手指迷宫试验---评价成年恒河猴的认知功能

在认知功能的研究中，实验动物的使用对于人类认知过程和机制的研究至关重要。此外，非人类灵长类动物对于理解人类更高的认知功能是必要的。然而，目前对非人灵长类动物的认知功能测试还不多见，因此，我们对手指迷宫测试进行了改进，以应用于非人灵长类动物。在这项研究中，我们使用手指迷宫测试评估了12只成年恒河猴的学习和记忆能力，该手指迷宫测试旨在评估圈养非人类灵长类动物的认知功能。对猴进行了指示正确方向的移动奖励训练，从而使恒河猴可以获得奖励。训练结束后，受试者在两个月后完成了学习试验和记忆试验。尽管训练所需的时间因恒河猴而异，但12只恒河猴中有11只完成了训练，并在2个月后进行的学习试验和记忆试验中取得了很高的成功率。这是首先将手指迷宫试验应用于成年恒河猴的研究。手指迷宫实验使我们能够同时评估几只成年恒河猴的学习和记忆。

认知功能是指通过学习、推理、解决问题和记忆有效地处理知识和信息的能力。由于老化或神经退行性疾患，认知功能趋于减弱。因此，人们对认知功能的评价和相关疾患的诊疗进行了大量的研究。用实验动物研究认知功能对阐明人类认知功能的过程和机制具有重要意义。因此，许多评估各种动物认知功能的工具已经被开发出来。尽管利用非人灵长类动物对认知功能进行研究很重要，但通常用于测量认知功能的评估工具仍然存在不足。WGTA 威斯康辛通用测验仪长期以来一直被用作评估非人灵长类动物认知功能的工具。但是，WGTA不适合同时应用于大量恒河猴，因为一次只能准确测试一只恒河猴，并且需要很长的初步训练时间。因此，开发了一种手指迷宫测试来解决这些缺点。手指迷宫测试是一种评估非人类学习记忆等认知功能的工具。它是一个评估工具，设计为一个益智喂食器类型，连接到笼子，这是恒河猴熟悉的环境。在材料成本方面，手指迷宫测试仪易于制造且价格合理。此外，手指迷宫测试可以同时应用于多种灵长类动物。此外，这种益智喂食器丰富了恒河猴的环境。

1998年开发的手指迷宫测试已用于实验室，以评估认知功能，特别是非人类灵长类动物的学习能力和记忆功能。新开发的测试是4步非校正方法型手指迷宫，该迷宫初是为成年食蟹猴设计的，旨在测试其视空间取向，空间学习和手动灵活性。本研究旨在探讨毒性物质对幼年食蟹猴和恒河猴学习的影响，以及淀粉样β靶向免 疫诊疗对老年非洲绿猴和食蟹猴长期记忆的影响。

在先前的研究中，对幼龄食蟹猴，幼龄恒河猴和成年非洲绿猴进行了手指迷宫测试。 但是，迄今为止，还没有关于成年恒河猴的研究。非人灵长类动物实验在临床前阶段非常重要，虽然非人灵长类动物（NHPs）占动物研究的0.5%，但与其他动物研究相比，它们通常有非常显著的结果。在非人类灵长类动物中，恒河猴和食蟹猴是NHPs研究中使用广泛和频繁的动物。恒河猴是建立衰老相关疾患动物模型的良好候选者。由于年龄和认知功能是相关的，所以用成年恒河猴评估认知功能是有用的。因此，我们将手指迷宫实验应用于成年恒河猴，以评估其学习和记忆功能。此外，我们使用不同的奖励，即恒河猴食物，对手指迷宫测试进行了修改和升级。在以前的研究中，在手指迷宫任务中，每次试验都用一片苹果（2.5g）作为奖励。然而，如果成年恒河猴试图把苹果拉进笼子而不掉下来，苹果很容易就碎了。因此，我们修改了Tsuchida等人提出的手指迷宫实验。以标准认证的商业猴饲料代替苹果作为奖励。改良手指迷宫试验可用于成年恒河猴认知功能的测定。它也可以用来测量由于服用**或疾患引起的认知功能的变化。

材料和方法：实验中使用了十二只幼龄的雌性恒河猴。它们被安置在单独的室内笼子中，因为手指迷宫测试设备安装在单独笼子的前面，并且一只恒河猴必须使用一种设备。 他们被喂商业猴饲料。在韩国生物科学与生物技术研究所（KRIBB）国家灵长类动物研究中心的3年里，他们的饮食中每天都有各种水果和自由饮水。如前所述，控制环境条件以提供24±2°C的温度、50±5%的相对湿度、100%的新鲜空气（换气次数≥12次）和12:12小时的明暗循环。

