一种新型Y迷宫范式增强对小鼠细微空间识别记忆损伤的检测灵敏度

为解决传统行为测试在检测阿尔茨海默病(AD)和衰老相关早期空间记忆损伤中灵敏度不足的问题，研究人员开发了一种基于八臂放射迷宫改进的Y迷宫新范式。该范式通过增加空间认知需求，显著提升了记忆持久性和检测灵敏度，能有效识别衰老和AD模型中的细微认知缺陷，为神经退行性疾病研究提供了重要工具。

　　

在神经退行性疾病研究领域，阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)作为最常见的认知障碍疾病，其早期诊断和治疗干预面临重大挑战。空间导航缺陷不仅是正常衰老的常见表现，更是AD最早出现的认知症状之一。然而，传统的啮齿类动物行为测试方法存在明显局限性：多数任务需要长时间训练、依赖动机因素或厌恶刺激，这些因素不仅影响测试灵敏度，也降低了其转化医学价值。特别是广泛使用的Y迷宫识别记忆任务，由于记忆保持时间短暂（通常不超过4小时），难以检测细微的认知功能损伤，且容易受到动物自我中心学习策略的干扰。

为了解决这些方法学瓶颈，Senka Hadzibegovic等研究者在《BMC Methods》上报道了一种创新性的行为范式改良方案。研究人员巧妙地利用八臂放射迷宫装置，开发出改良版Y迷宫测试系统。这种设计通过扩大中央平台（直径32厘米）、取消臂侧壁、增加臂间距离（90°-135°-135°夹角）等结构改变，显著提高了空间认知需求。动物需要依赖周围环境中的远端线索进行空间定向，从而更有效地促进异中心空间学习策略的使用。

研究采用的主要技术方法包括：1）使用八臂放射迷宫装置构建改良Y迷宫实验系统；2）通过视频追踪技术（Imetronic或Ethovision系统）记录分析小鼠行为；3）建立自然衰老模型（22月龄C57BL/6J小鼠）和AD诱导模型（海马注射Aβ寡聚体）；4）应用Western blot和Dot blot技术鉴定Aβ寡聚体形成状态；5）采用经典Y迷宫范式进行方法学对比验证。

Experimental design

研究人员设计了严谨的实验方案（图1）。改良Y迷宫使用八臂放射迷宫中的三个臂构成Y形结构。训练阶段让小鼠自由探索两个臂10分钟，经过不同的 inter-trial interval(ITI)（10分钟至24小时）后，在测试阶段开放第三个新异臂。通过比较小鼠在新异臂中探索时间的百分比来评估空间识别记忆能力。这种设计迫使动物在臂间移动时穿越更大的中央平台，增加了行进距离，减少了简单左右转向策略的使用可能性。

Evaluating arm preference in the modified Y-maze

研究首先验证了迷宫设计无固有臂偏好（图2）。让小鼠自由探索三个臂5分钟，结果显示在各臂的探索时间无显著差异（约33%），表明迷宫设置合理，无空间偏见。

Spatial recognition memory is more persistent in the modified Y-maze compared to the classical Y-maze

结果令人印象深刻（图3）。经典Y迷宫中的记忆保持时间很短，2小时后即衰减至机会水平。而改良版Y迷宫即使间隔24小时，年轻小鼠仍表现出显著的新异臂偏好，证明该方法能产生更持久、更稳健的空间记忆。

The modified Y-maze is sensitive in detecting age-related spatial recognition memory decline

在衰老模型中的应用显示（图4），改良方法的优势更加明显。22月龄老年小鼠在经典Y迷宫中已无法显示记忆损伤（因年轻对照组在2小时ITI时表现已降至机会水平），但在改良范式中，老年小鼠在4小时ITI时表现出明显的记忆损伤，且这种损伤是时间依赖性的。

Platform and arm exploration time in young and aged mice

进一步分析表明（图5），年轻和老年小鼠在训练阶段和测试阶段的平台和臂探索时间无显著差异，排除了运动功能或焦虑水平差异对记忆表现的混淆影响，证实观察到的缺陷是特异性的记忆损伤。

A robust spatial recognition memory can be acquired in the modified Y-maze by increasing initial memory strength

研究还发现（图6），通过增加训练阶段的重度次数（三次训练会话，间隔2小时），可以进一步加强记忆痕迹，使24小时后的记忆保持更加稳固，这为调节记忆强度提供了有效方法。

The modified Y-maze is sensitive in detecting spatial recognition memory impairment in an inducible mouse model of AD

在AD模型中的应用进一步验证了方法的敏感性（图7）。海马注射Aβ oligomers的小鼠在经典Y迷空中未显示记忆损伤，但在改良Y迷空中表现出显著的空间识别记忆缺陷。Western blot和Dot blot分析证实了Aβ寡聚体的成功制备（高分子量和低分子量物种，A11抗体阳性）。

研究结论强调，这种改良Y迷宫协议提供了快速、高度敏感的空间识别记忆测量方法。它易于在标准啮齿类动物设施中实施，为检测衰老和AD小鼠模型中的细微认知缺陷以及评估治疗干预措施提供了宝贵工具。该方法通过增加空间认知需求，促进了异中心导航策略的使用，产生了更持久的记忆痕迹，从而能够检测到传统方法无法发现的细微认知变化。

然而，研究者也客观指出了方法的局限性：尽管改良Y迷宫对检测细微空间记忆缺陷具有增强的敏感性，但它仍然依赖于先天的新异性探索行为。在动机或探索倾向独立于记忆功能发生改变的动物模型中，这可能是一个潜在的混淆变量。此外，与情境恐惧条件化等能产生持续数周记忆的单次事件范式相比，Y迷宫诱导的识别记忆仍不够持久，不适合研究长时间发展的记忆过程。

这项研究方法学的创新为神经退行性疾病早期诊断和治疗评价提供了强有力的技术支撑，特别是在需要高灵敏度检测细微认知变化的临床前研究中具有重要应用价值。