3個過程。

1．獲得性訓練（Acquisition phase）理論上將水池分為4個象限，平臺置于其中一個象限區的*。

（1） 將動物（大鼠或小鼠）頭朝池壁放入水中，放入位置隨機取東、西、南、北四個起

始位置之一。記錄動物找到水下平臺的時間（s）。在前幾次訓練中，如果這個時間超過60s，則引導動物到平臺。讓動物在平臺上停留10s.

（2） 將動物移開、擦干。必要時將動物（尤其是大鼠）放在150W的白熾燈下烤5min，

放回籠內。每只動物每天訓練4次，兩次訓練之間間隔15~20min,連續訓練5d。

2．探查訓練(probe trial 1) zui后一次獲得性訓練結束后的第二天，將平臺撤除，開始60s的探查訓練。將動物由原先平臺象限的對側放入水中。記錄動物在目標象限（原先放置平臺的象限）所花的時間和進入該象限的次數，以此作為空間記憶的檢測指標。

3．對位訓練（reveral phase） 測定動物的工作記憶（working memory）。探查訓練結束后的第二天，開始維持4天的對位訓練。將平臺放在原先平臺所在象限的對側象限，方法與獲得性訓練相同。每天訓練4次。每次記錄找到平臺的時間和游泳距離以及游泳速度。

4．對位探查訓練（probe trial 2）zui后一次對位訓練的第二天進行。方法與上述探查訓練類似。記錄動物60s內動物在目標象限（平臺第二次所在區）所花時間和進入該區的次數。

注意事項

1．對比食物驅動的模型（如放射臂迷宮），水迷宮實驗的zui大優點在于，動物具有更大的、逃離水環境的動機。而且不必禁食，特別適合老年動物的測試。加上它對衰老引起的記憶減弱尤其敏感，因此，水迷宮zui常用于老年動物記憶的研究。

2．如用小鼠，除游泳池尺寸約為大鼠的50%以外，平臺直徑也較少（7.5cm）。實驗方法與大鼠類似，但訓練周期較短。一般獲得性訓練3天共訓16次（*天4次，后兩天每天6次；兩次訓練之間的間隔5~10min，第四天為探查訓練，第五、六天為對位訓練，每天訓練六次，第七天為第二次探查訓練。

3.如用肉眼觀察，在所有試驗過程中試驗著始終坐在同一位置，距離泳池zui近的邊緣約60cm。

4．每天在固定時間測試。操作輕柔，避免不必要的應激刺激。

5．當與其他同類實驗相比較時，要注意到動物的性別、品系、泳池的尺寸和水溫等多種因素對實驗結果的影響。此外，當以游泳速度作為觀察指標時，要考慮到動物的體重、年齡以及骨骼肌發育狀況等對游泳速度可能造成影響。

6．用老年動物進行實驗時，應確認動物的游泳能力和視力不因年齡增大而影響行為操作。其方法如下：將平臺露出水面以使動物能夠看見平臺。動物放入泳池后如毫無困難地直接游向平臺，說明動物的游泳能力和視力均正常，可以開始實驗。

7．游泳對動物是一個較大的應激刺激，可引起神經內分泌的變化。這些變化可能對實驗結果造成干擾。對老年動物，嚴重時可誘發心血管疾病而導致卒中甚至死亡。因此，必要時可將動物多次放入泳池或適當延長其游泳時間以增加動物對游泳的適應能力。

8．當用牛奶或奶粉攪渾泳池的水時，要定期換水以免水*變質；如用白漆達到同樣目的時，必須確保白漆對動物沒有毒性。