儀器介紹

轉(zhuǎn)棒儀本質(zhì)上是一種簡單的設備，設計來轉(zhuǎn)動水平旋轉(zhuǎn)桿。該測試的商業(yè)化導致了一種更復雜的設備的逐步演變。該設備以電子方式運行，并且可以很容易地編程，以提供更為定制的數(shù)據(jù)收集方法，甚至可以提供**、質(zhì)量可靠、符合GLP的數(shù)據(jù)記錄，以滿足**開發(fā)中的法規(guī)遵從性。使用該設備的較新版本，旋轉(zhuǎn)桿可以在預先編程的時間段內(nèi)以任意數(shù)量的不同速度運行，從而可以在同一試驗中完成分步測試。同樣地，該裝置可以被編程為在不同的時間長度內(nèi)以不同的加速度加速，并且甚至可以在需要時反向運行橫桿。因此，有許多選項來修改測試方案，以適應實驗的具體要求。然而，就大多數(shù)實驗目的而言，定速和加速版本被廣泛使用，可以認為是廣泛的實驗模型領域的標準，可以滿足大多數(shù)實驗室的需求。

儀器主要包括一個旋轉(zhuǎn)桿，驅(qū)動電機和齒輪傳動系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)桿的長度和直徑取決于要測試的嚙齒動物種類。以小鼠為例，轉(zhuǎn)棒儀器的尺寸：旋轉(zhuǎn)桿直徑約為3 cm，商業(yè)設備中的桿通常由有機玻璃或其他硬質(zhì)塑料制成，旋轉(zhuǎn)桿表面沿縱軸形成一系列平行的水平凹槽，使小鼠能夠有效地抓住它。凹槽的深度是一個至關重要的細節(jié)，如果小鼠不能實現(xiàn)良好的抓握力，測試將會非常困難；另一方面，如果抓握力太好了，小鼠會被動地抓住桿跟隨其旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)桿通常支撐在儀器底座上方30 ～50 cm，如果設置的高度太低，容易導致動物不進行任務，而傾向于從桿上跳下來。在儀器的底部放置一個柔軟的軟墊，給跌落下來的小鼠作為緩沖。正常情況下，這種儀器墜落并不會對動物造成任何傷害。可以根據(jù)需要設計測試容量，商業(yè)設備通常包括多個通道（一般設置6個通道），可以并行測試相應數(shù)量的動物。有些商業(yè)設備設計為每個通道可以獨立開始實驗。通道由塑料隔板或者法蘭（圓形的部件）隔開，法蘭的直徑為20～30 cm。通道的寬度約為6 cm，但如果未成年小鼠傾向于在桿上轉(zhuǎn)身，可能需要調(diào)整得更小。一般商業(yè)設備的轉(zhuǎn)速范圍為0-100 rpm/min（一般實驗設計速度范圍為4～40 rpm），精度為0.1 rpm/min。實驗時間可分段， 每段可以設置不同的時間、速度、加速度，可靈活設置勻加速、勻減速實驗。

設備包括定時裝置，它在電機打開時會自動啟動，每個通道下鋪設有紅外旋轉(zhuǎn)桿，旋轉(zhuǎn)桿中斷時，代表動物跌落，計時停止，用于測量從旋轉(zhuǎn)桿上跌落的潛伏期。潛伏期數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C上，并記錄動物落棒的原因（例如跌落、跳躍）。儀器也可以自動統(tǒng)計每組的均值、標準差，方便查看結果。大鼠的關鍵設備參數(shù)可設置為：旋轉(zhuǎn)桿直徑7～8 cm，距離地面50 cm，通道寬10cm。

圖1：大鼠轉(zhuǎn)棒儀裝置的正視圖和側(cè)視圖。所有尺寸均為厘米。

實驗動物的選擇

轉(zhuǎn)棒疲勞儀適用于嚙齒類動物，更通常用于評估小鼠的運動能力。越來越多的研究人員正在使用轉(zhuǎn)基因（Tg）小鼠**模型作為探測**過程的生化，細胞和行為方面的工具，并篩選新的**方法。因此，對Tg模型的背景品系的選擇對于對這些動物的**狀態(tài)進行準確的多因素評估至關重要。為了確定運動測試中表現(xiàn)的品系差異，以評估它們在預期運動參數(shù)發(fā)生變化的**中作為基因修飾小鼠的背景品系的適用性，并確定小鼠表現(xiàn)是否隨時間以品系特異性方式變化（這可能成為長期重復測試研究的混雜變量），有研究使用了六種近交小鼠品系進行測試，使用的品系包括129S2 / SvHsd，BALB / cOlaHsd，C3H / HeHNsd，C57BL / 6J，CBA / CaOlaHsd，DBA / 2OlaHsd。結果表明，在旨在量化小鼠運動協(xié)調(diào)性的行為任務中存在相當大的品系差異，而且，品系特定的表現(xiàn)變化可以隨著重復測試而變化。DBA/2在定速旋轉(zhuǎn)任務上的表現(xiàn)明顯差于使用的其他小鼠品系的表現(xiàn)，并且有點令人驚訝的是，表現(xiàn)的損害發(fā)生在相對較低的速度（7～23 rpm）下，而不是在更高的速度下。

