手指迷宮試驗---評價成年恒河猴的認知功能

在認知功能的研究中，實驗動物的使用對于人類認知過程和機制的研究至關重要。此外，非人類靈長類動物對于理解人類更高的認知功能是必要的。然而，目前對非人靈長類動物的認知功能測試還不多見，因此，我們對手指迷宮測試進行了改進，以應用于非人靈長類動物。在這項研究中，我們使用手指迷宮測試評估了12只成年恒河猴的學習和記憶能力，該手指迷宮測試旨在評估圈養(yǎng)非人類靈長類動物的認知功能。對猴進行了指示正確方向的移動獎勵訓練，從而使恒河猴可以獲得獎勵。訓練結束后，受試者在兩個月后完成了學習試驗和記憶試驗。盡管訓練所需的時間因恒河猴而異，但12只恒河猴中有11只完成了訓練，并在2個月后進行的學習試驗和記憶試驗中取得了很高的成功率。這是首先將手指迷宮試驗應用于成年恒河猴的研究。手指迷宮實驗使我們能夠同時評估幾只成年恒河猴的學習和記憶。

認知功能是指通過學習、推理、解決問題和記憶有效地處理知識和信息的能力。由于老化或神經退行性疾患，認知功能趨于減弱。因此，人們對認知功能的評價和相關疾患的診療進行了大量的研究。用實驗動物研究認知功能對闡明人類認知功能的過程和機制具有重要意義。因此，許多評估各種動物認知功能的工具已經被開發(fā)出來。盡管利用非人靈長類動物對認知功能進行研究很重要，但通常用于測量認知功能的評估工具仍然存在不足。WGTA 威斯康辛通用測驗儀長期以來一直被用作評估非人靈長類動物認知功能的工具。但是，WGTA不適合同時應用于大量恒河猴，因為一次只能準確測試一只恒河猴，并且需要很長的初步訓練時間。因此，開發(fā)了一種手指迷宮測試來解決這些缺點。手指迷宮測試是一種評估非人類學習記憶等認知功能的工具。它是一個評估工具，設計為一個益智喂食器類型，連接到籠子，這是恒河猴熟悉的環(huán)境。在材料成本方面，手指迷宮測試儀易于制造且價格合理。此外，手指迷宮測試可以同時應用于多種靈長類動物。此外，這種益智喂食器豐富了恒河猴的環(huán)境。

1998年開發(fā)的手指迷宮測試已用于實驗室，以評估認知功能，特別是非人類靈長類動物的學習能力和記憶功能。新開發(fā)的測試是4步非校正方法型手指迷宮，該迷宮初是為成年食蟹猴設計的，旨在測試其視空間取向，空間學習和手動靈活性。本研究旨在探討毒性物質對幼年食蟹猴和恒河猴學習的影響，以及淀粉樣β靶向免 疫診療對老年非洲綠猴和食蟹猴長期記憶的影響。

在先前的研究中，對幼齡食蟹猴，幼齡恒河猴和成年非洲綠猴進行了手指迷宮測試。 但是，迄今為止，還沒有關于成年恒河猴的研究。非人靈長類動物實驗在臨床前階段非常重要，雖然非人靈長類動物（NHPs）占動物研究的0.5%，但與其他動物研究相比，它們通常有非常顯著的結果。在非人類靈長類動物中，恒河猴和食蟹猴是NHPs研究中使用廣泛和頻繁的動物。恒河猴是建立衰老相關疾患動物模型的良好候選者。由于年齡和認知功能是相關的，所以用成年恒河猴評估認知功能是有用的。因此，我們將手指迷宮實驗應用于成年恒河猴，以評估其學習和記憶功能。此外，我們使用不同的獎勵，即恒河猴食物，對手指迷宮測試進行了修改和升級。在以前的研究中，在手指迷宮任務中，每次試驗都用一片蘋果（2.5g）作為獎勵。然而，如果成年恒河猴試圖把蘋果拉進籠子而不掉下來，蘋果很容易就碎了。因此，我們修改了Tsuchida等人提出的手指迷宮實驗。以標準認證的商業(yè)猴飼料代替蘋果作為獎勵。改良手指迷宮試驗可用于成年恒河猴認知功能的測定。它也可以用來測量由于服用**或疾患引起的認知功能的變化。

材料和方法：實驗中使用了十二只幼齡的雌性恒河猴。它們被安置在單獨的室內籠子中，因為手指迷宮測試設備安裝在單獨籠子的前面，并且一只恒河猴必須使用一種設備。 他們被喂商業(yè)猴飼料。在韓國生物科學與生物技術研究所（KRIBB）國家靈長類動物研究中心的3年里，他們的飲食中每天都有各種水果和自由飲水。如前所述，控制環(huán)境條件以提供24±2°C的溫度、50±5%的相對濕度、100%的新鮮空氣（換氣次數(shù)≥12次）和12:12小時的明暗循環(huán)。

