CN114420297A - 一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统 - Google Patents
一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统,属于医学跟踪评估技术领域,该系统包括评估系统和训练系统、评分系统三大部分;评估系统包括:针对运动功能、感觉功能、大脑认知功能三大方面;训练系统包括:运动功能训练、感觉功能训练、大脑认知功能训练;评分系统根据信度效度评价,设计评分表,利用评分表计算各项分数和总分。本发明特点是针对中枢神经系统疾病大鼠模型的功能障碍可进行比较全方面的评估。既可以评估又可以训练。包括中枢神经系统功能障碍评估系统和中枢神经系统功能障碍训练系统。本发明的系统设计合理、布局方便、易于掌握,具有良好的推广使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及医学跟踪评估技术领域,具体地说是一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统,主要是针对大鼠模型的运动、感觉、认知等神经功能。
背景技术
脑血管病目前是世界上公认严重威胁人类健康的疾病之一。中枢神经系统疾病引起的并发症和功能障碍很多,包括运动障碍、平衡协调功能障碍、皮肤感觉障碍、疼痛、言语障碍、构音障碍、便秘、排尿障碍、认知功能障碍等等。严重影响人们的健康。增加家庭负担、严重降低生活治疗,目前也是科研工作中重点研究的课题之一。
在研究脑血管病的过程中,常常需要制备和使用中枢神经系统疾病模型。常用的实验动物有沙鼠、家兔、大鼠、犬等。其中,利用大鼠可制作用于中枢神经系统实验的模型有许多种,例如脑缺血再灌注模型、大脑中动脉阻塞大鼠局灶性脑缺血模型、三氧化铁诱发大鼠大脑中动脉血栓形成模型、大鼠多发性脑血栓模型、脑出血模型、蛛网膜下腔出血模型、脑梗死模型、大脑认知模型等。
传统的常用的神经功能学评定方法很多,包括Zea Longa 5分制评分法;DavidJ·Combs and Louis G·D AlecyⅢ的combs评分法等等。目前评定系统的模式比较单一,评定对指导分析方面也存在一定的不足。
目前进行大鼠局灶性缺血再灌注的相关实验中神经功能学评定多采用参考ZeaLonga 5分制评分标准:
0分:无神经损伤体征;
1分:不能完全伸展对侧前爪;
2分:行走时向偏瘫侧转圈;
3分:行走时向偏瘫侧倾倒;
4分:不能自发行走,意识丧失。
Zea longa5评分法分为五级,可反映大鼠脑损伤后神经功能情况,尚无法细致反映大鼠脑功能的损害严重程度及大鼠运动功能的情况。
发明内容
本发明的技术任务是解决现有技术的不足,提供一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统。
本发明的技术方案是按以下方式实现的,本发明的一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统,该系统包括评估系统和训练系统、评分系统三大部分;
评估系统包括:针对运动功能、感觉功能、大脑认知功能三大方面;
训练系统包括:运动功能训练、感觉功能训练、大脑认知功能训练;
评分系统根据信度效度评价,设计评分表,利用评分表计算各项分数和总分;
(1)运动功能评估和训练模块:
设计能够调节30度、60度、90度角度倾斜的滤网斜板、四方柱平衡木、圆柱平衡木三个评分工具,对应滤网斜板测验、平衡木测验、引绳肌力测验三类项目,总分为18分的评分系统,可根据该评分系统对大鼠局灶性脑缺血再灌注后运动功能进行评分,由一个0~18分的等级反应功能的高低,根据所得分数的高低,制定评分标准表,更为精细的反映大鼠的运动功能情况;
实验方法:
安静的环境,室温维持在20~25度之间;由两位观察者进行打分,记录分数;每项行为测定完后,大鼠均休息2-3min,以防止动物疲劳;行为测定在安静的环境中进行;最后汇总计算总分;
滤网斜板测验、平衡木测验、引绳肌力测验三者的评分工具:滤网斜板评定装置-平衡木评定装置-引绳评定装置;由易到难,三种装置越来越难,动物越来越比容易抓住而掉下装置;跌落下方设置有泡沫箱保护,避免动物受伤;
