RichardG. Morris 于 1981 年和 1984 年连续发表的两篇文献使水迷宫实验名动天下，三十多年来已然成为学习记忆研究中不可或缺的评价实验。前文中小白鼠 BB-8 依次经历了实验的四个阶段，本文我们就认真介绍一下水迷宫实验的攻略。既然是攻略，那实验目的啊实验原理啊什么的就不提了，一句话，为了评价实验鼠的空间方位学习与记忆能力。先八卦一下，这个实验本来是为大鼠设计的，后来因为转基因技术的成熟，小鼠成为实验主角，但与大鼠相比，小鼠真心笨啊！
1. 装备篇
实验的装备说起来很简单，一个水盆，一套图像分析系统，That’s it!
1.1 水盆
虽然名字叫水迷宫，实际上就是一大盆水，与我们熟悉的绕来绕去的迷宫没毛线关系。Morris 在 1981 年用的盆直径 1.3 米，深 60 厘米；而到了 1984 年他老人家又改了主意，用了一个 2.1 米的大盆，可是深度只有 40 厘米。这个头开得不好，所以直到现在对于水盆的大小也没有个一定之规。目前通行的做法是做小鼠和大鼠用不同直径的水盆，小鼠最小有用到直径 0.8 米的，常见的是 1.2 米直径；大鼠最大的一般也不超过 2 米，常见的是 1.6 米直径。至于深度，一般都在 60 厘米。对于实验鼠来说，盆越小任务越简单，越大越难。
说是水盆，还是有点要求的。首先是颜色。因为实验鼠典型的分为黑色与白色，所以早期的水盆会分成白盆和黑盆（别想错了，当然是白盆做黑鼠，黑盆做白鼠，否则鬼知道老鼠游到哪去了），但那样太麻烦，所以目前一般都提供中性颜色（如蓝色，灰色）的水盆，以适应各种颜色的实验鼠。
其次是给排水。别小看这一盆水，轻轻松松就是一吨，给排水绝对是要考虑的。给水还算方便，水龙头接根管子到盆里就好了。排水一般是在盆底开口接排水管到下水口。所以安装水迷宫的地点要求有上下水口，否则给排水的管路会非常非常长……。对水温控制的要求其实不是刚性的，因为很多时候实验所需水温（20-27℃）和室温是很接近的，把一盆水放过夜就行了。但鉴于我们的祖国幅员辽阔气候各异，所以一般都会要求附带水温控制设备。好在温控的要求并不高，否则就尴尬了。一般来说，偏低的水温一方面会引起实验鼠的厌恶情绪而加快游动以寻找站台，另一方面也会导致实验鼠因失温而降低游动速度。对于温度，小鼠比大鼠更为敏感，所以正如前文 BB-8 所经历的，把出水后的实验鼠放到暖垫上不失为一种有效的恢复体温的策略。
第三是一个重要的配件，站台。这东西相当于迷宫的出口，整个实验就是考察实验鼠是否记得站台的位置。BB-8 的经历已经告诉我们，这东西有时候要高出水面，有时候要低于水面（通常 0.5-2 cm），还要能变换位置。不过别担心，目前所有市售产品都能轻松满足这个要求。站台的直径比较统一，10-12 cm，实验鼠能站上去就行。当然，从原理上来说，站台直径与水盆直径的比例影响到实验任务的难度，但通常大家更在意水盆的直径。
既然是攻略，少不得要说说怎么挑，虽然真心没啥可说的。跟挑手机一样，挑个顺眼的就行了。只有一点，对金属盆的要慎重，要确定是不锈钢的，否则做一次实验放两天就生锈，整个人都会觉得不好了……
1.2 图像分析系统
讲真，这个是重点。虽然一般一个实验只有 6 分钟，但好多只老鼠加在一起，时间也蛮长的，如果都需要我们一只一只用眼看用手去掐秒表，很快人就颓了，而且也无法绘出实验鼠的轨迹，进而无法精细地评价它的寻找过程。所以一套好用的图像跟踪与分析系统必不可少。什么是好用的？套用邓爷爷的一句名言：不管白猫黑猫，能抓住老鼠就是好猫。一点没错，只要能「抓」住老鼠，就是好的系统，「抓」得越仔细，越好！这方面的评判其实也很容易，去看国际顶级神经科学相关期刊的文章，上面提到的系统都不会差。
那为什么会有可能「抓」得不好呢？首先是因为实际情况可能很复杂，最典型的干扰来自水波晃动导致的影像变化，很多低端产品会把晃动的光点误判为实验鼠而对真实的实验鼠「置之不理」。其次是图像识别的底层技术有差异，高端的产品会识别实验鼠的多（达 4）个部位，这样就不便能描绘实验鼠的运动轨迹，还能实时判断出实验鼠的头部朝向、是否在原地转圈寻找这样的精细指标，而低端产品甚至会只把实验鼠看成一个质点单纯地描绘其运动轨迹，这会导致实验结果过于粗糙从而淹没了客观差异。当然，和所有的好东西一样，一分价钱一分货，最明智的决策永远是根据自己的实际需求进行选择。
