引言：当小鼠“忘记昨天发生的事情”，科学家如何知道？

我们常说：

“记忆力下降，是大脑功能衰退的重要表现。”

在人类研究中，我们可以通过问卷、认知量表和脑影像技术评价记忆变化。但对于无法直接表达的小鼠、大鼠，科学家如何判断它们是否“记住了一件事情”？

答案之一，就是经典行为学实验——跳台实验（Step-down Test）。

在实验中，小鼠站在平台上时，会因为探索本能跳到下面的金属网区域，而随后受到轻微足底刺激。经过学习后，小鼠会形成一种“危险记忆”：

“跳下平台 = 会受到刺激。”

第二次测试时，如果小鼠能够记住之前的经历，它会停留在安全平台上更长时间。

因此，研究人员通过记录：

• 跳下潜伏期（Step-down latency）
• 错误次数（Error number）
• 停留时间

来评价动物的学习和记忆能力。
跳台实验属于经典的被动回避学习（passive avoidance learning）范式，长期用于研究学习记忆障碍及相关疾病。

那么，跳台实验到底可以帮助科学家研究哪些疾病？

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一、阿尔茨海默病：研究“逐渐消失的记忆”

1. 为什么阿尔茨海默病需要跳台实验？

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是常见的神经退行性疾病之一，其临床表现就是：

• 记忆下降
• 学习能力降低
• 认知功能障碍

因此，在阿尔茨海默病动物模型研究中，“动物是否还能形成和保持记忆”，是评价疾病进展和药物效果的重要指标。

目前常用AD动物模型包括：

• APP/PS1转基因小鼠
• 5×FAD小鼠
• Tau相关模型

研究人员通常结合：

• Morris水迷宫
• 新物体识别实验
• 条件恐惧实验
• 跳台实验

综合评价认知能力变化。

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2. AD小鼠在跳台实验中发生了什么？

正常小鼠：

训练：

平台 → 跳下 → 受到刺激

↓

形成记忆

↓

再次测试：

“不跳下去”

而AD模型小鼠由于：

• 海马神经元功能异常
• 突触可塑性下降
• 神经炎症增加

导致：

↓

无法有效保存刺激相关记忆

↓

表现为：

• 跳下潜伏期缩短
• 错误次数增加

因此，跳台实验可以帮助研究人员判断：

“这个方法是否能够改善疾病导致的记忆损伤？”

已有研究综述指出，被动回避实验（包括step-down模型）是AD动物模型评价学习和记忆能力的重要行为学方法。

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二、衰老相关认知下降：为什么年龄增长会让记忆变差？

1. 衰老不只改变身体，也改变大脑

随着年龄增长，大脑会发生：

• 神经元功能下降
• 突触数量减少
• 海马功能降低
• 神经递质水平改变

这些变化表现为：

• 学习速度下降
• 记忆保持能力下降

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2. 跳台实验如何评价衰老？

研究人员通过比较：

年轻动物 vs 老年动物

发现：

年轻动物：

能快速学习并记住刺激经历

老年动物：

更容易忘记之前经历，再次快速跳下平台

因此，跳台实验常用于：

• 自然衰老模型
• D-gal诱导衰老模型
• 药物评价

例如：

某种药物是否能够改善衰老导致的认知下降？

研究人员可以通过：

给药前后跳台潜伏期变化

判断药物是否具有认知保护作用。

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三、脑损伤：一次撞击是否会改变记忆？

1. 创伤性脑损伤为什么影响认知？

创伤性脑损伤（Traumatic Brain Injury，TBI）不只会导致运动障碍，还可能造成：

• 注意力下降
• 学习困难
• 长期记忆损害

即使部分轻度脑损伤患者没有明显脑结构异常，也可能出现持续性的认知问题。

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2. 动物实验如何研究脑损伤后的记忆变化？

研究人员建立：

• 头部撞击模型
• 脑挫伤模型
• 脑损伤炎症模型

随后利用跳台实验检测：

损伤后动物是否还能记住：

“哪里安全，哪里危险”。

例如，有研究利用小鼠脑损伤模型，并结合抑制性回避（inhibitory avoidance）任务评价学习记忆变化，用于验证药物是否能够改善TBI后的认知缺陷。

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四、帕金森病：运动疾病背后的认知问题

1. 帕金森病不只是“手抖”