a,首先使用滤网斜板评定装置进行评定:斜板为30cm×28cm,可从水平0度至垂直90度旋转;分为30度、60度、90度三个角度等级;其单元格格子为0.7cm×0.6cm,斜板下有5cm厚泡沫箱,距斜板下缘70cm的高度距离;
滤网斜板测验:分为30度、60度、90度三个角度等级进行评分;由容易到难,分别从水平30度、60度、90度的角度顺次逐步进行;
首先,调整装置,使网格斜板为水平30度;动物放入滤网斜板中央位置,开始计时,直到动物坚持不住,掉下斜板计时终止;记录耗时时间;
休息2-3分钟,开始调整装置,使网格斜板为水平60度;动物放入滤网斜板中央位置,开始计时,直到动物坚持不住,掉下斜板计时终止;记录耗时时间;
休息2-3分钟,开始调整装置,使网格斜板为垂直90度;动物放入滤网斜板中央位置,开始计时,直到动物坚持不住,掉下斜板计时终止;记录耗时时间;休息2-3分钟;
b,然后使用平衡木评定装置进行评定:测定其运动及协调能力;分为两种,四方柱平衡木和粗糙的圆柱平衡木;方柱平衡木长70cm,宽2.5cm,高2.5cm,置于距地面70cm的支架上;粗糙的圆柱平衡木,长70cm直径2.5cm柱体制成粗糙面,置于距地面70cm的支架上,其下亦放置5cm厚度左右泡沫塑箱防止跌下受伤;
两种平衡木测验:测定其运动平衡及协调能力;动物放入平衡木的中心位置,掉下平衡木后计时终止;由容易到难,由方平衡木开始评定,后使用圆柱平衡木进行评定;
首先,把模型动物放入方柱型平衡木的中心位置,开始计时,直到动物坚持不住,掉下平衡木后计时终止;记录动物坚持的时间;休息2-3分钟,然后,把模型动物放入圆柱型平衡木的中心位置,开始计时,直到动物坚持不住,掉下平衡木后计时终止;记录动物坚持的时间;
c,使用引绳评定装置进行评分:直径0.5cm尼龙绳,长70cm;水平置于距地面70cm高度上,其下放置高5cm左右厚度的泡沫箱;
引绳肌力测验:动物做完以上评定后,休息2-3分钟,然后把模型动物放入两端拉紧的绳索的中央位置,注意后肢是否辅助攀爬引绳;开始计时;直到动物坚持不住掉下来位置;记录时间;
d,根据预先制定的行为评分表打分;
得出总分;
通过所设计的的运动功能评分工具及评分标准表对大鼠进行统一评分,得出相应的评分数据,通过所得分数的高低客观的反应神经功能情况,可避免主观偏倚的发生;
运动功能评分系统的运用,可以更为细致的反应大鼠的运动功能,可通过该评分分数的情况间接反应脑功能损伤的程度;
采用线栓法制成大鼠缺血再灌注动物模型,以便更好地模拟临床脑血管疾病的发病机制,在对大鼠局灶性脑缺血再灌注后进行评分,之后立即处死取出大脑称重、干燥后计算脑水含量,找出大鼠所得分数与脑水含量是否有其相关性;是否符合:脑水含量高,大鼠运动功能评分低,脑水含量低,其所得分数高;
在上述过程中脑缺血模型的制作严格解剖标准,在评分过程中配置两位观察者独立评分,取平均值避免主观偏见,且动物每进行一次评分休息2分钟,以免由于劳累影响评分成绩;
(2)感觉功能评估和训练模块
感觉评估:使用电刺激作为痛觉评估的刺激因子;设计感觉刺激平台;该平台由30cm×30cm的平面矩阵大小长宽相同的5×5=25块相互之间绝缘的、可以每块独立控制通电开关的导电板组成,在5×5的30cm×30cm的外周周围的平面区域为无电安全区;
导电板由导电硅胶制成,采用导电硅胶板,既可以较好的导电,又有利于实验鼠的抓握爬行,避免了金属板的光滑和冰凉感觉刺激的缺点;
刺激平台与可调直流稳压电源相连通,直流稳压电源提供刺激电流,并且能够由0mA至100mA进行粗调和细调,逐渐微小的提高刺激电流,直到实验鼠感觉到疼痛,逃离中间的带电的硅胶板,此时的电流大小,为实验鼠感觉电刺激的大小,从而反应动物的感觉功能;
实验方法是:将待评估的有感觉功能障碍的大鼠放置于中间的黄色硅胶板内,区域的其他24块导电硅胶板关闭开关,不通电;实验开始,打开直流稳压电源开关,控制25块最中间的第3行第3列的导电硅胶板的开关打开,逐渐由0mA细调电流输出,缓慢升高电流刺激,直到实验鼠感觉到疼痛,逃离最中间的带电的导电硅胶板,记录此时的刺激电流的大小;
