仪器介绍

转棒仪本质上是一种简单的设备，设计来转动水平旋转杆。该测试的商业化导致了一种更复杂的设备的逐步演变。该设备以电子方式运行，并且可以很容易地编程，以提供更为定制的数据收集方法，甚至可以提供**、质量可靠、符合GLP的数据记录，以满足**开发中的法规遵从性。使用该设备的较新版本，旋转杆可以在预先编程的时间段内以任意数量的不同速度运行，从而可以在同一试验中完成分步测试。同样地，该装置可以被编程为在不同的时间长度内以不同的加速度加速，并且甚至可以在需要时反向运行横杆。因此，有许多选项来修改测试方案，以适应实验的具体要求。然而，就大多数实验目的而言，定速和加速版本被广泛使用，可以认为是广泛的实验模型领域的标准，可以满足大多数实验室的需求。

仪器主要包括一个旋转杆，驱动电机和齿轮传动系统。旋转杆的长度和直径取决于要测试的啮齿动物种类。以小鼠为例，转棒仪器的尺寸：旋转杆直径约为3 cm，商业设备中的杆通常由有机玻璃或其他硬质塑料制成，旋转杆表面沿纵轴形成一系列平行的水平凹槽，使小鼠能够有效地抓住它。凹槽的深度是一个至关重要的细节，如果小鼠不能实现良好的抓握力，测试将会非常困难；另一方面，如果抓握力太好了，小鼠会被动地抓住杆跟随其旋转。旋转杆通常支撑在仪器底座上方30 ～50 cm，如果设置的高度太低，容易导致动物不进行任务，而倾向于从杆上跳下来。在仪器的底部放置一个柔软的软垫，给跌落下来的小鼠作为缓冲。正常情况下，这种仪器坠落并不会对动物造成任何伤害。可以根据需要设计测试容量，商业设备通常包括多个通道（一般设置6个通道），可以并行测试相应数量的动物。有些商业设备设计为每个通道可以独立开始实验。通道由塑料隔板或者法兰（圆形的部件）隔开，法兰的直径为20～30 cm。通道的宽度约为6 cm，但如果未成年小鼠倾向于在杆上转身，可能需要调整得更小。一般商业设备的转速范围为0-100 rpm/min（一般实验设计速度范围为4～40 rpm），精度为0.1 rpm/min。实验时间可分段， 每段可以设置不同的时间、速度、加速度，可灵活设置匀加速、匀减速实验。

设备包括定时装置，它在电机打开时会自动启动，每个通道下铺设有红外旋转杆，旋转杆中断时，代表动物跌落，计时停止，用于测量从旋转杆上跌落的潜伏期。潜伏期数据传输到计算机上，并记录动物落棒的原因（例如跌落、跳跃）。仪器也可以自动统计每组的均值、标准差，方便查看结果。大鼠的关键设备参数可设置为：旋转杆直径7～8 cm，距离地面50 cm，通道宽10cm。

图1：大鼠转棒仪装置的正视图和侧视图。所有尺寸均为厘米。

实验动物的选择

转棒疲劳仪适用于啮齿类动物，更通常用于评估小鼠的运动能力。越来越多的研究人员正在使用转基因（Tg）小鼠**模型作为探测**过程的生化，细胞和行为方面的工具，并筛选新的**方法。因此，对Tg模型的背景品系的选择对于对这些动物的**状态进行准确的多因素评估至关重要。为了确定运动测试中表现的品系差异，以评估它们在预期运动参数发生变化的**中作为基因修饰小鼠的背景品系的适用性，并确定小鼠表现是否随时间以品系特异性方式变化（这可能成为长期重复测试研究的混杂变量），有研究使用了六种近交小鼠品系进行测试，使用的品系包括129S2 / SvHsd，BALB / cOlaHsd，C3H / HeHNsd，C57BL / 6J，CBA / CaOlaHsd，DBA / 2OlaHsd。结果表明，在旨在量化小鼠运动协调性的行为任务中存在相当大的品系差异，而且，品系特定的表现变化可以随着重复测试而变化。DBA/2在定速旋转任务上的表现明显差于使用的其他小鼠品系的表现，并且有点令人惊讶的是，表现的损害发生在相对较低的速度（7～23 rpm）下，而不是在更高的速度下。