手灵巧测试（HDT）：

恒河猴用手指进行了手指迷宫测试。 因此，至关重要的是要确保他们没有手部运动功能障碍。 因此，我们进行了HDT，以确认恒河猴没有运动功能障碍。我们在笼子的前面连接了一个由9孔测试板组成的HDT设备。 9个孔中装有苹果（1×1×1厘米），恒河猴需要从每个孔中取出苹果。在三次训练之后，对恒河猴进行了HDT，并使用跟踪软件测量了它们获取苹果的时间。

手指迷宫试验：研发的手指迷宫测试仪经过改良，适合每个笼子的大小，并设置在每个笼子的前面。该迷宫由4层阶，4个错误箱和一个可触及箱（390毫米长，320毫米宽和32毫米高）组成。前部由丙烯酸塑料制成，框架由不锈钢制成。当恒河猴选择正确的路线时，奖励被设计到较低的层阶上，后被扔进恒河猴可以接近的喂食箱。但是，当恒河猴选择了错误的路径时，奖励会掉到恒河猴无法进入的错误箱中。在我们的研究中，猴饲料被用作奖励而不是苹果。

适应环境

在训练之前，让恒河猴适应测试设备两天。 在此期间，恒河猴适应了饲料箱和设备的存在。 当恒河猴能够从饲料箱中获得奖励时，认为驯化已完成。

训练：每周进行一次训练，包括8次试验

我们改进的手指迷宫测试的示意性描述如图1所示。在每一次试验中，首步都会有奖励，恒河猴们必须把它放进饲料箱才能得到奖励。每一步的成功标准是在一个周期内完成8个试验而没有失败。恒河猴通过第1层阶后，便进入了下一个步骤，在第2层阶中获得了奖励。恒河猴必须先将奖赏朝着步骤1的相反方向移动，然后再朝着步骤1的相同方向移动，以便将奖赏放在饲料箱中。通过这种方式，恒河猴使用与首步和下一步类似的程序进入第三步和第四步。记录训练时间、训练次数和试验成功率。在所有四个步骤中，如果奖励在培训期间被放置到错误箱中，则奖励不会被移除。恒河猴达到后步骤4的标准后，进行了学习测试和记忆测试。

学习测试

进行了一项学习测试，以验证恒河猴在手指迷宫测试中的成功。这些恒河猴被测试了两天，每天10次。奖品被放置在四个层阶外的一个伪随机位置上。恒河猴们必须找出奖赏放在哪个层阶，并将奖赏朝正确的方向移动，将奖赏扔进喂食箱。成功率的测量方法如下：成功次数/试验次数。

记忆测试：学习测试后两个月，以与学习测试相同的方式进行记忆测试，并计算成功率

结果：HDT：我们将取出食物时间短的手定义为优势手，将取出时间长的手定义为非优势手。 11只恒河猴取出苹果的平均时间为优势手为13.23 s，非优势手为17.33 s（左优势手为5只恒河猴，右优势手为6只恒河猴）。所有的恒河猴都能够获得奖励。 恒河猴之间的优势手获取食物时间没有显著差异。 因此，我们确认恒河猴的手指运动没有运动功能障碍。

训练：成功率和完成培训的天数如图4所示。恒河猴平均花费2.5天才能达到步骤1的成功标准。步骤2比步骤1花费更多的时间，平均为10.45天。十二只恒河猴中有一只在步骤2训练中没有成功。猴在步骤3比步骤2花的时间更短，平均5.44天就能学会正确的方向。步骤4的训练平均耗时2.25天。两只恒河猴在尝试时完成了第4步，没有犯错误。重要的是，从步骤2到步骤4达到学习标准所需的时间减少，这表明恒河猴成功地将规则应用到下一个层阶。总训练时间平均22.55天，180次试验。

学习记忆测试

学习测试的平均成功率为89.6％，表明恒河猴成功完成了手指迷宫测试。记忆测验的平均成功率为84.6%。学习记忆测验结果无统计学差异。这些结果表明，即使两个月后，恒河猴仍然正确地记住了手指迷宫测试的规则。 我们总结了训练，学习和记忆测试的结果。

结果：我们评估了圈养成年恒河猴学习记忆的认知功能。通过改进的手指迷宫测试，同时测试了十二只恒河猴，其中有11只成功完成了训练和测试，测试显示出很高的成功率。在本研究中，我们认为手指迷宫测验是评估成年恒河猴在圈养条件下认知功能的有效方法。

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