根据电流范围制定评分标准表:
0~0.5mA记录为9分,
0.5~1mA记录为8分,
1~1.5mA记录为7分,
1.5~2mA记录为6分,
2~2.5mA记录为5分,
2.5~3mA记录为4分,
3~5mA记录为3分,
5~7mA记录为2分,
7~10mA记录为1分,
大于10mA记录为0分;
对应评分标准表记录各个实验鼠对电刺激的出现的反应对应的电流大小和评分分数;
(3)认知功能评估和训练模块
认知功能评估方法:使用电刺激作为痛觉评估的刺激因子;使用相同于(2)感觉功能评估和训练模块的感觉刺激平台;
首先使用(2)感觉功能评估和训练模块,测定出该实验动物鼠的感觉阈值;
测感觉阈值的方法同(2)感觉功能评估和训练模块的实验方法;实验鼠感觉到电刺激疼痛,逃离最中间的带电的导电硅胶板,此时的电流大小,为该实验鼠的感觉阈值,从而反应模型动物的感觉功能;
然后,控制25块导电硅胶板的开关,人为设定一条路线,使该路线以所在5乘5的导电硅胶板的横纵相临顺次延伸,事先控制使该条路线上的导电硅胶板不通电,其余硅胶板通电,通电电流大小超出该实验鼠的感觉阈值电流大小;然后让实验动物鼠学习路线;使动物通过学习记住路线;然后测定实验鼠能够一次通过路线且不发生电击的次数;即:多少次才能学会通过路线,不被电击;记录该过程的次数;
实验方法:
a,事先设定路线,根据设定的路线路径,训练实验动物鼠走正确的路线;
b,通过开关,保证25块导电硅胶中,路线上的导电硅胶板不通电,其余导电硅胶板通电,实验鼠如果不走预设路线,踩踏预设路线之外的导电硅胶板就会触电,出现疼痛;
c,将待评估的有感觉功能障碍的大鼠放置于预设路线起始的不通电导电硅胶板,预设路线的终点设置有食物引诱;
d,实验大鼠每次走错,就会电击疼痛,直到大鼠通过学习、记忆的功能,不点试错,每次错误就重新把实验鼠放回预设路线起始点,重新开始,直到大鼠出现成功通过路径,而没有触碰到导电硅胶是成功;
e,记录由开始到最终试错成功的次数;
制定表格:匹配试错成功的次数和对应的评估分值;
判定:花费的次数越多,表明实验动物鼠的学习、记忆认知功能越差;花费的次数越少,表明实验动物鼠的学习、记忆认知功能越好;
汇总经过(1)运动功能评估和训练模块、(2)感觉功能评估和训练模块、(3)认知功能评估和训练模块之后的各个模型实验鼠的评估分值,带验证分析。
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是:
本发明的一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统。该系统可应用于模型生物中枢神经系统疾病的评估和训练。
适用动物:中枢神经系统疾病大鼠模型。
适用方面:大鼠脑缺血再灌注模型、大鼠大脑中动脉阻塞局灶性脑缺血模型、大鼠大脑中动脉血栓形成模型、大鼠多发性脑血栓模型、大鼠脑出血模型、大鼠蛛网膜下腔出血模型、大鼠脑梗死模型、大鼠大脑认知模型等的评估和训练。
根据大鼠功能障碍特点及神经功能特点,针对目前评定系统的单一和不足,研制了本评定系统。在需要对大鼠中枢神经系统损害后整体评估方面的实验更加适用。该系统经过相关性研究实验/信度效度验证。有统计学意义。验证了该评定系统科学性和有效性。该评定系统造价低廉、操作简便,评估内容全面,不耗费人力、物力。
本发明特点是针对中枢神经系统疾病大鼠模型的功能障碍可进行比较全方面的评估。既可以评估又可以训练。包括中枢神经系统功能障碍评估系统和中枢神经系统功能障碍训练系统。
本发明的一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统设计合理、布局方便、易于掌握,具有良好的推广使用价值。
附图说明
附图1是本发明的滤网斜板评定装置的滤网斜板平面图;
附图2是本发明的平衡木评定装置整体图;
附图3是本发明的平衡木评定装置左侧位视图;
附图4是本发明的平衡木评定装置右侧位视图;
附图5是本发明的四方柱平衡木装置;
附图6是本发明的粗糙的圆柱平衡木装置;
附图7是本发明的引绳肌力评定装置;
附图8是本发明的感觉刺激平台;
附图9是本发明的感觉认知刺激训练装置;
附图10是本发明的可调直流稳压电源。
附图中的标记分别表示:
1、,2、,3、,4、,5、,6、,7、,8、,9、,10、,11、,12、,13、,14、,15、,16、,17、,18、,19、,20、,21、,22、,23、,24、,25、,26、,27、,28、,29、,30、,
图1滤网斜板中:1、边框,2、抓网,3、转轴。
图2滤网斜板中:4、角度倾斜状态的边框,5、角度倾斜状态的抓网,6、角度倾斜状态的角度计,7、角度倾斜状态的支架,8、底座,9、旋钮锁扣。
图3滤网斜板中:10、旋钮锁扣的锁紧件。
图4滤网斜板中:11、滤网斜板,12、侧视视角的角度计,13、侧视视角的支架,14、侧视视角的底座。
图5四方柱平衡木中:15、方柱平衡木,16、支架,17、底座。
图6圆柱平衡木中:18、粗糙的圆柱平衡木,19、支架,20、底座。
图7引绳肌力评定装置中:21、引绳,22、泡沫箱。
图8感觉刺激平台中:23、感觉刺激平台,24、导电板,25、无电安全区,
感觉刺激平台有30cm×30cm的25块可独立控制开关通电的导电板(浅灰色、黄色)组成(导电硅胶),周围深灰色的区域为安全区(无电)。
图9感觉认知刺激训练装置中:26、感觉认知评估训练装置,27、独立控制开关,
导线连接感觉刺激平台,平台的25块导电硅胶的独立控制开关(导电与否)。
图10可调直流稳压电源中:28、直流稳压控制电源:
29、电流显示屏幕;30、电流细调旋钮;31、电流粗调旋钮;32、电流指示灯;33、地线;34、负极输出;35、电源开关;36、箱体(有散热孔);37、侧面;38、显示屏幕区域;39、风扇散热窗;40、电压显示屏幕;41、电压粗调旋钮;42、电压细调旋钮;43、电源插座处;44、电压指示灯;45、底座脚;46、正极输出;47、控制面板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统作以下详细说明。
如附图所示,
本发明的一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统,该系统可应用于评估和训练。适用动物:中枢神经系统疾病大鼠模型。适用方面:大鼠脑缺血再灌注模型、大鼠大脑中动脉阻塞局灶性脑缺血模型、大鼠大脑中动脉血栓形成模型、大鼠多发性脑血栓模型、大鼠脑出血模型、大鼠蛛网膜下腔出血模型、大鼠脑梗死模型、大鼠大脑认知模型等的评估和训练。
系统构成:
该发明包括评估系统和训练系统、评分系统三大部分。
其中:
评估系统包括:针对运动功能评定装置和方法、感觉功能评定装置和方法、大脑认知功能评定装置和方法三大方面。
训练系统包括:利用运动功能训练装置、感觉功能训练装置、大脑认知功能训练装置。
评分系统:根据信度效度评价,设计的一套评分表。可利用评分表计算各项分数和总分。
在一些中枢神经系统疾病研究过程中,常常使用大鼠制备相关动物模型,中枢神经系统疾病实验大鼠模型成功制备后,需要对其神经功能进行评定,常需要评估的神经功能包括:运动功能、感觉功能、认知功能等。模型制备后可使用该系统对模型大鼠进行运动功能、感觉功能、大脑认知功能等神经功能进行评定和训练。以了解中枢神经系统损害后,神经系统的相关功能:运动功能、感觉功能、认知功能等方面的受损情况,并进行评分。同时,可利用该系统进行大鼠运动/感觉/认知方面的训练。该系统即可进行评估、也可进行训练。在实验干预过程中,可随时进行评估,并得到客观的评分。
根据实验需要,选择所需的动物模型,制备好模型后进行实验。在实验的过程中,需要对动物的功能状态进行评估。
该评定系统可应用于以下几方面:
1,大鼠模型合格与否的筛选;
2,中枢神经系统功能评估,可反映大鼠脑功能的损害严重程度,包括运动功能、感觉功能、认知功能3方面。其中,运动功能包括:评估大鼠肢体运动活动能力、上下肢综合能力、肢体协调能力、平衡能力的评估,并且可在干预过程前、中、后,进行评测,评估功能进步和改善情况。感觉评估包括:电刺激痛觉评估,本系统使用一种可调直流稳压电源,大鼠放于导电地板,通过逐渐增加电流强度,直到大鼠出现痛感,来测量大鼠的痛觉,并进行评估。认知功能评估包括:学习能力、记忆能力、执行操作能力方面。通过25块30cm×30cm导电板组成的实验地板(互相绝缘),可进行迷宫的人为设定,并可事先进行电刺激大鼠进行迷宫通道的学习。然后记录大鼠记住无电的板块,并学会不误踩有电板块的次数。次数越少,表明大鼠的学习、记忆能力强。
