本文在结合药学、计算机科学和信息技术,改进和完善跳台和自主活动两种用于大小鼠学习记忆行为评价方法的基础上,选择国际经典的东莨菪碱动物模型,利用跳台和水迷宫两种通用的学习记忆检测方法,对人参皂苷Rg1和Rb1改善学习记忆的特点和对神经递质的影响进行了比较；研究了Rg1和其代谢产物Rh1和PPT改善学习记忆的作用强度,从胆碱能和单胺类神经递质、CaMKII和CREB信号通路,以及抗氧化应激损伤方面研究了Rh1和PPT改善学习记忆障碍和保护神经细胞的作用机制。提供了跳台和自主活动度两套自动化和智能化程度高、客观规范、具自主知识产权的动物学习记忆行为学实验系统。跳台硬件采用红外感应技术,并设计了弹簧螺杆升降和电网分箱控制装置,软件引进“动态排伪”和多点平均法识别信号。自主活动采用摄像技术对动物活动进行实时跟踪,软硬件相互配合,准确捕获和提取动物行为作业过程中带时间座标轴的多维运动信息,结合神经药理学家长期积累的经验,建立了用于跳台和自主活动度评价的指标体系；集动物各种行为作业信号的识别和分析、采集,以及各种数据输入输出、结果处理及统计数据转换功能于一体；同时对系统运行状态、动物行为作业及活动轨迹实时监测,最大限度地减少人工处理,大大提高了实验的自动化程度。咖啡因、安定、传统的安神益智中药复方开心散等多种药物对正常动物和东莨菪碱模型动物的实验结果表明,该系统稳定性高、可靠性好。为益智药物的行为学研究提供了两套自动化和智能化程度高、客观规范、具自主知识产权的计算机实时监测分析处理系统。“大小鼠跳台计算机监测分析处理系统”已经获得国家《发明专利证书》(专利号：ZL200710188378.9),“一种测试动物自主活动的装置”已进入专利公开阶段(专利受理号：200910177048.9)。研究比较了人参皂苷Rg1和Rb1改善东莨菪碱所致学习记忆障碍的作用特点。利用跳台和水迷宫计算机实时检测分析处理系统,研究了人参皂苷Rg1和Rb1 3-12mg/kg经腹腔给药1周后,对东莨菪碱所致小鼠学习记忆障碍的影响。研究结果表明,3-12 mg/kg人参皂苷Rg1和Rb1均能明显改善东莨菪碱所致的学习记忆障碍,利用HPLC-ECD方法的检测结果表明,两者可对抗东莨菪碱所致的小鼠海马组织ACh含量下降。但Rg1在改善空间学习记忆的定位航行能力强于Rb1,在抑制东莨菪碱所致的AChE活性升高方面作用比Rb1强,而Rb1在改善海马组织DA和5-HT及其代谢产物的含量方面强于Rg1。表明人参皂苷Rg1和Rb1在改善学习记忆方面有不同的作用特点。发现Rg1代谢产物Rh1和PPT比原形物的益智作用可能更优。应用东莨菪碱所致的小鼠学习记忆障碍模型,选择Rg1以及代谢产物Rh1和PPT进行研究。结果发现Rh1和PPT与Rg1同样具有改善模型小鼠学习记忆障碍作用,以Rg1为等效剂量进行比较,Rh1在1/28的Rg1剂量、PPT在1/2.8的Rg1剂量下,均显示出明确的改善学习记忆障碍作用。表明Rh1和PPT作为人参皂苷Rg1脱去糖基后的代谢产物,改善学习记忆障碍的药效有明显的增强作用。提示Rg1的代谢产物比原形物的益智作用可能更优。Rh1和PPT可能通过调节胆碱能和单氨类神经递质、CaMKII和CREB信号通路、对抗氧化应激损伤方面发挥改善学习记忆障碍的作用。跳台法实验结果表明Rh1(0.03-0.27 gmol/kg)和PPT(0.9-2.7μmol/kg)能明显改善东莨菪碱所致的小鼠学习记忆障碍。脑组织酶学检测结果表明,相应剂量的Rh1和PPT能改善学习记忆障碍作用与它们能抑制模型所致AChE、MAO活性的异常升高、逆转ChAT活性下降有关。应用免疫印迹和免疫组化方法检测结果表明,Rh1和PPT能不同程度改善模型小鼠脑组织CaMKII, CREB蛋白表达水平,明显增加大脑皮层和海马CA1、CA2、CA3、DG区p-CaMKII的表达水平,以及大脑皮层CREB磷酸化水平,但是对海马四个区域p-CREB表达水平没有明显作用；用ELISA方法和比色法研究Rh1和PPT抗神经细胞氧化损伤作用,结果表明,二者均能改善H2O2所致的SH-SY5Y细胞和原代细胞损伤。在SH-SY5Y细胞最低有效浓度均为1.25 nmol/L,而原代神经细胞Rh1为0.125μmol/L,PPT为1.25 nmol/L。Rh1 0.125-12.5gmol/L和PPT1.25-125 nmol/L能明显改善H2O2所致SH-SY5Y细胞ROS,NO,3-NT升高,以Rh112.5gmol/L和PPT 125 nmol/L逆转幅度最大(约40%)；Rh1 0.125-12.5μmol/L和PPT 1.25-125 nmol/L能改善H2O2所致线粒体膜电位降低,逆转幅度达120%以上。总之,本研究论文提供了用于益智药物研究的高自动化和智能化、具自主知识产权、达国际先进水平的大小鼠跳台和自主活动实时测试分析处理系统；从整体动物行为学、中枢神经递质以及相关的酶学角度比较了人参皂苷Rg1和Rb1的益智作用药效,发现Rg1改善空间学习记忆障碍的定位航行能力以及改善AChE活性作用强于Rb1,而Rb1改善DA和5-HT的作用强于Rg1；有意义的是,我们还发现Rg1代谢产物Rh1和PPT在相当于Rg1的1/28和1/2.8剂量下,同样能改善东莨碱所致的学习记忆障碍；Rh1和PPT改善学习记忆障碍除通过调节胆碱能和单胺类神经递质、CaMKII和CREB信号通路外,还与改善ROS、NO、3-NT和线粒体膜电位等多种氧化应激指标有关。研究结果为人参的综合开发利用和寻找新型防治老年性痴呆等学习记忆障碍药物提供了实验依据。