有趣的是，CBA/Ca的表現(xiàn)隨時間變化*明顯，在第8周表現(xiàn)似乎比其他幾周更具彈性。定速旋轉(zhuǎn)任務比更常用的加速旋轉(zhuǎn)任務對小鼠的運動變化更敏感，后者未能確定品系或重復試驗的顯著主要影響。另外，與以往研究一致，C57BL / 6J和CBA / Ca小鼠品系在加速旋轉(zhuǎn)任務上表現(xiàn)良好，而DBA小鼠表現(xiàn)不佳，這表明加速旋轉(zhuǎn)是評估運動協(xié)調(diào)的可靠方法。特別令人感興趣的是發(fā)現(xiàn)，隨著重復測試，表現(xiàn)存在品系特定的變化。使用的6種小鼠品系中有5種的表現(xiàn)隨著時間的推移保持穩(wěn)定。然而，DBA / 2小鼠了解到從桿上掉下來會產(chǎn)生有益的后果（返回飼養(yǎng)籠），因此沒有動力留在設備上。這種行為適應導致了這種特定小鼠品系的較大誤差，并導致整體的顯著影響。我們建議，如果要將Tg小鼠用于行為測試，則必須非常小心地選擇維持Tg小鼠系的潛在背景品系。129S2/Sv品系和DBA/2品系作為純品系不適合進行行為測試，這是因為前者品系的冷漠性質(zhì)和后者的性能可變性。

也有研究者研究了一些近交系，以確定轉(zhuǎn)棒測試的任務表現(xiàn)和運動學習是否存在遺傳變異。在改進的加速版本的轉(zhuǎn)棒模型中，小鼠每天接受三次試驗，持續(xù)三天，并記錄每天的轉(zhuǎn)棒表現(xiàn)。測試了雄性和雌性129S1/SvlmJ、A/J、BALB/cByJ、C3H/HeJ、C57BL/6J、CBA/J、DBA/2J和FVB/NJ小鼠。在運動表現(xiàn)方面觀察到了品系和性別差異。一些品系通常表現(xiàn)更好（如C57BL/6J和CBA/J），而其他品系表現(xiàn)較差（如A/J）。129S1/SvImJ與其他亞系相比為中等表現(xiàn)，其中129S6/SvEvTac表現(xiàn)*好，129P1/ReJ表現(xiàn)*差。不同品系的運動學習能力也有所不同，因為一些品系在三天內(nèi)表現(xiàn)出任務表現(xiàn)提高，而其他品系則沒有，如DBA/2J、A/J在連續(xù)訓練中沒有表現(xiàn)出運動技能的學習能力。

這些研究綜合表明，背景品系的選擇是轉(zhuǎn)基因小鼠**模型中運動缺陷重復行為評估的關鍵考慮因素。

實驗程序

轉(zhuǎn)棒測試通過評估動物保持在旋轉(zhuǎn)桿上的能力，比較對照組與**模型/干預組嚙齒動物的運動表現(xiàn)。轉(zhuǎn)棒任務可以使用多個版本的方案，主要是轉(zhuǎn)速、加速度和測試時間等參數(shù)有所不同。

1.實驗材料：

1)適當?shù)男∈笃废岛惋曫B(yǎng)環(huán)境。

2)70%乙醇噴霧和吸水性紙巾用于清潔儀器。

3)轉(zhuǎn)棒疲勞儀。

2.設備運行準備：

1)設置旋轉(zhuǎn)桿的速度，在現(xiàn)代商業(yè)儀器上，這是一個可編程的參數(shù)。

2)檢測紅外光束是否靈敏度正常。

3.訓練動物：

動物應適應實驗設備，以盡量減少可能導致它們無意中從桿上掉下來的焦慮和探索行為。

1)對于運動協(xié)調(diào)能力的測試，不需要采集訓練時的數(shù)據(jù)。

2)先設置一個較慢的轉(zhuǎn)棒速度，通常為4 rpm，將小鼠放置在旋轉(zhuǎn)桿上，這樣運行1 min。對于正常小鼠，將桿的速度提高到10 rpm，運行2 min，當在這個速度下成功時，進一步增加速度到30 rpm，并讓小鼠再保持3 min。在這一階段完成后，根據(jù)使用的小鼠品系，應該給予小鼠15分鐘的休息或允許繼續(xù)訓練。附帶條件是，如果訓練過程中它們從桿上掉下來，應該將其放回到它們的飼養(yǎng)籠里進行15分鐘的恢復。

3)完成上述訓練后，允許小鼠繼續(xù)訓練標準的轉(zhuǎn)棒測試的試驗。將它們放置在儀器上，并允許它們按照測試程序進行試驗（見下文），直到它們達到穩(wěn)定的表現(xiàn)水平。

4)對于加速版本轉(zhuǎn)棒實驗，小鼠放置在旋轉(zhuǎn)桿上，桿加速到預設的終點，通常初始速度為 4 rpm，加速度為 20 rpm/min，直到達到*大速度40 rpm。對于固定速度的方案，應該訓練小鼠在每個速度下達到*佳表現(xiàn)。

5)在訓練結束后，至少等待24小時再進行正式試驗。

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