3,大鼠的神经功能训练。训练包括:
(1)运动功能的训练:肌力训练/攀爬能力训练/上下肢体协调能力训练;平衡协调能力训练等。
(2)感觉功能训练包括触觉感觉刺激/电痛觉刺激训练。
(3)认知评估方面包括:学习记忆能力训练、操作能力训练。
(一)运动功能评估和训练模块:
设计可从水平0度至垂直90度旋转,分为30度、60度、90度三个角度等级的斜板,四方柱平衡木和粗糙的圆柱平衡木等评分工具模块,细化分为滤网斜板测验,平衡木测验,引绳肌力测验三类六个项目为总分为18分的评分系统,可根据该评分系统对大鼠局灶性脑缺血再灌注后运动功能进行评分,根据所得分数的高低,由一个0~18分的等级反应功能的高低,较其他评定方法更为细致的反映大鼠的运动功能情况。
技术特点:目前进行大鼠局灶性缺血再灌注的相关实验中神经功能学评定多采用参考Zea Longa 5分制评分标准,
0分:无神经损伤体征;
1分:不能完全伸展对侧前爪;
2分:行走时向偏瘫侧转圈;
3分:行走时向偏瘫侧倾倒;
4分:不能自发行走,意识丧失。
zea longa 5评分法分为五级,可反映大鼠脑损伤后神经功能情况,尚无法细致反映大鼠脑功能的损害严重程度及大鼠运动功能的情况。
本发明通过特定的运动功能评分工具及评分标准表对大鼠进行统一评分,得出相应的数据,通过所得分数的高低客观的反应神经功能情况,可避免主观偏倚的发生。在进行大鼠局灶性脑缺血再灌注过程中,动物对手术的耐受能力,梗塞灶的大小,严重程度等都会影响脑水含量的高低。
此外,使用该评定系统进行了实验验证,证明了该评定系统的科学性。证明通过大量实验研究发现大鼠局灶性脑缺血2小时后脑水含量与该评定系统评分spearman相关性分析,运动行为评分与大鼠脑水含量呈负相关,差异有显著性。
本发明是一种新型的运动功能评分系统的运用,可以更为细致的反应大鼠的运动功能,可通过该评分分数的情况间接反应脑功能损伤的程度。
采用线栓法制成大鼠缺血再灌注动物模型,以便更好地模拟临床脑血管疾病的发病机制,在对大鼠局灶性脑缺血再灌注后进行评分,之后立即处死取出大脑称重、干燥后计算脑水含量,找出大鼠所得分数与脑水含量是否有其相关性,脑水含量高,大鼠运动功能评分低,脑水含量低,其所得分数高。
本实验过程中脑缺血模型的制作严格解剖标准,在评分过程中有两位观察者独立评分,取平均值避免了主观偏见,且动物每进行一次评分休息2分钟,以免由于劳累影响评分成绩。
(二)感觉功能评估和训练模块:
感觉评估方法:
使用电刺激作为痛觉评估的刺激因子。
图8为感觉刺激平台。
平台由每块30cm×30cm的25块相互之间绝缘的、可独立控制通电开关的导电板(图8中的5乘5外围的无电安全区设置为浅灰色、5乘5最中间的一块设置为黄色,5乘5其他的导电硅胶块设置为蓝色)组成(导电硅胶),周围浅灰色的区域为安全区(无电)。导电板有导电硅胶制成,选用导电硅胶,既可以较好的导电,又有利于实验鼠的抓握爬行,避免了金属板的光滑和冰凉感觉刺激等的缺点。
刺激平台与可调直流稳压电源(图10)相连通(图9)。直流稳压电源可提供刺激电流,并且可由0mA至100mA进行粗调和细调,逐渐微小的提高刺激电流,直到实验鼠感觉到疼痛,逃离中间的带电的硅胶板,此时的电流大小,为动物感觉的大小,从而反应动物的感觉功能。
实验举例:将待评估的有感觉功能障碍的大鼠放置于中间的黄色硅胶板内,区域的其他24块硅胶板关闭开关,不导电。中间的黄色(图8)硅胶板的开关打开。实验开始,打开直流稳压电源开关,逐渐由0细调电流输出,直到实验鼠感觉到疼痛,逃离中间的带电的硅胶板,记录此时的刺激电流的大小。(一定由0mA开始细调,缓慢升高电流刺激,按照人体的对电流的反应,0.6mA-1.5mA手指可感觉到轻微发麻,2mA-3mA手指可感觉到发麻,5mA-7mA手指可感觉到灼热,8mA-10mA手指可感觉到刺痛痉挛。)
(三)认知功能评估和训练模块:
认知功能评估方法:使用电刺激作为痛觉评估的刺激因子。