2. 步骤篇
一个完整的水迷宫实验包括 提示（Cue Trials）, 习得（Responseacquisition trials）, 检验与消退（Probe and extinction trials）这样三个阶段，「增强」版水迷宫实验会在消退后进行新（位置）的提示与习得实验。
2.1 提示（Cue Trials）
正如 BB-8 所经历的，小鼠在下水后沿着盆壁游动是很常见的现像，这时使站台高出水面是为了便于实验动物发现站台。这一步就是在告诉实验鼠：别瞎折腾了，上台才是硬道理。使站台高出水面是最常用的方式，也有实验者在盆壁放置醒目的标识来实现这种「告知」功能。这对于实验鼠区别不大，都属于近距标识。对于实验鼠来讲，这一步所需要的技能是最基础的定向游动能力，如果这个能力缺失，会被淘汰出实验。
2.2 习得（Responseacquisition trials）
这一步才是关键，要让实验鼠根据远距标识习得并记忆站台的方位，相当于要让实验鼠自己脑补出地图，无论在哪个位置被放下水，都能快速确认站台方位。很多时候在这一步就已经出现差异，习得的速度与质量已经是一个很好的指标。这一步耗时可能比较长，加上变换实验鼠入水位置，有可能需要反复持续几天。
2.3 检验与消退（Probe andextinction trials）
这一步算是「进阶」，当实验鼠习得站台方位后，撤去站台，检验实验鼠是否仍然记得站台的位置。这时实验鼠的「正确」态度是就算没有站台也在原来的站台位置上停留，即所谓的「空间偏好」。如果不进行新的实验，检验部分进行一个批次就可以了。如果反复进行这一步骤，实验鼠原来的记忆会消退，为下一步的实验做出准备。
2.4 新定位实验
这一步几乎就是重复提示与习得实验，最关键的不同在于变更了站台的位置，这就要求实验鼠根据原有的远距标识生成新的站台方位地图，是对认知可塑性的良好检验。话说这里就能看到大小鼠的差异，大鼠通常会很快通过新的搜索策略在新位置找到站台，而小鼠的表现就差多啦，受前摄记忆的影响非常明显。
结语：到这里实验的部分就完成啦，其实真做起来还有很多需要注意的细节，而且后面还有比实验辛苦百倍的工作，分析与统计，这里面的道道，你懂的，绝对需要另外一篇长文章才能讲清楚，还是且听下回分解吧！
1. 装备篇
实验的装备说起来很简单，一个水盆，一套图像分析系统，That’s it!
1.1 水盆
虽然名字叫水迷宫，实际上就是一大盆水，与我们熟悉的绕来绕去的迷宫没毛线关系。Morris 在 1981 年用的盆直径 1.3 米，深 60 厘米；而到了 1984 年他老人家又改了主意，用了一个 2.1 米的大盆，可是深度只有 40 厘米。这个头开得不好，所以直到现在对于水盆的大小也没有个一定之规。目前通行的做法是做小鼠和大鼠用不同直径的水盆，小鼠最小有用到直径 0.8 米的，常见的是 1.2 米直径；大鼠最大的一般也不超过 2 米，常见的是 1.6 米直径。至于深度，一般都在 60 厘米。对于实验鼠来说，盆越小任务越简单，越大越难。
说是水盆，还是有点要求的。首先是颜色。因为实验鼠典型的分为黑色与白色，所以早期的水盆会分成白盆和黑盆（别想错了，当然是白盆做黑鼠，黑盆做白鼠，否则鬼知道老鼠游到哪去了），但那样太麻烦，所以目前一般都提供中性颜色（如蓝色，灰色）的水盆，以适应各种颜色的实验鼠。
其次是给排水。别小看这一盆水，轻轻松松就是一吨，给排水绝对是要考虑的。给水还算方便，水龙头接根管子到盆里就好了。排水一般是在盆底开口接排水管到下水口。所以安装水迷宫的地点要求有上下水口，否则给排水的管路会非常非常长……。对水温控制的要求其实不是刚性的，因为很多时候实验所需水温（20-27℃）和室温是很接近的，把一盆水放过夜就行了。但鉴于我们的祖国幅员辽阔气候各异，所以一般都会要求附带水温控制设备。好在温控的要求并不高，否则就尴尬了。一般来说，偏低的水温一方面会引起实验鼠的厌恶情绪而加快游动以寻找站台，另一方面也会导致实验鼠因失温而降低游动速度。对于温度，小鼠比大鼠更为敏感，所以正如前文 BB-8 所经历的，把出水后的实验鼠放到暖垫上不失为一种有效的恢复体温的策略。
