T字型迷路

動物の認知テストで使用される分岐通路

行動科学において、T字型迷路（またはその変種のY字型迷路）は、動物の認知実験に用いられる単純な二股の通路である。^[1]^[2]T字型（またはY字型）の文字のような形をしており、被験体（典型的にはげっ歯類）に簡単な選択を与える。T字型迷路は、げっ歯類が様々な刺激を与えて記憶や空間学習を行う仕組みを研究するために使用される。20世紀初頭から、げっ歯類はT字型迷路などの実験に使用されるようになった。T字型迷路のこれらの概念は、げっ歯類の行動を評価するために使用される。左右の弁別や強制交替などの様々な課題は、主にげっ歯類の参照記憶や作業記憶を検査するために使用される。

装置

T字型迷路は、様々な大きさや形の迷路の1つです。^[3]これは最も単純な迷路の1つで、右か左の2方向の曲がりしかありません。迷路は、2つの道のうちの1つを塞ぐことによってのみ変更できます。T字型迷路の基本は、ラットを迷路の底部に配置することです。迷路の片方の腕または両方の腕に報酬を置くことで、ラットはどちらの道を選ぶかを選択しなければなりません。ラットによる決定は、ラットの自然な好みの原因となる可能性があります。迷路のどちらの腕にも報酬がない状態で実験を複数回繰り返すことで、交替の研究を行うことができます。実行できる別の実験は、実験が行われるたびに報酬を交互に行うことで、ラットが実験が始まるたびに訪問されなかった腕を選択することを証明することです。

ラットへの報酬としては、餌の種類、ケージ内の他のラット、匂い、シェルターの種類などが挙げられます。このような実験を行うことで、ラットの好みを特定することができます。例としては、ラットの餌の好み、特定の匂いや香りへの慣れ、迷路内のオスとメスの魅力、若いラットが成体のメスを好むかオスを好むかなどが挙げられます。これらの単純な実験は、複数の被験者におけるラットの心理状態を明らかにし、最終的にはラットの心理的特性をさらに深く理解するのに役立ちます。また、げっ歯類の行動を考慮することも重要です。空間的および非空間的な手がかりの利用は、記憶、空間学習、長期増強（LTP）に関する研究結果に大きな影響を与えます。これらの手がかりには、迷路の方向、迷路外の手がかり、部屋の構成の手がかりが含まれます。戦略は、げっ歯類が室内の手がかりを見つける能力、室内の分極手がかりの有無、そして室内の迷路の安定性によって影響を受ける可能性があります。実験データを分析・解釈する際には、研究者は実験装置と室内の手がかりの向きと配置を考慮する必要があります。

その他の迷路

複数のT字型迷路

このタイプの装置は、複数のT字型迷路が連結されており、非常に複雑な迷路を形成します。多数のT字型分岐で構成されています。各分岐の長さと大きさは同じであるため、迷路内のすべての地点で正解または不正解が直接示されます。迷路のサイズを変えないことで、ラットは分岐内で迷路のサイズが変更されても混乱することなく、意思決定に集中できます。複数のT字型迷路は、反応と場所の技術、そして認知的方向とマッピングを問うために構築されています。

多重T字型迷路を用いた実験の一例では、ラットに報酬を与えずに多重T字型迷路を探索させました。ラットを自由に歩き回らせた後、研究者は迷路の端に報酬を置いて再び迷路を探索させました。以前に迷路を経験したラットは、迷路を容易に移動し、報酬に到達できました。この実験は、ラットが周囲の環境にさらされると認知マップを作成し、必要に応じてその情報を処理して課題を完了できることを実証しました。

Y字型迷路

研究者たちは、T字型迷路と非常によく似た機能を持つY字型迷路も開発しました。Y字型迷路は、アームへの変化がより緩やかになるように改良されています。アームはすべて同じ長さで、互いの間隔も等しくなっています。Y字型迷路は、ラットが空間のレイアウトを理解しやすく、報酬や類似したパターンを認識しやすく、新しい実験にもより早く適応できることが証明されています。

放射状迷路

放射状迷路は、中央のプラットフォームから放射状に伸びるアーム（腕）で構成されています。元々の迷路は8本のスポークで構成されていましたが、現在では3本から48本ものスポークを持つものが作られています。このタイプの迷路は、ラットを用いた短期記憶実験に用いられます。ラットが既に探索したアームを記憶しているかどうかを検査します。これは、各アームに餌のペレットを置くことで判定されます。ラットは各アームを一度だけ移動し、ペレットを回収しなければなりません。

目的

T字型迷路の概念は、げっ歯類の行動評価に用いられます。左右弁別や強制交替といった様々な課題は、主にげっ歯類の参照記憶と作業記憶をテストするために用いられます。迷路研究は、げっ歯類の行動が、異なる課題を遂行するための代替戦略によってどのように進化するかを明らかにするために用いられます。

空間学習

ラットの空間記憶は、ラットの環境と空間的方向に関する情報を記録する役割を担っています。^[3]この空間記憶のおかげで、ラットは実験者によって提示されたさまざまな種類の迷路や課題を進むことができます。また、この空間記憶により、ラットは正しい経路と間違った経路を覚えながら、同じ迷路を何度も進むことができます (科学者がテスト間で経路を変更しない限り)。T 字型迷路では、これは 1 回の左折または右折に限定されますが、より複雑な迷路では、ラットが目的と報酬に到達するために覚えておくべき一連の方向転換になります。空間記憶がうまく機能しないと、以前の試行がどれだけ成功していたか、または迷路がどれだけ変更されていなかったかに関係なく、ラットは迷路で繰り返し迷子になる可能性があります。

海馬

海馬は脳の内側側頭葉に位置し、空間記憶を司ります。動物においては、海馬は周囲の空間地図を把握することを可能にし、参照記憶と作業記憶を用いてこれを実現します。また、海馬は長期記憶、短期記憶、そして空間ナビゲーションを司る重要な機能も有しており、これらはラットが迷路を正しく進むために不可欠です。

参照

参考文献

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認知神経科学第3版：第8章「学習と記憶の理論」p322

外部リンク

T-Maze課題（UCLA行動テストコアファシリティ経由）
http://www.ratbehavior.org/RatsAndMazes.htm4.
URL: http://www.mouse-phenotype.org/
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[1] 'Isa, R.; Comi, G.; Leocani, L. (2021). 「自発的交替T迷路を用いたマウスの空間ワーキングメモリ評価のための装置設計と行動試験プロトコル」. Scientific Reports . 11 (1): 21177. Bibcode :2021NatSR..1121177D. doi : 10.1038/s41598-021-00402-7 . PMC 8551159. PMID 34707108. S2CID 240074280 .

[olton-2] Olton, DS (1979). 迷路、地図、そして記憶. American Psychologist , 34, 583–596.

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