使用图8的感觉刺激平台。平台由30cm×30cm的25块相互之间绝缘的、可独立控制通电开关的导电板(图8中的浅灰色、黄色)组成(导电硅胶),周围深灰色的区域为安全区(无电)。导电板有导电硅胶制成,选用导电硅胶,既可以较好的导电,又有利于实验鼠的抓握爬行,避免了金属板的光滑和冰凉感觉刺激等的缺点。
首先使用:(二)中的感觉功能评估和训练模块,测定出该实验动物鼠的感觉阈值。
测感觉阈值的方法同(二)中的方法:刺激平台与可调直流稳压电源(图10)相连通(图9)。直流稳压电源可提供刺激电流,并且可由0Ma至100Ma进行粗调和细调,逐渐微小的提高刺激电流,直到实验鼠感觉到疼痛,逃离中间的带电的硅胶板,此时的电流大小,为动物感觉的大小,从而反应动物的感觉功能。
然后,控制25块导电硅胶板的开关,人为设定路线,路线上的硅胶板不通电,其余硅胶板通电。然后让实验动物鼠学习路线。使动物通过学习记住路线。然后测定实验鼠能够一次通过路线,不发生电击的次数。即:多少次才能学会通过路线,不被电击。
实验举例:
1,事先设定路线,根据设定的路线路径,训练实验动物鼠走正确的路线。
2,通过开关,保证25块导电硅胶中,路线上的导电硅胶不通电,其余硅胶板通电,实验鼠如果不走路线,踩踏路径外的硅胶板就会触电,出现疼痛。
3,将待评估的有感觉功能障碍的大鼠放置于路线起始的硅胶板,路线的终点有食物引诱。
4,大鼠每次走错,就会电击疼痛,直到大鼠通过学习、记忆等功能,不点试错,每次错误就重新把实验鼠放回起始点,重新开始。直到大鼠出现成功通过路径,而没有触碰到导电硅胶是成功。
5,记录由开始到最终试错成功的次数。
判定:
花费的次数越多,表明实验动物鼠的学习、记忆认知功能越差。
花费的次数越少,表明实验动物鼠的学习、记忆认知功能越好。
其中:
感觉评估设备:
感觉刺激平台(图8)。平台由30cm×30cm的25块相互之间绝缘的、可独立控制通电开关的导电板(图8中的浅灰色、黄色)组成(导电硅胶),周围深灰色的区域为安全区(无电)。导电板有导电硅胶制成,选用导电硅胶,既可以较好的导电,又有利于实验鼠的抓握爬行,避免了金属板的光滑和冰凉感觉刺激等的缺点。
感觉评估方法。测感觉阈值的方法同(二)中的方法:刺激平台与可调直流稳压电源(图10)相连通(图9)。直流稳压电源可提供刺激电流,并且可由0mA至100mA进行粗调和细调,逐渐微小的提高刺激电流,直到实验鼠感觉到疼痛,逃离中间的带电的硅胶板,此时的电流大小,为动物感觉的大小,从而反应动物的感觉功能。刺激平台与可调直流稳压电源(图10)相连通(图9)。直流稳压电源可提供刺激电流,并且可由0mA至100mA进行粗调和细调,逐渐微小的提高刺激电流,直到实验鼠感觉到疼痛,逃离中间的带电的硅胶板,此时的电流大小,为动物感觉的大小,从而反应动物的感觉功能。
技术二、运动功能评估:
装置包括以下模块
滤网斜板评定装置:斜板为30×28cm,可从水平0度至垂直90度旋转。分为30度、60度、90度三个角度等级。其上格子为0.7×0.6cm,斜板下有5cm厚泡沫箱,距斜板下缘70cm高。装置配有角度计、旋钮锁扣。(见附图)
平衡木评定装置:测定其运动及协调能力。分为两种,四方柱平衡木和粗糙的圆柱平衡木。方柱平衡木长70cm,宽2.5cm,高2.5cm,置于距地面70cm的支架上。粗糙的圆柱平衡木,长70cm直径2.5cm柱体制成粗糙面,置于距地面70cm的支架上,其下亦放置5cm厚度左右泡沫塑箱防止跌下受伤。
引绳评定装置:直径0.5cm尼龙绳,长70cm。水平置于距地面70cm高度上,其下放置高5cm左右厚度的泡沫箱。
评分操作方法:
滤网斜板测验:分为30度、60度、90度三个角度等级进行评分。动物放入斜板中央位置,开始计时后动物掉下斜板计时终止。
平衡木测验:测定其运动平衡及协调能力。动物放入平衡木的中心位置,掉下平衡木后计时终止。
引绳肌力测验:动物放入两端拉紧的绳索的中央位置,注意后肢是否辅助攀爬引绳。
记录实验的行为评分标准量表。
感觉评分分值表(表1)
技术三、认知功能评估
认知评估设备:使用电刺激作为痛觉评估的刺激因子。使用图8的感觉刺激平台。平台由30cm×30cm的25块相互之间绝缘的、可独立控制通电开关的导电板(图8中的浅灰色、黄色)组成(导电硅胶),周围深灰色的区域为安全区(无电)。导电板有导电硅胶制成,选用导电硅胶,既可以较好的导电,又有利于实验鼠的抓握爬行,避免了金属板的光滑和冰凉感觉刺激等的缺点。
