水迷宫实验之流程篇：阿尔茨海默症行为学“金标准”

目录

• 导语：水迷宫实验看什么
• 一、标准水迷宫实验流程
• 二、平台可见期实验
• 三、平台隐藏期实验
• 四、无平台探索期与反转记忆实验
• 五、可调整参数及注意事项
• 六、小结与研究支持
• FAQ

一、标准水迷宫实验流程

绝大部分水迷宫实验主要包括（但不限于）以下三个部分：

1. 平台可见期实验（2 days）；
2. 平台隐藏期训练（5 days）；
3. 无平台期检测（1 day）。

图1. 标准水迷宫实验日期表（不含适应环境期）。

小鼠对实验环境的适应

有条件的话，小鼠应在正式实验前 1 周移入水迷宫实验房间进行饲养。如果没有这样的条件，也应尽量将小鼠至少连续 3 天、每天移入水迷宫房间 2-4 小时，以适应实验环境。同时，实验人员也应在实验前与小鼠有连续 5 天以上、每天 2 min 的熟悉过程。

PS：相对新物体识别和自主交替实验，逃生欲望算是一个比较强的动力，所以水迷宫中适应环境并没有刚才说的两个实验那么关键。但为了增加实验可靠性，让小鼠熟悉饲养环境和实验人员仍然是必不可少的。

二、平台可见期实验（“体检”期）

平台可见期可帮助判断小鼠是否存在明显运动能力或视力问题，尤其适合在老龄动物、疾病模型或水迷宫前经历手术、给药等处理的动物中使用。

1. 按实验方案搭建水迷宫设施，Cue 可放在水池内部，因为水池内部的 Cue 更容易被小鼠看到。
2. 将水池分为四个象限，分别用 N、S、W、E 命名；再设定 8 个放小鼠下水的方位，从 9 点钟的 1 号位置开始逆时针到 10 点钟位置的 8 号位，位置序号可自定义。
3. 每天每只小鼠进行 4 次实验，前两次和后两次平台分别放在两个不同位置。放小鼠的位置在平台所在象限对面象限的两侧位置，例如平台在 N 位置，放置小鼠的位置就在 2 和 4。
4. 放置小鼠时小鼠面朝水池壁，下水动作轻柔，不要让小鼠呛水。这个步骤在平台隐藏期和 Probe 期同样适用。
5. 小鼠在水中自由探索 1 分钟，超过 1 分钟未找到平台，则引导小鼠到平台并让小鼠在平台上停留 15 s。这个步骤在平台隐藏期同样适用。
6. 将小鼠擦干，防止热量损失过多。有条件的话，擦干后的小鼠可放在 31-33℃ 左右的鼠笼中短暂保温约 1 分钟，再放入临时笼中，不要放回长期饲养笼。
7. 清理水池表面的粪便。水迷宫实验中少量粪便影响不大，可连续 2-4 只小鼠实验后清理。
8. 每只小鼠两次下水的时间间隔不少于 20 min。因为涉及更换平台方位，所以通常让所有实验小鼠完成一轮后再开始下一轮更合适。
9. 平台可见实验有时 1 天以内就可以检测到小鼠运动和视力是否存在明显问题，因此根据实验情况，有时也只需要 1 天。

图2. 平台可见期实验方案。

三、平台隐藏期实验（训练期）

1. 平台高度低于水平面 0.5-1 cm 左右，在所有隐藏平台期内的平台位置固定。为了方便描述，这里将平台位置设定为 E。
2. 将小鼠面朝水池壁轻轻放入水中。每天针对每只小鼠的 4 次实验，小鼠从 2、3、8、7 这几个位置随机放入。严格来说这是伪随机，每天四个位置都要用到，只是顺序可以随机。
3. 其余步骤与平台可见期的步骤 3-8 相同。
4. 记录全部过程影像资料，以便后续分析潜伏期、游泳距离、运动速度、平台象限停留时间和运动轨迹等指标。

图3. 平台隐藏期实验方案。

四、无平台探索期与反转记忆实验

无平台探索期实验（测试期）

平台隐藏期实验完成后一段时间，具体时间间隔根据实验目的决定，撤去平台，将小鼠从 1 号位放入，也就是平台隐藏期一直没有用到、距离目标平台最远的位置，记录小鼠运动过程以便后续分析。

图4. 无平台探索期实验方案。

反转记忆实验（Spatial Reversal）

这个阶段并非必须。有些基因改变或药物处理并不会让小鼠在常规水迷宫学习阶段或探索实验阶段出现明显差异，而主要影响小鼠记忆灵活性，以及根据现实情况调整固有认知的能力。反转实验就常用于更精细的学习记忆差异研究，可帮助对基因功能和药效进行更细致的检测。

