雌鼠發(fā)情周期與海馬體學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)

嚙齒動(dòng)物發(fā)情周期與人類月經(jīng)周期一樣，發(fā)情周期的特征是卵巢hormone水平波動(dòng)，如雌二醇（E2）和孕酮（P4）。

海馬體是情境學(xué)習(xí)和記憶的主要樞紐，幾十年的研究表明，E2的自然循環(huán)濃度會(huì)改變海馬體的解剖結(jié)構(gòu)。例如，在發(fā)情前期，海馬體CA1的棘突和突觸密度增加了30%（Woolley & McEwen 1992，Woolley et al. 1990）。另外在整個(gè)發(fā)情周期中，海馬體中BDNF信使RNA的水平也發(fā)生了波動(dòng)（Cossio et al. 2016，Scharfman et al. 2003），這表明發(fā)情周期可能通過一種潛在的機(jī)制影響海馬體介導(dǎo)的任務(wù)，如Morris水迷宮和情境恐懼條件反射（Anagnostaras et al. 2001，Jarrard 1993）。

莫里斯水迷宮任務(wù)是通過將嚙齒動(dòng)物放置在一個(gè)大型圓形水池中進(jìn)行的。在訓(xùn)練階段，老鼠學(xué)會(huì)找到隱藏在水下的平臺(tái)。在測(cè)試階段，老鼠必須依靠他們的空間記憶來定位平臺(tái)，并且老鼠在測(cè)試期間找到平臺(tái)的潛伏期被用作空間記憶強(qiáng)度的衡量標(biāo)準(zhǔn)（Morris等人，1982）。關(guān)于發(fā)情周期如何影響莫里斯水迷宮的研究產(chǎn)生了不同的結(jié)果，一些研究發(fā)現(xiàn)發(fā)情期的大鼠表現(xiàn)優(yōu)于發(fā)情前期的大鼠（Frye 1995，Warren & Juraska 1997）。根據(jù)（Berry等人，1997）研究表明，根據(jù)發(fā)情周期的不同，莫里斯水迷宮的表現(xiàn)沒有差異。

大小鼠Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)，XR-XM101，上海欣軟

在情境恐懼條件反射實(shí)驗(yàn)中，嚙齒動(dòng)物學(xué)會(huì)將恐懼條件反射發(fā)生的情境與厭惡刺激聯(lián)系起來。然而，與莫里斯水迷宮一樣，對(duì)發(fā)情周期對(duì)情境恐懼學(xué)習(xí)的影響的研究也報(bào)告了不同的結(jié)果。（Markus & Zecevic 1997）研究發(fā)現(xiàn)與發(fā)情期訓(xùn)練的雌性相比，在發(fā)情前期接受情境恐懼條件反射的雌性表現(xiàn)出情境恐懼回憶受損，表明發(fā)情前期海馬體學(xué)習(xí)存在缺陷。但（Cossio et al. 2016）研究發(fā)現(xiàn)情況正好相反：與發(fā)情期訓(xùn)練的雌性相比，發(fā)情期訓(xùn)練的雌性表現(xiàn)出情境恐懼回憶受損。在一項(xiàng)研究條件反射厭惡的研究中，發(fā)情期訓(xùn)練的雌性表現(xiàn)出更高水平的條件反射張口，表明對(duì)厭惡情境的記憶更強(qiáng)（Cloutier et al. 2018）。