认知功能评估方法:
首先使用:(二)中的感觉功能评估和训练模块,测定出该实验动物鼠的感觉阈值。然后,1,事先设定路线,根据设定的路线路径,训练实验动物鼠走正确的路线。2,通过开关,保证25块导电硅胶中,路线上的导电硅胶不通电,其余硅胶板通电,实验鼠如果不走路线,踩踏路径外的硅胶板就会触电,出现疼痛。3,将待评估的有感觉功能障碍的大鼠放置于路线起始的硅胶板,路线的终点有食物引诱。4,大鼠每次走错,就会电击疼痛,直到大鼠通过学习、记忆等功能,不点试错,每次错误就重新把实验鼠放回起始点,重新开始。直到大鼠出现成功通过路径,而没有触碰到导电硅胶是成功。5,记录由开始到最终试错成功的次数。判定:花费的次数越多,表明实验动物鼠的学习、记忆认知功能越差。花费的次数越少,表明实验动物鼠的学习、记忆认知功能越好。
具体实验:
1、实验大鼠局灶性脑缺血再灌注模型的制备。大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤造模是心脑血管、药理药效等方面研究的关键因素之一。首先制备该模型。然后用于相关实验研究。
2、实验动物:根据实验设计要求选取一定数量的健康大鼠。
评定系统(包含三大模块和功能评分表)。
3、开始评分:
【1】运动功能评分。
安静的环境,室温维持在20~25度之间。由两位观察者进行打分,记录分数。每项行为测定完后,大鼠均休息2-3min,以防止动物疲劳。行为测定在安静的环境中进行。最后汇总计算总分。由易到难,滤网斜板评定装置-平衡木评定装置-引绳评定装置。三种装置越来越难,动物越来越比容易抓住而掉下装置。下面有泡沫箱保护,避免动物受伤。
(1)首先使用滤网斜板评定装置进行评定:斜板为30×28cm,可从水平0度至垂直90度旋转。分为30度、60度、90度三个角度等级。其上格子为0.7×0.6cm,斜板下有5cm厚泡沫箱,距斜板下缘70cm高。
滤网斜板测验:分为30度、60度、90度三个角度等级进行评分。由容易到难,分别从水平30度、60度、90度的角度开始进行。
首先调整装置,使网格斜板为水平30度。动物放入滤网斜板中央位置,开始计时,直到动物坚持不住,掉下斜板计时终止。休息2-3分钟,开始调整装置,使网格斜板为水平60度。动物放入滤网斜板中央位置,开始计时,直到动物坚持不住,掉下斜板计时终止。休息2-3分钟,开始调整装置,使网格斜板为垂直90度。动物放入滤网斜板中央位置,开始计时,直到动物坚持不住,掉下斜板计时终止。
(2)然后使用平衡木评定装置进行评定:测定其运动及协调能力。分为两种,四方柱平衡木和粗糙的圆柱平衡木。方柱平衡木长70cm,宽2.5cm,高2.5cm,置于距地面70cm的支架上。粗糙的圆柱平衡木,长70cm直径2.5cm柱体制成粗糙面,置于距地面70cm的支架上,其下亦放置5cm厚度左右泡沫塑箱防止跌下受伤。
平衡木测验:测定其运动平衡及协调能力。动物放入平衡木的中心位置,掉下平衡木后计时终止。由容易到难,由方平衡木开始评定,后使用圆柱平衡木进行评定。
首先,把模型动物放入方柱型平衡木的中心位置,开始计时,直到动物坚持不住,掉下平衡木后计时终止。记录动物坚持的时间。休息2-3分钟,然后,把模型动物放入圆柱型平衡木的中心位置,开始计时,直到动物坚持不住,掉下平衡木后计时终止。记录动物坚持的时间。
(3)使用引绳评定装置进行评分:直径0.5cm尼龙绳,长70cm。水平置于距地面70cm高度上,其下放置高5cm左右厚度的泡沫箱。
引绳肌力测验:动物做完以上评定后,休息2-3分钟,然后把模型动物放入两端拉紧的绳索的中央位置,注意后肢是否辅助攀爬引绳。开始计时。直到动物坚持不住掉下来位置。记录时间。
(4)根据行为评分表打分。得出总分。
【2】感觉功能评分。
(1)运动功能评定后休息20min。然后可开始感觉功能评估。
