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腦聲常談:動物模型構建與評估︱大鼠慢性疲勞綜合征相關行為評估
大鼠慢性疲勞綜合征(chronicfatiguesyndrome,CFS)模型是研究人類慢性疲勞綜合征的重要工具。
將動物輕輕放入游泳容器中,同時啟動計時器開始記錄游泳時間。動物進入水中后,會開始游泳以保持漂浮狀態,觀察動物的游泳行為,確保其正常游泳,沒有異常情況(如溺水、掙扎過度等)發生。在游泳過程中,持續觀察動物的狀態,當動物出現以下力竭表現時,停止計時,記錄力竭時間。動物沉入水底超過10-15秒,且無法自行浮出水面繼續游泳;動物雖然漂浮在水面,但不再有主動游泳動作,僅靠輕微的掙扎或劃水動作維持漂浮狀態,且持續時間超過30-60秒;動物的游泳動作明顯減慢、無力,無法保持正常的游泳姿勢,且多次嘗試后仍無法繼續有效游泳。不同的研究可能對力竭的判斷標準略有差異,但一般應在實驗前明確規定并保持一致。這是力竭游泳實驗最直接的結果指標,反映了動物的運動耐力。力竭時間越長,說明動物的耐力越好;反之,力竭時間越短,則表明動物的耐力較差。力竭時間可以直接用于比較不同組動物之間的運動耐力差異,評估藥物、運動訓練、營養干預等因素對運動耐力的影響。
自主活動監測
采用動物行為活動監測系統(如曠場實驗箱結合視頻跟蹤軟件),曠場實驗箱一般為一個較大的方形或圓形區域(如邊長或直徑為50-100厘米),周圍有一定高度的圍墻,底部劃分成若干小方格。將大鼠輕輕放入曠場實驗箱的中心區域,任其自由活動,視頻跟蹤軟件自動記錄大鼠在一定時間內(如10-30分鐘)的活動情況,包括運動軌跡、速度、在不同區域(如中心區域和周邊區域)的停留時間、活動距離等參數。
正常大鼠在曠場中會表現出一定的探索行為,活動軌跡相對較為復雜,活動距離較長,在中心區域和周邊區域都會有活動。而CFS模型大鼠由于疲勞和體力下降,在曠場實驗中往往表現出自主活動減少,運動軌跡簡單,活動距離縮短,更多地集中在曠場的周邊區域,較少進入中心區域進行探索,這反映了其疲勞程度較高,體力和精力不足,對新環境的探索意愿降低,類似于CFS患者在日常生活中表現出的活動減少、容易疲勞的癥狀。通過自主活動監測可以直觀地觀察到CFS對大鼠行為活力的影響,同時也可以用于評估藥物或其他干預措施對改善疲勞癥狀的效果。
力竭跑臺實驗(exhaustivetreadmilltest)
是一種用于評估實驗動物的耐力水平和疲勞程度的常用實驗方法。這種實驗通過模擬長時間、高強度的運動狀態,觀察實驗動物在體力達到極限時的表現,評估其耐力水平和疲勞程度。“力竭跑臺時間”是實驗動物在跑臺上持續運動直至達到力竭狀態所用時長,與體力狀態成正比。強迫游泳實驗(再次進行,但目的與建模時不同,用于評估疲勞狀態下的行為表現)。同建模時的強迫游泳實驗裝置(圓柱形容器、水深、水溫等條件相同)。將大鼠放入水中,觀察其在一定時間內(如6-10分鐘)的游泳行為,記錄大鼠的游泳不動時間(即大鼠漂浮在水面上,僅保持頭部露出水面,不做主動游泳動作的時間)、游泳速度、掙扎行為等參數。
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評估指標:在正常情況下,大鼠具有一定的游泳能力和求生欲望,會在水中積極游動。而CFS模型大鼠由于身體和心理疲勞,在強迫游泳實驗中表現出游泳不動時間增加,游泳速度減慢,掙扎行為減少,這表明其耐力和體力明顯下降,更容易放棄掙扎,呈現出疲勞和無力的狀態,與CFS患者的疲勞、缺乏活力的癥狀相符。該實驗可以有效地評估CFS模型大鼠的疲勞程度,同時也可以用于研究藥物或其他干預措施對提高疲勞大鼠耐力和活力的作用機制。
轉輪實驗
使用帶有自動記錄功能的轉輪裝置,轉輪直徑一般為20-30厘米,表面有防滑紋理。將大鼠單獨放置在轉輪上,適應一段時間(如1-2天,每天10-20分鐘)后,進行正式實驗。在實驗過程中,記錄大鼠在一定時間內(如30-60分鐘)的轉輪跑動距離、跑動速度、跑動時間以及休息時間等參數。
評估指標:正常大鼠在轉輪上會主動跑動,表現出一定的運動能力和耐力。CFS模型大鼠由于疲勞,在轉輪實驗中通常表現出跑動距離縮短,跑動速度降低,跑動時間減少,休息時間增加,這反映了其運動耐力和體力的下降,無法維持長時間的運動,與CFS患者在日常活動中容易感到疲勞、難以持續進行體力活動的表現相似。轉輪實驗可以定量評估CFS模型大鼠的運動能力和疲勞程度,對于研究CFS對身體機能的影響以及篩選改善疲勞癥狀的藥物或干預措施具有重要意義。
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