五、可调整参数及注意事项

水迷宫动物操作的几个阶段中，可以调整的参数不少，而且这些参数调整会在很大程度上影响实验结果。适应期和平台可见期实验并非绝对必须，甚至有些论文中连无平台探索期结果也没有展示。理论上，只有平台隐藏期也能够对小鼠学习记忆能力起到一定检测作用，但并不推荐这样做。

原因在于：首先，这会减少很多对照实验数据，而运动能力和视力相关对照数据本身非常有意义；其次，文章论据会变少，很多杂志也不接受过于简化的水迷宫结果；此外，如果没有 Probe 期实验，就很难排除一些采用非空间记忆方式完成任务的小鼠，例如部分小鼠可能采取与水池边缘保持一定距离绕圈的策略。

实验人员与小鼠熟悉的过程非常重要。小鼠本身就容易焦虑或抑郁，如果没有让小鼠放下戒心，影响的就不只是学习记忆能力，还可能涉及应激水平、游泳策略和运动状态。

可见平台期前也可以进行一次水池适应实验，例如将小鼠放入水池中短暂适应，但这不是必须步骤。关于可见平台期，实验持续时间可以是 1 天或 1 天以上，但不宜过多；这个实验可以放在最开始，也可以放在 Probe 实验之后，甚至在隐藏平台期中插入一天进行。

一般而言，如果动物年龄较大，或者水迷宫前有伤害性操作，例如手术和药物处理，建议将可见平台实验放在隐藏平台实验之前，提前确认运动能力和视力，减少体弱小鼠在漫长隐藏平台期中死亡的风险。

平台隐藏期是最重要的实验阶段，并且一般耗时最长，4-7 天较为常见。如果发现小鼠已经基本达到寻找平台的时间极限，就可以考虑不再继续训练。这个时间极限通常是小鼠寻找平台的平均时间接近 15 s 左右。

此外，在基础水迷宫实验之上，还可以通过延长 Probe 实验次数，研究动物对原有平台位置记忆的消退时间。对平台位置记忆消退时间有两种解读方式：如果小鼠经过多次 Probe 实验仍花大量时间坚守在原平台所在象限，一方面可说明记忆持续时间较久，另一方面也可能说明记忆可重塑性较弱。

如果在 Probe 实验后马上开始另一次隐藏平台实验，且这次隐藏平台位置与第一次不同，那么这个过程检测的就是小鼠二次学习能力，又叫反向训练。你可以理解为让小鼠修正原有过时位置信息，建立新的标志物与平台位置之间的联系。这种方法一般用于检测更轻微的神经损伤；第二次隐藏平台训练后，也可以再次进行 Probe 实验。

六、小结与研究支持

相比于大多数学习记忆相关的行为学实验，水迷宫有如下优点：

1. 驱动力强。小鼠不喜欢泡在水中，会努力寻找平台逃离。
2. 其他实验中存在的气味线索因素基本消失。小鼠排泄物留下的气味会干扰下一只小鼠的实验状态，而这些影响在大量水的稀释下趋近于最低。
3. 训练阶段和测试阶段可以获得大量行为数据，如找到平台的时间、路程、策略，不同阶段速度和运动轨迹比较等，从而对小鼠行为进行更精确分析。
4. 相对禁食对老年小鼠健康的影响、电击对年轻小鼠造成的精神创伤而言，水迷宫伤害较小。
5. 属于非条件反射实验，省去了部分学习时间。

当然，水迷宫也不是毫无缺点。相比于新物体识别和巴恩斯迷宫，水迷宫对小鼠的刺激仍然较强，年老或疾病小鼠在实验中死亡的情况并不罕见。

总而言之，水迷宫实验对空间记忆和参考记忆的检测相当灵敏且有效。不过，它的环境搭建要求严格，实验过程中需要通过严谨的对照数据分析排除非学习记忆因素对结果的干扰，对实验操作员要求较高。除了详细理解原理之外，实际操作经验也非常重要。

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好了，关于水迷宫实验流程部分就介绍到这里。后续还可以进一步结合潜伏期、路径长度、目标象限停留时间、穿台次数和搜索策略等指标，系统分析水迷宫实验中获得的主要数据。

本文于2026年8月进行了内容更新与校准，补充了水迷宫实验质量控制、移动端阅读体验和神经疾病研究应用要点。

参考文献：

1. Erik D. Roberson. Alzheimer's Disease and Frontotemporal Dementia[M]. Humana Press, 2011.

2. Vorhees C V, Williams MT. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nat Protoc. (2006) 1:848-58. doi: 10.1038/nprot.2006.116.

FAQ