1、原理和意義

1981年，英國心理學(xué)家Morris首次設(shè)計(jì)應(yīng)用了這種水迷宮來研究大鼠大腦學(xué)習(xí)記憶機(jī)制。1984年，Morris對原實(shí)驗(yàn)程序進(jìn)行了充實(shí)、改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了對大鼠游泳路徑的自動化追蹤和分析，變化了訓(xùn)練程序以檢測空間記憶的不同方面，發(fā)展了非空間界定學(xué)習(xí)的程序。雖然起初的實(shí)驗(yàn)對象為大鼠，但此后該迷宮系統(tǒng)成為評估嚙齒類動物空間學(xué)習(xí)和記憶能力的經(jīng)典程序，廣泛運(yùn)用于神經(jīng)生物學(xué)、藥學(xué)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究中。

2、優(yōu)點(diǎn)

①由于對年齡相關(guān)性空間記憶損害有可靠的敏感性，Morris水迷宮是判斷老年小鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力的特別有用的工具。

②驅(qū)動動物逃避的是水刺激，而不需要食物和水的剝奪。因此，避免了剝奪食物和水后給實(shí)驗(yàn)動物帶來的新陳代謝方面的問題，而這方面問題對某些品系的動物來說可能是危險(xiǎn)的。

③動物不必接受電擊，這在那些食欲促進(jìn)任務(wù)（appetitive tasks）如輻射狀迷宮和T迷宮中是常規(guī)的要求。

④可以消除氣味線索。

⑤能提供較多的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，系統(tǒng)全面地考察實(shí)驗(yàn)動物空間認(rèn)知加工的過程，客觀地反映其認(rèn)知水平。

⑥將實(shí)驗(yàn)動物的學(xué)習(xí)記憶障礙和感覺、運(yùn)動缺陷等分離開來，減少它們對學(xué)習(xí)記憶過程檢測的干擾。

⑦既可以檢測空間參考記憶又可以檢測空間工作記憶。在用固定平臺測試小鼠的空間參考記憶后再將平臺的位置改為不固定，就可檢測它們的工作記憶能力。顯然，尋找不固定平臺的認(rèn)知過程要復(fù)雜一些，需要?jiǎng)游飳�時(shí)間和空間上的分離信息加以整合和判斷。

⑧操作簡便，數(shù)據(jù)誤差較小。

3、不足

①由于需要監(jiān)視系統(tǒng)及分析軟件，只有少數(shù)裝備較好的實(shí)驗(yàn)室可以開展工作。

②實(shí)驗(yàn)程序的設(shè)計(jì)需要考慮的因素較多，同時(shí)需要實(shí)驗(yàn)者具備一定的神經(jīng)生理學(xué)、認(rèn)知生理學(xué)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方面的知識，給實(shí)驗(yàn)的開展和結(jié)果的解釋帶來困難，同時(shí)也限制了該迷宮的深入廣泛的應(yīng)用。

③由于體力消耗太大，體溫也喪失過多，年老體弱鼠完成任務(wù)較困難。

④并非所有鼠株都適合于Morris迷宮測試，如BALB/c不能學(xué)會該任務(wù)（成績并不隨天數(shù)的增加而進(jìn)步），129/SvJ的學(xué)習(xí)成績也偏差。

⑤個(gè)體間的成績差異巨大。

⑥某些株，如129/SvJ株的小鼠由于有年齡相關(guān)性視路病變(visual pathology)，在衰老時(shí)完成以視覺為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)記憶任務(wù)時(shí)就會出現(xiàn)困難。在C57BL/6株，由于嚴(yán)重的禿頭癥（alopecia）存在，可能使某些小鼠產(chǎn)生抑郁，加上潰瘍性皮炎，最終可能影響小鼠的游泳能力而影響實(shí)驗(yàn)成績。

⑦對輕微的學(xué)習(xí)記憶能力的減退，該迷宮程序可能不敏感。

⑧將動物浸入水中可能引起內(nèi)分泌或其它應(yīng)激效應(yīng)。后者與腦損害或藥理學(xué)操作間的相互作用具有不確定性。

⑨經(jīng)過自動監(jiān)視系統(tǒng)的操作仍需要借助于手工才能完成，這可能使實(shí)驗(yàn)變得一些乏味。

⑩所占實(shí)驗(yàn)場地過大。

4、注意事項(xiàng)