第三是一个重要的配件，站台。这东西相当于迷宫的出口，整个实验就是考察实验鼠是否记得站台的位置。BB-8 的经历已经告诉我们，这东西有时候要高出水面，有时候要低于水面（通常 0.5-2 cm），还要能变换位置。不过别担心，目前所有市售产品都能轻松满足这个要求。站台的直径比较统一，10-12 cm，实验鼠能站上去就行。当然，从原理上来说，站台直径与水盆直径的比例影响到实验任务的难度，但通常大家更在意水盆的直径。
既然是攻略，少不得要说说怎么挑，虽然真心没啥可说的。跟挑手机一样，挑个顺眼的就行了。只有一点，对金属盆的要慎重，要确定是不锈钢的，否则做一次实验放两天就生锈，整个人都会觉得不好了……
1.2 图像分析系统
讲真，这个是重点。虽然一般一个实验只有 6 分钟，但好多只老鼠加在一起，时间也蛮长的，如果都需要我们一只一只用眼看用手去掐秒表，很快人就颓了，而且也无法绘出实验鼠的轨迹，进而无法精细地评价它的寻找过程。所以一套好用的图像跟踪与分析系统必不可少。什么是好用的？套用邓爷爷的一句名言：不管白猫黑猫，能抓住老鼠就是好猫。一点没错，只要能「抓」住老鼠，就是好的系统，「抓」得越仔细，越好！这方面的评判其实也很容易，去看国际顶级神经科学相关期刊的文章，上面提到的系统都不会差。
那为什么会有可能「抓」得不好呢？首先是因为实际情况可能很复杂，最典型的干扰来自水波晃动导致的影像变化，很多低端产品会把晃动的光点误判为实验鼠而对真实的实验鼠「置之不理」。其次是图像识别的底层技术有差异，高端的产品会识别实验鼠的多（达 4）个部位，这样就不便能描绘实验鼠的运动轨迹，还能实时判断出实验鼠的头部朝向、是否在原地转圈寻找这样的精细指标，而低端产品甚至会只把实验鼠看成一个质点单纯地描绘其运动轨迹，这会导致实验结果过于粗糙从而淹没了客观差异。当然，和所有的好东西一样，一分价钱一分货，最明智的决策永远是根据自己的实际需求进行选择。
2. 步骤篇
一个完整的水迷宫实验包括 提示（Cue Trials）, 习得（Responseacquisition trials）, 检验与消退（Probe and extinction trials）这样三个阶段，「增强」版水迷宫实验会在消退后进行新（位置）的提示与习得实验。
2.1 提示（Cue Trials）
正如 BB-8 所经历的，小鼠在下水后沿着盆壁游动是很常见的现像，这时使站台高出水面是为了便于实验动物发现站台。这一步就是在告诉实验鼠：别瞎折腾了，上台才是硬道理。使站台高出水面是最常用的方式，也有实验者在盆壁放置醒目的标识来实现这种「告知」功能。这对于实验鼠区别不大，都属于近距标识。对于实验鼠来讲，这一步所需要的技能是最基础的定向游动能力，如果这个能力缺失，会被淘汰出实验。
2.2 习得（Responseacquisition trials）
这一步才是关键，要让实验鼠根据远距标识习得并记忆站台的方位，相当于要让实验鼠自己脑补出地图，无论在哪个位置被放下水，都能快速确认站台方位。很多时候在这一步就已经出现差异，习得的速度与质量已经是一个很好的指标。这一步耗时可能比较长，加上变换实验鼠入水位置，有可能需要反复持续几天。
2.3 检验与消退（Probe andextinction trials）
这一步算是「进阶」，当实验鼠习得站台方位后，撤去站台，检验实验鼠是否仍然记得站台的位置。这时实验鼠的「正确」态度是就算没有站台也在原来的站台位置上停留，即所谓的「空间偏好」。如果不进行新的实验，检验部分进行一个批次就可以了。如果反复进行这一步骤，实验鼠原来的记忆会消退，为下一步的实验做出准备。
2.4 新定位实验
这一步几乎就是重复提示与习得实验，最关键的不同在于变更了站台的位置，这就要求实验鼠根据原有的远距标识生成新的站台方位地图，是对认知可塑性的良好检验。话说这里就能看到大小鼠的差异，大鼠通常会很快通过新的搜索策略在新位置找到站台，而小鼠的表现就差多啦，受前摄记忆的影响非常明显。
结语：到这里实验的部分就完成啦，其实真做起来还有很多需要注意的细节，而且后面还有比实验辛苦百倍的工作，分析与统计，这里面的道道，你懂的，绝对需要另外一篇长文章才能讲清楚，还是且听下回分解吧！
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