训练时间间隔对蟋蟀嗅觉学习记忆的作用分析

　　1 引言

　　学习与记忆是生物赖以生存的重要高级生理机能，大量的神经学研究结果表明：昆虫也具有与人类相似的学习与记忆能力[1].世界上有许多脑科学研究者把昆虫的脑与脊椎动物的“巨大脑”相比，称作为“微小脑”.虽然“微小脑”体积上较小，但它在本质上具有许多“巨大脑”所具有的结构与机能[2].嗅觉在昆虫生命活动中起着至关重要的作用，在寻找食物、选择配偶、探测产卵地点、躲避天敌等活动中发挥了不可替代的作用。当昆虫触角感受到环境中气味分子后，这些气味分子运载的信息在感觉神经元中转换成电生理信号，经过一系列的神经传递过程传递至高级中枢进行信息处理[3].嗅觉学习在昆虫中已经被证明是一个与研究学习记忆和神经机制相关的模型[4].

　　2 材料与方法

　　2.1 实验动物

　　实验蟋蟀随机选择羽化后两周蟋蟀6只，分别放入特制的小罐中，在其习惯的生长环境下隔离24小时，只喂食不喂水。

　　气味偏好测验在训练开始之前进行。在测验开始之前，将两个气味源随机放在测验装置之中。测验装置如图1是由一个400mm×250mm×150mm的塑料小盒构成，四周用贴上光滑的塑料薄膜，底部为白色的平坦的硬纸板。整个测验装置由两个部分组成，等待区域（WA）和测验区域（TA）。等待区域是一个空白的场地，蟋蟀在测验之前，先将其放在等待区域五分钟让其适应这种空旷的场地。实验场对等位置放置两个气味源，每一个气味源是由直径为30mm的聚乙烯小盘组成，在小盘的底部放置一个浸蘸薄荷精华或者是香草精华液，大小为6mm×6mm的滤纸片，每个小盘的盖子上都钻有24个小孔。测验场中均衡的放两个与边缘距离对等气味源。

　　2.2 实验方法

　　实验基本原理是把奖赏（或厌恶）性刺激与某个中性刺激条件（如特定环境因素）反复相联系之后，该中性条件便可获得奖赏（或厌恶）特性，诱发最初与奖赏（或厌恶）联系在一起的行为效应。很多学者使用了这一方法评价各种精神活性药物的强化作用[5].

　　2.3 实验程序

　　本实验的气味训练和测验方法采用Watanabe et al.（2003）的实验范式，实验分三阶段进行：偏好测验，训练阶段，测验阶段。

　　2.4 数据分析

　　当蟋蟀用喙部或者身体其他部位访问气味源时所得的时间事有效的数据，实验数据指标为偏好指数PI（Preference Index），在奖励学习中，PI= PI=100*Tr/（Tr+Tnr），Tr为访问报酬气味的时间，Tnr为访问非报酬气味的时间；在惩罚学习中PI=100*Tnp/（Tnp+Tp），Tnp为访问非厌恶刺激气味的时间，Tp为访问厌恶刺激气味的时间；在这两种条件下，PI为原始偏好较低的气味通过学习后的偏好程度。

　　3 结果

　　30s到5min的嗅觉训练学习过程中蟋蟀的学习能力越来越好，在时间为5min时蟋蟀的嗅觉学习训练最好。训练时间为10min时蟋蟀的学习能力开始下降。这种变化表明双斑蟋具有很强的嗅觉学习记忆能力。训练后的蟋蟀嗅觉喜好较未训练有了明显的变化，这种对环境的学习记忆能力对蟋蟀的生存具有重要意义。

　　4 讨论

　　实验结果表明双斑蟋具有很强的嗅觉学习记忆能力。蟋蟀一次嗅觉联合学习训练，就能够形成对气味的记忆，并且能够通过再次学习训练替换之前的记忆，表明蟋蟀还具有容易刷新以前联合学习记忆的能力。

　　此次实验采用奖惩结合的方式对蟋蟀进行嗅觉学习训练，造成良好的学习条件。最新的研究结果表明奖励记忆比惩罚记忆更持久，因为在蟋蟀神经递质传递惩罚和奖励2种不同的信号，多巴胺能神经元和章鱼胺神经元分别在传递惩罚和奖励信号时起到很重要的作用。

　　参考文献：
　　[1]那宇鹤，董鑫等。蟋蟀嗅觉学习记忆行为的初步探索[A]《。“基因、进化与生理功能多样性”海内外学术研讨会暨中国生理学会第七届比较生理学学术会议论文摘要》北京：中国生理学报，2009.
　　[2]李娜，李华等。蟋蟀脑的解剖结构与生理机能[J].昆虫知识，2008,45（2）。
　　[3]游灵，王广利等。昆虫嗅觉信号神经传递途径的研究进展[J].生物灾害科学，2012,35（1）。