新物體識(shí)別測(cè)試，XR-XX117，上海欣軟

另一個(gè)依賴于海馬體體的學(xué)習(xí)和記憶任務(wù)是新物體識(shí)別范式（Broadbent等人，2010）。這項(xiàng)任務(wù)測(cè)試了嚙齒動(dòng)物識(shí)別以前遇到過的物體的能力，并依賴于嚙齒動(dòng)物對(duì)新奇事物的偏好（Tuscher等人，2015）。新物體識(shí)別包括一個(gè)單一的訓(xùn)練期，在這個(gè)訓(xùn)練期中，嚙齒動(dòng)物可以探索兩個(gè)相同的物體，然后是一個(gè)單一的測(cè)試期，在這個(gè)測(cè)試期中，嚙齒動(dòng)物接觸到兩個(gè)物體：一個(gè)與它們以前探索過的物體相同，另一個(gè)是新物體（Tuscher等人，2015）。具有良好物體識(shí)別記憶的嚙齒動(dòng)物將花更多的時(shí)間探索新物體而不是熟悉物體（Tuscher等人，2015）。大多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)情前期接受這項(xiàng)任務(wù)的大鼠比其他階段的大鼠表現(xiàn)出更好的物體識(shí)別能力（Cordeira等人，2018；van Goethem等人，2012；Walf等人，2006，2009）。（Tuscher等人，2015）研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大鼠在訓(xùn)練后僅1小時(shí)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，處于周期所有階段的大鼠都具有完整的物體識(shí)別能力。

我們?cè)俅慰吹桨l(fā)情周期和基于海馬體的學(xué)習(xí)之間的關(guān)系尚不完全清楚，這表明循環(huán)hormone對(duì)認(rèn)知表現(xiàn)的影響本身可能受到外部因素的調(diào)節(jié)，可能與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和參數(shù)有關(guān)。

雌鼠發(fā)情周期與社交行為實(shí)驗(yàn)

生活在社會(huì)群體中的動(dòng)物需要相互學(xué)習(xí)和相互學(xué)習(xí)才能生存。識(shí)別同種動(dòng)物的能力對(duì)于區(qū)分配偶和入侵者以及建立穩(wěn)定的統(tǒng)治等級(jí)至關(guān)重要（Choleris等人，2009年，Markham和Juraska，2007年）。為了在實(shí)驗(yàn)室中研究社會(huì)認(rèn)知，給嚙齒動(dòng)物提供同種動(dòng)物，并記錄嚙齒動(dòng)物探索同種動(dòng)物的時(shí)間。在此之后，給同一嚙齒動(dòng)物提供兩個(gè)同種動(dòng)物：一個(gè)它熟悉過的，一個(gè)新的同種動(dòng)物。如果嚙齒動(dòng)物認(rèn)出了熟悉的同種動(dòng)物，它應(yīng)該花更多的時(shí)間探索新的同種動(dòng)物。

很少有研究調(diào)查過雌性的社會(huì)認(rèn)知，更不用說這個(gè)過程如何受到發(fā)情周期的影響，但這些研究的結(jié)果喜憂參半。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)情期或發(fā)情前期first接觸同種動(dòng)物（幼年雄性或幼年雌性）的雌性大鼠具有相同的社會(huì)記憶回憶，并且花費(fèi)更多時(shí)間探索新的同種動(dòng)物（Markham & Juraska 2007）。相反，（Sánchez-Andrade & Kendrick 2011，Sánchez-Andrade et al. 2005）發(fā)現(xiàn)，只有發(fā)情前期接觸同種動(dòng)物的小鼠和大鼠在第2天成功進(jìn)行了社會(huì)認(rèn)知。對(duì)這些差異的一些解釋可能在于任務(wù)的時(shí)間安排。前一項(xiàng)研究在first接觸同種動(dòng)物100分鐘后研究了社會(huì)認(rèn)知，而后兩項(xiàng)研究在初次接觸后24小時(shí)測(cè)量了社會(huì)認(rèn)知，這可能表明循環(huán)hormone在長(zhǎng)期記憶鞏固中發(fā)揮作用。