①小鼠完成該任務(wù)的方式與大鼠不完全相同。所以，用于評價(jià)大鼠在該任務(wù)中的一些指標(biāo)并不適用于評價(jià)小鼠。例如，在探索實(shí)驗(yàn)（probe trial）中，在原目標(biāo)象限所游泳的距離或所花的時(shí)間（用于判斷大鼠短期記憶力的典型指標(biāo)）用于小鼠通常是不合適的。而代替的參數(shù)，穿過原平臺位置的次數(shù)，可能就是一個(gè)更敏感的指標(biāo)。
②比較而言，在Morris水迷宮中，小鼠（C57BL/6株）的成績沒有大鼠好（Long-Evans株）。這并不是因?yàn)樾∈蟮目臻g學(xué)習(xí)記憶能力差，而是在游泳池內(nèi)小鼠的空間學(xué)習(xí)能力可能受到某些非空間因素的阻礙，如游泳的路徑不直，游泳時(shí)昂頭更劇。為此，有人認(rèn)為：a. 在以水為基礎(chǔ)的任務(wù)中，不要將小鼠的成績與大鼠的成績匹配（match），否則會引起混淆。但是，如果熟知了任務(wù)的局限性，該任務(wù)還是可用于小鼠的檢測；b. 在陸地（dry-land）任務(wù)中，尤其是動物的運(yùn)動性（locomotion）受到臂的限制的任務(wù)中，小鼠的成績應(yīng)該與大鼠的成績匹配；c. 小鼠表現(xiàn)出的可以和大鼠比較的行為值得進(jìn)一步研究，因?yàn)樵摬町愑兄�于理解在空間行為中所使用的種屬特異性策略的不同。
③就小鼠而言，在Morris水迷宮中不同株的小鼠的學(xué)習(xí)記憶成績差異巨大。例如，C57BL/6J、CD-1和DBA/2小鼠是優(yōu)秀的學(xué)習(xí)者，而BALB/c小鼠不能學(xué)會該任務(wù)，如圖2。所以，事先要對自己所用的小鼠是否適合于Morris水迷宮檢測進(jìn)行評價(jià)。但各株在Morris水迷宮中學(xué)習(xí)成績的好壞可能是相對的，要視所使用的程序而定。例如在C57BL/6J和129T2/Sv株小鼠間，在標(biāo)準(zhǔn)的空間參考記憶程序中（試驗(yàn)期平臺的位置恒定），兩株有同樣好的成績，但在逐步式學(xué)習(xí)（stepwise learning）程序中，C57BL/6J株在各學(xué)習(xí)階段內(nèi)的成績都比129T2/Sv株差，而在集中空間學(xué)習(xí)（massed spatial learning）程序中（平臺的位置每天改變），C57BL/6J株的成績又要好于129T2/Sv株。
④對于水池的大小，Morris最初（1981年）用于大鼠的水池是直徑1.32米、高為0.6米，但后來（1984年）改為直徑2.14米 、高0.4米[7a]。對于小鼠的實(shí)驗(yàn)水池，文獻(xiàn)中介紹的迷宮直徑差異巨大，小到0.6米, 大到2.0米[34]。一般而言，過小的水池使小鼠爬上平臺的偶然性增加，任務(wù)難度減小。
⑤Morris用于大鼠的水溫為26 ± 1℃[7a]，但用于小鼠的水溫一般較低（18~22℃）。近年來，文獻(xiàn)中提及的水溫有逐漸增加的趨勢，一些已達(dá)到25℃或26℃甚至28℃。但過高的水溫容易使小鼠產(chǎn)生漂�。╢loating）而不急于游泳來尋找平臺，至少對某些株是這樣，如昆明小鼠和SAM小鼠。不過，過低的水溫又可使小鼠體溫喪失過快而對健康有害。我們對青年昆明小鼠進(jìn)行了水溫對迷宮成績影響的觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)27~28℃組的小鼠成績最差，而17~18℃組和21~22℃組小鼠的學(xué)習(xí)成績沒有區(qū)別，所以，我們推薦的水迷宮實(shí)驗(yàn)用21~22℃水。
