01简介
跑台实验(Treadmill Exercise, TT)是一种广泛应用于生物医学研究领域的实验方法,主要用于评估动物的运动能力、研究运动对生理功能的影响,以及探索运动相关的疾病机制。这种实验方法因其可以模拟自然环境下的运动状态而被广泛采用。
02实验原理
跑台实验(Treadmill Exercise, TT)的基本理念是利用跑步机作为一种机制,用于对小型动物(如大鼠和小鼠)进行体能训练和评估。这种方法在探索运动能力、神经功能和代谢过程方面发挥着关键作用。此设置的核心是一个移动的传送带,其表面质地有助于动物保持抓地力,确保动物在移动时能够维持稳定。
为了激励动物移动并调节其速度,装置的末端配备了一系列刺激设备。这些设备包括用于轻微电击的电极、产生声音的机制、灯泡和气流喷射装置,所有这些都作为激励因素。跑台设置中的每一个通道都有自己的一套这样的刺激设备,独立运作,以确保特定的、受控的刺激。
原理很简单:如果动物犹豫不前或速度低于设定的阈值,它会不经意地向后移动,触发这些刺激设备。这种互动导致电击或其他形式的刺激,迫使动物恢复以跑步机设定的速度跑步。
03实验方法
在进行跑台运动实验的过程中,细致监测大鼠的运动表现及其运动能力的变化是至关重要的,以防运动导致的过度疲劳。实验期间,需确保大鼠的日常管理,包括每日补充食物、更换水源和进行清洁,同时每周测量并记录大鼠的体重及食物摄入量。
实验操作步骤简述如下:
1. 启动实验软件,点击“开始设置”按钮(按钮会变绿色),此时系统会加载上一次的实验参数设置。
(1)总时间:输入或调整实验的总时长,可直接在输入框内键入或使用旁边的按钮调整,每次调整的时间增量为1分钟。
(2)跑步时间:设定大鼠跑步的具体时长,调整方式与设置总时间相同。
(3)休息时间:输入大鼠的休息时间,调整方法与总时间相同。
(4)刺激设定:设置电刺激的强度,通过旁边的按钮进行调节,每次调整的电流增量为0.05mA。
(5)选择COM端口:选定连接计算机的串口线通信端口,通常默认设置为COM1。
(6)速度设定:调整跑台转速,每次调整的速度增量为1m/min,支持实验进行中的实时调节。
(7)声音刺激:在实验开始后,可控制是否进行声音刺激。
(8)光刺激:在实验开始后,可控制是否进行光刺激。
(9)电刺激:在实验开始后,可控制是否进行电刺激。
2. 完成参数设置后,点击“开始实验”按钮,此时电机启动,实验数据将实时显示在界面的右侧蓝色区域,并以表格形式呈现在右下角。
3. 实验可以通过点击“实验结束”按钮随时终止,达到预设的实验时间后实验也将自动停止。
04注意事项
1. 实验前准备:
- 动物需先经过一周的环境适应期,以适应实验室的生活条件。
- 随后的第二周,开始跑台的适应训练,持续时间从几分钟到一周不等,逐步增加每日训练的时间、跑步机的速度和倾斜度。
2. 刺激方式:
- 实验常用声光刺激促使动物运动。电刺激直接作用于动物体表,可能影响生理测量值;而光刺激为非接触式,通常不会干扰生理数据。
- 当电、声、光刺激结合使用时,动物能够学会声光信号预示的电刺激,从而在听到声音或见到光线时即刻响应,跳至跑台运动,减少电刺激的负面影响。
- 还可以使用气体刺激,作为一种更为温和、对动物无害的激励方式。
3. 实验设置:
- 根据研究需求自定义跑台的运行速度和倾斜角度。
- 维持实验环境温度在(24±2)℃。
4. 动物筛选:
- 动物筛选过程中,将大鼠放入试验舱内1分钟,施加约0.8mA的电刺激。
- 受刺激后,能够立即跳入并在跑台上奔跑的大鼠被选用于实验,而那些拒绝奔跑的则被淘汰。
05案例展示
(图片来源于网络)
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