三箱社交行為實(shí)驗(yàn)，XR-XJ117，上海欣軟

當(dāng)動(dòng)物的行為受到觀察或與同種動(dòng)物相互作用的影響時(shí)，就會(huì)發(fā)生社會(huì)學(xué)習(xí)（Heyes 1994）。這種學(xué)習(xí)方式使動(dòng)物能夠避免可能導(dǎo)致代價(jià)高昂的結(jié)果的試錯(cuò)學(xué)習(xí)（Galef＆Giraldeau 2001）。在實(shí)驗(yàn)室中，社會(huì)學(xué)習(xí)通常使用食物偏好社會(huì)傳播（STFP）范式進(jìn)行研究，其中觀察者嚙齒動(dòng)物與剛剛吃過新食物的示范者同種動(dòng)物進(jìn)行短暫的互動(dòng)（Choleris等人，2011）。通過嗅探示范者的嘴，觀察者可以獲得有關(guān)示范者所吃食物的嗅覺信息（Galef等人，1988）。如果互動(dòng)后觀察者表現(xiàn)出對(duì)示范者所吃食物的偏好，則會(huì)發(fā)生社會(huì)學(xué)習(xí)。這是一種重要的進(jìn)化生存工具，因?yàn)榉駝t嚙齒動(dòng)物會(huì)避免新食物，認(rèn)為它具有潛在的危險(xiǎn)（Galef＆Wigmore 1983）。只有兩項(xiàng)研究測(cè)試了發(fā)情周期對(duì)STFP的影響。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在觀察后24小時(shí)進(jìn)行食物偏好測(cè)試時(shí)，只有發(fā)情前期的大鼠表現(xiàn)出社會(huì)獲得的食物偏好（Sánchez-Andrade等人，2005）。同樣，另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)情前期觀察過示范者的大鼠具有社會(huì)獲得的食物偏好，持續(xù)時(shí)間是對(duì)發(fā)情間期和發(fā)情期進(jìn)行條件訓(xùn)練的大鼠的兩倍（Choleris等人，2011）。

這些發(fā)現(xiàn)表明，雌性在發(fā)情前期和E2水平處于峰值時(shí)經(jīng)歷了更大的社會(huì)學(xué)習(xí)。總的來說，這些數(shù)據(jù)表明，發(fā)情周期對(duì)學(xué)習(xí)的影響具有高度的特異性，取決于學(xué)習(xí)類型和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)決策。自然高水平的E2有助于恐懼消退，但僅在使用聽覺恐懼條件反射和消退時(shí)，且僅在未生育的成年大鼠中。不同的研究表明，E2對(duì)海馬體依賴性學(xué)習(xí)具有相反的影響，這表明其他外部因素可能會(huì)影響這些行為。The Final，高E2促進(jìn)社會(huì)學(xué)習(xí)，但E2對(duì)社會(huì)認(rèn)知的影響的數(shù)據(jù)有些模棱兩可。鑒于基于所謂的發(fā)情相關(guān)變異將雌性嚙齒動(dòng)物排除在研究之外的歷史，發(fā)現(xiàn)自然波動(dòng)的卵巢hormone水平可能對(duì)學(xué)習(xí)的影響不如假設(shè)的那么強(qiáng)烈，這令人清醒。雖然對(duì)學(xué)習(xí)和記憶的hormone調(diào)節(jié)的研究毫無疑問是一個(gè)值得進(jìn)一步研究的領(lǐng)域，但我們不認(rèn)為迄今為止的證據(jù)表明，對(duì)于任何碰巧使用雌性老鼠的研究人員來說，這是一個(gè)關(guān)鍵的考慮因素。

文章參考或了解文章內(nèi)參考文獻(xiàn)：

https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-neuro-111020-085500#_i15

如果您也對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)感興趣，歡迎關(guān)注和推薦關(guān)注知乎帳號(hào)：知鼠達(dá)理和微信公眾號(hào)：BrainTalks, 腦聲常談，專注于動(dòng)物神經(jīng)科學(xué)與行為學(xué)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)的方法傳播與分享交流，您可以推薦給您身邊的朋友、同學(xué)以及老師，我們會(huì)定期更新您需要的相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法的視頻和文章，希望能對(duì)大家?guī)韼椭?

對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有興趣的小伙伴可以聯(lián)系知鼠達(dá)理の劉工13262879783