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バーンズ迷路は、心理学実験室で空間学習と記憶を測定するために使用されるツールです。このテストは、1979 年にキャロル・バーンズ博士によって初めて開発されました。 [ 1 ]被験者は通常、マウスや実験用ラットなどのげっ歯類で、これらは対照群として機能するか、または迷路に対する反応が異なる原因となる何らかの遺伝的変異または欠陥が存在する場合があります。バーンズ迷路の基本的な機能は、テスト領域の周囲に配置された遠位視覚キューの構成を使用して、マウスがターゲットゾーンの位置を学習して記憶する能力を測定することです。[ 2 ]この非侵襲的なタスクは、認知に対する新規化学物質の影響を評価するだけでなく、アルツハイマー病などの疾患のモデルとなる遺伝子組み換えげっ歯類の認知障害を特定するのにも役立ちます。[ 3 ]また、神経科学者は、軽度の外傷性脳損傷後に急性期[ 4 ]および慢性期[ 5 ] の学習障害 (獲得試行) および空間記憶保持 (プローブ) に因果関係があるかどうかを判断するためにもこれを使用します。この課題は、被験者が嫌悪環境から逃れようとする生来の傾向と、海馬に依存する空間参照記憶に依存します。[ 6 ]
バーンズ迷路は、円周上に最大20個の円形の穴が開いた円形の表面で構成されています。動物の視界に入るように、色付きの図形や模様などの視覚的な手がかりがテーブルの周囲に配置されます。テーブルの表面は、頭上の照明で明るく照らされます。穴の1つの下には「脱出ボックス」があり、げっ歯類はテーブル上の対応する穴を通ってそこに入ることができます。このモデルは、げっ歯類が開けた空間を嫌う性質に基づいており、被験動物が脱出ボックスに避難するように促します。正常なげっ歯類は、4～5回の試行で脱出ボックスを見つけることを学習し、間違った穴から脱出しようとせずに脱出ボックスに直接向かいます。脱出までの潜伏時間、経路の長さ、エラーの数、速度など、さまざまなパラメータが測定されます。背景系統の選択と行動課題の選択は、実験結果を決定する上で重要です。これらの変数は、マウスの系統によって生来の不安と認知能力が大きく異なることを検証するのに役立ちます。[ 7 ]
パフォーマンスは通常、げっ歯類が犯すエラーの数、つまり脱出箱のない穴に鼻を突っ込んだ回数で測定されます。試行ごとのエラー数の減少率を計算することで、学習曲線を表すことができます。脱出箱までの経路の長さなど、他のパフォーマンス値も測定できます。経路が短いほどエラーが少ないことを示します。さらに、各げっ歯類が使用する戦略は、ランダム（各穴をランダムにチェックする）、体系的（各穴を一定のパターンでチェックする）、または空間的（ドロップボックスのある穴に直接移動する）としてスコア化できます。
バーンズ迷路は空間的な性質を持つため、海馬の損傷は課題遂行能力の低下につながる。[ 8 ]特定の齧歯類であるデグーで行われた実験では、バーンズ迷路での遂行能力に性差があることが示された。符号化が行われる課題訓練中、メスは空間戦略をより頻繁に使用したが、オスは連続的、ランダム、または反対の戦略を好んで適用した。さらに、メスのラットの空間保持能力は発情周期の段階に大きく依存することが指摘された。[ 9 ]オスとメスの違いは符号化期間中に見られるが、貯蔵期間中には見られないことから、デグーでは獲得と固定化が性別によって異なる影響を受けることが示唆される。[ 9 ]
バーンズ迷路はモリス水迷路や放射状アーム迷路に似ていますが、モリス水迷路のように水泳によって誘発される強い嫌悪刺激や、放射状アーム迷路のように食物や水の欠乏といった剥奪を強化として利用しません。高いレベルのストレスを伴う行動課題は、動物の課題遂行能力に影響を与える可能性があるため[ 10 ]、バーンズ迷路はストレス誘発性の交絡因子を排除するのに理想的です。しかし、強い嫌悪刺激がないため、一部のげっ歯類は課題を完了する意欲を欠く可能性があります。迷路に慣れると、被験体は課題を完了するよりも探索することを好む可能性があります。この問題を回避するには、データを分析するために異なるパラメータを使用することが重要です。潜伏時間、脱出ボックスまでの経路長、脱出穴への最初の鼻突きまでのエラー数が、これまで測定指標として使用されてきました。[ 11 ]バーンズ迷路のもう1つの欠点は、複数の動物をテストする場合、前の動物が迷路に残した匂いの手がかりが、後続の動物のパフォーマンスに影響を与える可能性があることです。これは、各試行後に迷路を掃除することで簡単に修正できます。