有趣的是，CBA/Ca的表现随时间变化*明显，在第8周表现似乎比其他几周更具弹性。定速旋转任务比更常用的加速旋转任务对小鼠的运动变化更敏感，后者未能确定品系或重复试验的显着主要影响。另外，与以往研究一致，C57BL / 6J和CBA / Ca小鼠品系在加速旋转任务上表现良好，而DBA小鼠表现不佳，这表明加速旋转是评估运动协调的可靠方法。特别令人感兴趣的是发现，随着重复测试，表现存在品系特定的变化。使用的6种小鼠品系中有5种的表现随着时间的推移保持稳定。然而，DBA / 2小鼠了解到从杆上掉下来会产生有益的后果（返回饲养笼），因此没有动力留在设备上。这种行为适应导致了这种特定小鼠品系的较大误差，并导致整体的显着影响。我们建议，如果要将Tg小鼠用于行为测试，则必须非常小心地选择维持Tg小鼠系的潜在背景品系。129S2/Sv品系和DBA/2品系作为纯品系不适合进行行为测试，这是因为前者品系的冷漠性质和后者的性能可变性。

也有研究者研究了一些近交系，以确定转棒测试的任务表现和运动学习是否存在遗传变异。在改进的加速版本的转棒模型中，小鼠每天接受三次试验，持续三天，并记录每天的转棒表现。测试了雄性和雌性129S1/SvlmJ、A/J、BALB/cByJ、C3H/HeJ、C57BL/6J、CBA/J、DBA/2J和FVB/NJ小鼠。在运动表现方面观察到了品系和性别差异。一些品系通常表现更好（如C57BL/6J和CBA/J），而其他品系表现较差（如A/J）。129S1/SvImJ与其他亚系相比为中等表现，其中129S6/SvEvTac表现*好，129P1/ReJ表现*差。不同品系的运动学习能力也有所不同，因为一些品系在三天内表现出任务表现提高，而其他品系则没有，如DBA/2J、A/J在连续训练中没有表现出运动技能的学习能力。

这些研究综合表明，背景品系的选择是转基因小鼠**模型中运动缺陷重复行为评估的关键考虑因素。

实验程序

转棒测试通过评估动物保持在旋转杆上的能力，比较对照组与**模型/干预组啮齿动物的运动表现。转棒任务可以使用多个版本的方案，主要是转速、加速度和测试时间等参数有所不同。

1.实验材料：

1)适当的小鼠品系和饲养环境。

2)70%乙醇喷雾和吸水性纸巾用于清洁仪器。

3)转棒疲劳仪。

2.设备运行准备：

1)设置旋转杆的速度，在现代商业仪器上，这是一个可编程的参数。

2)检测红外光束是否灵敏度正常。

3.训练动物：

动物应适应实验设备，以尽量减少可能导致它们无意中从杆上掉下来的焦虑和探索行为。

1)对于运动协调能力的测试，不需要采集训练时的数据。

2)先设置一个较慢的转棒速度，通常为4 rpm，将小鼠放置在旋转杆上，这样运行1 min。对于正常小鼠，将杆的速度提高到10 rpm，运行2 min，当在这个速度下成功时，进一步增加速度到30 rpm，并让小鼠再保持3 min。在这一阶段完成后，根据使用的小鼠品系，应该给予小鼠15分钟的休息或允许继续训练。附带条件是，如果训练过程中它们从杆上掉下来，应该将其放回到它们的饲养笼里进行15分钟的恢复。

3)完成上述训练后，允许小鼠继续训练标准的转棒测试的试验。将它们放置在仪器上，并允许它们按照测试程序进行试验（见下文），直到它们达到稳定的表现水平。

4)对于加速版本转棒实验，小鼠放置在旋转杆上，杆加速到预设的终点，通常初始速度为 4 rpm，加速度为 20 rpm/min，直到达到*大速度40 rpm。对于固定速度的方案，应该训练小鼠在每个速度下达到*佳表现。

5)在训练结束后，至少等待24小时再进行正式试验。

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