很多人认为：

帕金森病 = 运动障碍

但实际上，患者还可能出现：

• 认知下降
• 注意力障碍
• 执行功能异常

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2. 跳台实验研究什么？

在帕金森动物模型中：

多巴胺系统异常

↓

影响脑功能网络

↓

导致学习记忆能力改变

研究人员利用跳台实验评价：

• 疾病是否导致认知损伤
• 神经保护药物是否改善认知

通常会联合：

• 运动行为实验
• 水迷宫
• 新物体识别

形成完整评价体系。

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五、脑卒中/缺血性脑损伤：大脑缺血后如何恢复？

1. 脑缺血为什么影响记忆？

脑卒中发生后：

血流减少

↓

神经元损伤

↓

海马功能异常

↓

学习记忆下降

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2. 跳台实验的应用

研究人员利用：

• 大脑中动脉阻塞模型（MCAO）
• 缺血再灌注模型

评价：

• 神经损伤程度
• 恢复效果
• 药物保护作用

如果有效：

动物可能表现为：

• 记忆保持时间增加
• 跳下潜伏期延长

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六、慢性压力与抑郁相关认知障碍

1. 压力为什么会影响记忆？

长期压力：

↓

HPA轴异常

↓

应激升高

↓

海马功能受到影响

↓

学习记忆下降

因此，在：

• 慢性不可预测应激模型（CUMS）
• 慢性束缚应激模型

中，研究人员常结合跳台实验评价：

压力是否导致认知损害。

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七、药物研发：如何筛选改善记忆的新药？

除了疾病模型，跳台实验还是药物研发的重要工具。

典型模型：

东莨菪碱（Scopolamine）诱导认知障碍模型

机制：

阻断胆碱能系统

↓

模拟类似AD的记忆障碍

实验流程：

动物给予药物

↓

进行跳台测试

↓

观察：

• 潜伏期
• 错误次数

如果候选药物有效：

动物记忆能力恢复

↓

跳台表现改善。

因此，跳台实验广泛应用于：

• 神经保护药物筛选
• 抗痴呆药物评价
• 认知增强剂研究

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八、为什么跳台实验成为认知疾病研究经典方法？

跳台实验能够长期应用于疾病研究，主要因为它具有以下特点：

1. 评价的是动物真实学习过程

不是简单检测运动能力，而是观察：

动物是否能够建立“经历—结果”的关联记忆。

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2. 与海马和相关脑区功能密切相关

跳台任务涉及：

• 海马（记忆形成）
• 杏仁核（恐惧关联）
• 前额叶（行为调控）

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3. 适用于多种疾病模型

包括：

疾病方向	研究目的
阿尔茨海默病	认知下降与药物评价
衰老	年龄相关记忆损害
脑损伤	损伤后认知恢复
帕金森病	非运动症状研究
脑卒中	神经保护评价
抑郁应激	压力相关认知变化
药物研发	改善记忆效果筛选

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九、从人工观察到自动记录：跳台实验进入智能化时代

传统跳台实验通常依靠人工观察：

• 人工计时
• 人工判断跳下
• 数据记录效率低

容易受到：

• 操作者经验
• 主观判断

影响。

现代自动化跳台系统通过：

• 红外/传感检测
• 自动识别上下台行为
• 自动记录潜伏期
• 多通道同步实验

提高实验：

• 准确性
• 重复性
• 数据标准化水平

例如，自动化大小鼠跳台记录系统能够帮助科研人员更加高效地完成：

• 神经退行性疾病研究
• 认知药物筛选
• 脑损伤机制研究

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十、江苏赛昂斯SA202大小鼠跳台记录系统：让认知行为研究更加准确

针对神经科学、药理学及疾病模型研究需求，江苏赛昂斯（SANS）推出SA202大小鼠跳台记录系统，通过自动化记录技术，为科研人员提供标准化跳台实验解决方案。

SA202大小鼠跳台记录系统，江苏赛昂斯

1. 自动记录关键行为指标

系统可自动记录：

• 错误次数
• 总潜伏期
• 总刺激时间
• 单通道测试时间

减少人工观察带来的主观误差。

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2. 准确控制实验刺激条件

系统支持：

• 刺激参数设置
• 实验流程自动执行
• 不同实验阶段程序化管理

保证不同批次实验条件一致。

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3. 支持大小鼠多模型研究

适用于：

• 阿尔茨海默病模型
• 衰老模型
• 脑损伤模型
• 神经药理评价
• 认知改善药物筛选

帮助研究人员从：“动物行为变化”进一步解析：“疾病机制与效果”。

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4. 推动动物行为研究标准化

从人工记录到自动分析，跳台实验正在从传统行为观察模式向：

• 自动化
• 数字化
• 标准化

方向发展。

高质量行为数据不只依赖实验设计，也依赖稳定可靠的实验平台。

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结语：

一次跳跃，背后是一段记忆

看似简单的“跳台行为”，实际上反映的是动物大脑复杂的信息处理过程。

从阿尔茨海默病到脑损伤，从衰老到药物研发，跳台实验帮助科学家回答：

“大脑还能不能记住发生过的事情？”

正因为它能够连接行为表现与神经机制，跳台实验已经成为神经科学、药理学和认知研究领域的重要经典工具。

未来，随着自动化和人工智能技术的发展，跳台实验也将进一步推动动物行为研究向更加准确、高通量和标准化方向发展。

江苏赛昂斯SA202大小鼠跳台记录系统，将持续助力科研人员获得更加准确、可靠、标准化的行为学数据，为探索脑科学奥秘提供技术支持。

参考文献方向

1. Advancement in modeling of Alzheimer’s disease: a comprehensive review of preclinical screening platforms. Frontiers in Aging Neuroscience, 2025.
2. Step-down-type passive avoidance- and escape-learning method: Suitability for experimental amnesia models. Journal of Pharmacological Methods, 1986.
3. A review of behavioral methods for the evaluation of cognitive performance in animal models. Physiology & Behavior, 2021.