⑥早期文獻(xiàn)中幾乎一致提到水中要加入牛奶等已使水混濁來掩蓋平臺，但近期文獻(xiàn)很少提及這樣，除非出于圖像監(jiān)視目的的需要。這是因?yàn)槭笤谟斡緯r(shí)頭上仰，其視野朝上，無論水是否透明，它都不能看到水下平臺。再者，老年體弱動物在游泳過程中可能會溺水，加入水的物質(zhì)可能增大小鼠游泳時(shí)的阻力。
⑦到目前為止，雖然文獻(xiàn)中提到了紛繁復(fù)雜的評價(jià)指標(biāo)，但對這些指標(biāo)并沒有進(jìn)行很好的特征化。例如，游泳速度明顯是運(yùn)動能力的指標(biāo)，路徑長度又受游泳速度和游泳時(shí)間（潛伏期）的雙重影響，理論上不應(yīng)該是判斷認(rèn)知能力的很好指標(biāo)。所以，對各項(xiàng)指標(biāo)所反映的行為性質(zhì)需要進(jìn)行探討，解釋這些指標(biāo)時(shí)要慎重。單用潛伏期作為指標(biāo)也許不能提供有關(guān)空間學(xué)習(xí)的足夠信息。因?yàn)橛斡舅俣瓤煲膊⒎且馕秾W(xué)習(xí)效率就高。所以，當(dāng)判斷株間空間學(xué)習(xí)能力的差異時(shí)，僅用潛伏期做指標(biāo)可能會被誤導(dǎo)。此外，用4株小鼠來比較它們在游泳距離、潛伏期和游泳速度之間的差異，發(fā)現(xiàn)C57BL小鼠的游泳距離最短，BALB/c小鼠的游泳速度和潛伏期并不隨訓(xùn)練次數(shù)的增加而成績提高，但它的游泳距離卻有進(jìn)行性下降，且與其它組間無明顯差異。不過，最近的一項(xiàng)研究表明，與C57BL/6N小鼠相比，即使以游泳距離作為指標(biāo)，BALB/c小鼠也不能學(xué)會該任務(wù)。但無論如何，游泳距離仍被視為是可能比潛伏期更可靠的參數(shù)。
⑧無論有無空間線索存在，在前幾次訓(xùn)練中都可發(fā)現(xiàn)找到水下平臺的潛伏期隨實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加而下降。無空間線索組的下降可能是由于動物學(xué)會了遠(yuǎn)離池邊游泳（克服了趨觸性），從而增加了它們隨機(jī)接觸平臺的機(jī)會。若動物不能即時(shí)克服趨觸性，提示它可能過于焦慮或確實(shí)有學(xué)習(xí)記憶障礙。
⑨在反向空間任務(wù)中，動物的學(xué)習(xí)是非�？焖俚摹０凑誐orris的觀點(diǎn)，僅將平臺移到對側(cè)象限但不改變空間線索的位置并不能確切地稱為反向（reversal）程序（象上面所稱的那樣）。因?yàn)楫?dāng)平臺移動位置時(shí)，遠(yuǎn)處房間內(nèi)線索的同中心（allocentric）空間關(guān)系并未改變。動物只要學(xué)習(xí)新的平臺位置而不需要完全重排線索關(guān)系。
⑩標(biāo)識平臺任務(wù)是Morris為了確定腦損害或藥物引起的大鼠定位航行損害不是由動機(jī)和感覺運(yùn)動受累造成而設(shè)計(jì)的。應(yīng)用于小鼠后，多用于測定小鼠確定位置變化的可見平臺的能力（一種非空間學(xué)習(xí)記憶能力），實(shí)際上還可同時(shí)檢測小鼠的視敏度及游泳能力。多數(shù)情況下被安排在定位航行試驗(yàn)結(jié)束的次日進(jìn)行。我們認(rèn)為安排在定位航行試驗(yàn)之前進(jìn)行可以提供動物水中有供逃生平臺的信息，從而加快了小鼠學(xué)會定位航行任務(wù)的進(jìn)度，在某些要求動物行為要盡可能一致的情況下還可達(dá)到篩選動物的目的。