不知道什麼是巴恩斯迷宮(Barnes Maze)嗎? 那也許你聽過乾式水迷宮......

有關巴恩斯迷宮的由來，是一名科學家Carol Barnes 在1970年末研發所研發出來的[1]，起初的設計是為了用在年邁大鼠的學習障礙相關研究，由於當年正處於一個行為研究如雨後春筍般問世的年代，許多種類的行為與學習記憶相關實驗方式被創造出來，巴恩斯迷宮在當時並沒有被特別重視，直到1995年另一組團隊發現了巴恩斯迷宮在怕水的小鼠上效果比時下正流行的水迷宮還更好 [2]。在此之後，巴恩斯迷宮就作為一個"沒有水的水迷宮替代品"被學界廣泛接受，至今仍活躍於學習與記憶生成的相關研究上。 

巴恩斯迷宮的介紹

一個用於測試動物的學習力、記憶力與認知彈性的乾燥環境

目前來說， 巴恩斯迷宮 相關的實驗步驟與方式皆已完善，最常被用在實驗鼠的自閉症[3]、阿茲海默症[4] 以及老化[5] 的相關研究。其主要結構為一個開放式的圓桌型平台，平台上面延著圓周有許多間隔一致的孔洞(通常為12個至20個)，其中一個洞底下有一個可以提供動物庇護的小空間。巴恩斯迷宮的最終目的為觀察動物需要花多久的時間找到並進入該躲藏空間，動物在初期的測驗需要親眼探尋正確的洞口，然而在多次的訓練後，動物可以憑藉著自己的空間記憶(spatial memory)快速的找到正確的洞口，藉此可以顯而易見的判斷出該動物的學習能力以及記憶力。除了直接讓動物用眼睛探尋，視研究目的的不同有時候也可以利用食物作為線索，使動物能夠快速的得知正確的洞口位置。 

找尋出口的策略

探討動物是透過何種策略找尋正確洞口的，也是巴恩斯迷宮有趣的一環，例如未經訓練的動物在尋找洞口時，可能會毫無規律的胡亂找尋，然而在多次的訓練後，動物通常會逐漸把搜索範圍跼限在特定區域內，因此可以花較短的時間找到正確的出口，這種特性與水迷宮如出一轍。

巴恩斯迷宮優於水迷宮的地方

• 巴恩斯迷宮對動物製造的心理壓力較小，因為囓齒動物多半不喜歡水，進行巴恩斯迷宮實驗動物不需要游泳。
• 撇除心理壓力，游泳對於動物的身體也有可能造成較多的負面影響，例如過冷的水溫造成動物活動力降低，即使使用溫水進行實驗，上岸後若未確實幫助動物乾燥並保暖亦可能使動物感冒；年老、帶有傷口或是斷肢的動物也不適合下水。
• 對於某些品系的動物(通常是小鼠)，下水的壓力是遠大於牠們所能承受的，這些動物會直接放棄掙扎並飄浮在水面上，不會嘗試去尋找逃生平台。

巴恩斯迷宮與水迷宮相比的劣勢

• 巴恩斯迷宮對動物造成的壓力較小，有時候不足以促使動物逃離，使用強光照射或是聲音刺激有時候可以改善這個問題。
• 巴恩斯迷宮需要更長的訓練時間，幾乎是水迷宮的兩倍。此外巴恩斯迷宮有時也會有氣味殘留的問題，有時候動物會使用氣味作為探索的依據。
• 目前有足夠的研究結果指出，巴恩斯迷宮在年輕的B6成鼠上(3-5個月大)效果不彰，然而這個品系卻是最常見的實驗小鼠品系之一。

那我到底該選哪個好呢？

無論是巴恩斯迷宮還是水迷宮，這兩種實驗在焦慮相關研究上都佔有一席之地，彼此皆有相似之處，不過最後仍然要視您的研究主題或是動物種類來決定要使用哪一種迷宮進行您的研究。例如說您實驗室常用的動物為B6小鼠，那您就不太適合進行巴恩斯迷宮；您今天要使用老年的大鼠，礙於衰老的影響此類動物就比較無法使用水迷宮進行實驗。

使用軌跡追蹤軟體來進行巴恩斯迷宮實驗

巴恩斯迷宮需要花時間觀察並分析動物離逃生洞口的相對距離，實驗時間從十幾秒到數分鐘皆有可能，透過軌跡追蹤軟體來讓電腦協助我們確認動物的位置可以使我們省下許多的時間與人力成本，例如使用Noldus Ethovision軌跡追蹤軟體，除了使用預設的巴恩斯迷宮設定參數外，您也可以自行設定成您們的客製迷宮(例如洞的大小、多寡、位置不同等)，數據分析亦可視您的需求進行不同的設定，最後的數據匯出也非常容易。

參考文獻

1. Barnes, C. A. (1979). Memory deficits associated with senescence: A neurophysiological and behavioral study in the rat. J. Comp. Physiol. Psychol., 93 (1), 74–104
2. Bach, M. E.; Hawkins, R. D.; Osman, M.; Kandel, E. R.; Mayford, M. (1995). Impairment of spatial but not contextual memory in CaMKII mutant mice with a selective loss of hippocampal LTP in the range of the theta frequency. Cell, 81 (6), 905–915
3. Yang, K. et al. (2021). SENP1 in the retrosplenial agranular cortex regulates core autistic-like symptoms in mice. Cell Rep., 37 (5), 109939
4. Macêdo, P. T.; Aquino, A. C. Q.; Meurer, Y. S. R.; Brandão, L. E. M.; Campêlo, C. L. C.; Lima, R. H.; Costa, M. R.; Ribeiro, A. M.; Silva, R. H. (2018). Subtle alterations in spatial memory induced by amyloid peptides infusion in rats. Front. Aging Neurosci., 10 (JAN), 18
5. Weber, M. et al. (2015). Cognitive Deficits, Changes in Synaptic Function, and Brain Pathology in a Mouse Model of Normal Aging. eNeuro, 2 (5), 47–62
6. Harrison, F. E.; Hosseini, A. H.; McDonald, M. P. (2009). Endogenous anxiety and stress responses in water maze and Barnes maze spatial memory tasks. Behav. Brain Res., 198 (1), 247–251
7. Iivonen, H.; Nurminen, L.; Harri, M.; Tanila, H.; Puoliväli, J. (2003). Hypothermia in mice tested in Morris water maze. Behav. Brain Res., 141 (2), 207–213
8. Pitts, M. W. (2018). Barnes Maze Procedure for Spatial Learning and Memory in Mice. Bio-protocol, 8 (5)
9. Kesby, J. P.; Kim, J. J.; Scadeng, M.; Woods, G.; Kado, D. M.; Olefsky, J. M.; Jeste, D. V.; Achim, C. L.; Semenova, S. (2015). Spatial Cognition in Adult and Aged Mice Exposed to High-Fat Diet. PLoS One, 10 (10)