手靈巧測試（HDT）：

恒河猴用手指進行了手指迷宮測試。 因此，至關重要的是要確保他們沒有手部運動功能障礙。 因此，我們進行了HDT，以確認恒河猴沒有運動功能障礙。我們在籠子的前面連接了一個由9孔測試板組成的HDT設備。 9個孔中裝有蘋果（1×1×1厘米），恒河猴需要從每個孔中取出蘋果。在三次訓練之后，對恒河猴進行了HDT，并使用跟蹤軟件測量了它們獲取蘋果的時間。

手指迷宮試驗：研發(fā)的手指迷宮測試儀經過改良，適合每個籠子的大小，并設置在每個籠子的前面。該迷宮由4層階，4個錯誤箱和一個可觸及箱（390毫米長，320毫米寬和32毫米高）組成。前部由丙烯酸塑料制成，框架由不銹鋼制成。當恒河猴選擇正確的路線時，獎勵被設計到較低的層階上，后被扔進恒河猴可以接近的喂食箱。但是，當恒河猴選擇了錯誤的路徑時，獎勵會掉到恒河猴無法進入的錯誤箱中。在我們的研究中，猴飼料被用作獎勵而不是蘋果。

適應環(huán)境

在訓練之前，讓恒河猴適應測試設備兩天。 在此期間，恒河猴適應了飼料箱和設備的存在。 當恒河猴能夠從飼料箱中獲得獎勵時，認為馴化已完成。

訓練：每周進行一次訓練，包括8次試驗

我們改進的手指迷宮測試的示意性描述如圖1所示。在每一次試驗中，首步都會有獎勵，恒河猴們必須把它放進飼料箱才能得到獎勵。每一步的成功標準是在一個周期內完成8個試驗而沒有失敗。恒河猴通過第1層階后，便進入了下一個步驟，在第2層階中獲得了獎勵。恒河猴必須先將獎賞朝著步驟1的相反方向移動，然后再朝著步驟1的相同方向移動，以便將獎賞放在飼料箱中。通過這種方式，恒河猴使用與首步和下一步類似的程序進入第三步和第四步。記錄訓練時間、訓練次數(shù)和試驗成功率。在所有四個步驟中，如果獎勵在培訓期間被放置到錯誤箱中，則獎勵不會被移除。恒河猴達到后步驟4的標準后，進行了學習測試和記憶測試。

學習測試

進行了一項學習測試，以驗證恒河猴在手指迷宮測試中的成功。這些恒河猴被測試了兩天，每天10次。獎品被放置在四個層階外的一個偽隨機位置上。恒河猴們必須找出獎賞放在哪個層階，并將獎賞朝正確的方向移動，將獎賞扔進喂食箱。成功率的測量方法如下：成功次數(shù)/試驗次數(shù)。

記憶測試：學習測試后兩個月，以與學習測試相同的方式進行記憶測試，并計算成功率

結果：HDT：我們將取出食物時間短的手定義為優(yōu)勢手，將取出時間長的手定義為非優(yōu)勢手。 11只恒河猴取出蘋果的平均時間為優(yōu)勢手為13.23 s，非優(yōu)勢手為17.33 s（左優(yōu)勢手為5只恒河猴，右優(yōu)勢手為6只恒河猴）。所有的恒河猴都能夠獲得獎勵。 恒河猴之間的優(yōu)勢手獲取食物時間沒有顯著差異。 因此，我們確認恒河猴的手指運動沒有運動功能障礙。

訓練：成功率和完成培訓的天數(shù)如圖4所示。恒河猴平均花費2.5天才能達到步驟1的成功標準。步驟2比步驟1花費更多的時間，平均為10.45天。十二只恒河猴中有一只在步驟2訓練中沒有成功。猴在步驟3比步驟2花的時間更短，平均5.44天就能學會正確的方向。步驟4的訓練平均耗時2.25天。兩只恒河猴在嘗試時完成了第4步，沒有犯錯誤。重要的是，從步驟2到步驟4達到學習標準所需的時間減少，這表明恒河猴成功地將規(guī)則應用到下一個層階。總訓練時間平均22.55天，180次試驗。

學習記憶測試

學習測試的平均成功率為89.6％，表明恒河猴成功完成了手指迷宮測試。記憶測驗的平均成功率為84.6%。學習記憶測驗結果無統(tǒng)計學差異。這些結果表明，即使兩個月后，恒河猴仍然正確地記住了手指迷宮測試的規(guī)則。 我們總結了訓練，學習和記憶測試的結果。

結果：我們評估了圈養(yǎng)成年恒河猴學習記憶的認知功能。通過改進的手指迷宮測試，同時測試了十二只恒河猴，其中有11只成功完成了訓練和測試，測試顯示出很高的成功率。在本研究中，我們認為手指迷宮測驗是評估成年恒河猴在圈養(yǎng)條件下認知功能的有效方法。

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