(2)将该大鼠放置于中间的黄色硅胶板内(开关打开),区域的其他24块硅胶板关闭开关,不导电。实验开始,打开直流稳压电源开关,逐渐由0细调电流输出,直到实验鼠感觉到疼痛,逃离中间的带电的硅胶板,记录此时的刺激电流的大小。(一定由0Ma开始细调,缓慢升高电流刺激,按照人体的对电流的反应,0.6mA-1.5mA手指可感觉到轻微发麻,2mA-3mA手指可感觉到发麻,5mA-7mA手指可感觉到灼热,8mA-10mA手指可感觉到刺痛痉挛。)
(3)根据感觉评分分值表(表1)进行评分。
【3】认知功能评分。
(1)使用感觉功能评估和训练模块,测定出该实验动物鼠的感觉阈值。
(2)事先设定路线,根据设定的路线路径,训练实验动物鼠走正确的路线。
(3)通过开关,保证25块导电硅胶中,处于路线上的导电硅胶不通电,其余硅胶板通电。
(4)将待评估的有感觉功能障碍的大鼠放置于路线起始的硅胶板,路线的终点有食物引诱。
(5)大鼠每次走错,就会电击疼痛,直到大鼠通过学习、记忆等功能,不点试错,每次错误就重新把实验鼠放回起始点,重新开始。
(6)记录由开始到最终试错成功的次数。
(7)花费的次数越多,表明实验动物鼠的学习、记忆认知功能越差。
花费的次数越少,表明实验动物鼠的学习、记忆认知功能越好。
Claims (3)
1.一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统,其特征在于该系统包括评估系统和训练系统、评分系统三大部分;
评估系统包括:针对运动功能、感觉功能、大脑认知功能三大方面;
训练系统包括:运动功能训练、感觉功能训练、大脑认知功能训练;
评分系统根据信度效度评价,设计评分表,利用评分表计算各项分数和总分;
(1)运动功能评估和训练模块:
设计能够调节30度、60度、90度角度倾斜的滤网斜板、四方柱平衡木、圆柱平衡木三个评分工具,对应滤网斜板测验、平衡木测验、引绳肌力测验三类项目,总分为18分的评分系统,可根据该评分系统对大鼠局灶性脑缺血再灌注后运动功能进行评分,由一个0~18分的等级反应功能的高低,根据所得分数的高低,制定评分标准表,更为精细的反映大鼠的运动功能情况;
实验方法:
安静的环境,室温维持在20~25度之间;由两位观察者进行打分,记录分数;每项行为测定完后,大鼠均休息2-3min,以防止动物疲劳;行为测定在安静的环境中进行;最后汇总计算总分;
滤网斜板测验、平衡木测验、引绳肌力测验三者的评分工具:滤网斜板评定装置-平衡木评定装置-引绳评定装置;由易到难,三种装置越来越难,动物越来越比容易抓住而掉下装置;跌落下方设置有泡沫箱保护,避免动物受伤;
a,首先使用滤网斜板评定装置进行评定:斜板为30cm×28cm,可从水平0度至垂直90度旋转;分为30度、60度、90度三个角度等级;其单元格格子为0.7cm×0.6cm,斜板下有5cm厚泡沫箱,距斜板下缘70cm的高度距离;
滤网斜板测验:分为30度、60度、90度三个角度等级进行评分;由容易到难,分别从水平30度、60度、90度的角度顺次逐步进行;
首先,调整装置,使网格斜板为水平30度;动物放入滤网斜板中央位置,开始计时,直到动物坚持不住,掉下斜板计时终止;记录耗时时间;
休息2-3分钟,开始调整装置,使网格斜板为水平60度;动物放入滤网斜板中央位置,开始计时,直到动物坚持不住,掉下斜板计时终止;记录耗时时间;
休息2-3分钟,开始调整装置,使网格斜板为垂直90度;动物放入滤网斜板中央位置,开始计时,直到动物坚持不住,掉下斜板计时终止;记录耗时时间;休息2-3分钟;
b,然后使用平衡木评定装置进行评定:测定其运动及协调能力;分为两种,四方柱平衡木和粗糙的圆柱平衡木;方柱平衡木长70cm,宽2.5cm,高2.5cm,置于距地面70cm的支架上;粗糙的圆柱平衡木,长70cm直径2.5cm柱体制成粗糙面,置于距地面70cm的支架上,其下亦放置5cm厚度左右泡沫塑箱防止跌下受伤;
两种平衡木测验:测定其运动平衡及协调能力;动物放入平衡木的中心位置,掉下平衡木后计时终止;由容易到难,由方平衡木开始评定,后使用圆柱平衡木进行评定;
首先,把模型动物放入方柱型平衡木的中心位置,开始计时,直到动物坚持不住,掉下平衡木后计时终止;记录动物坚持的时间;休息2-3分钟,然后,把模型动物放入圆柱型平衡木的中心位置,开始计时,直到动物坚持不住,掉下平衡木后计时终止;记录动物坚持的时间;
c,使用引绳评定装置进行评分:直径0.5cm尼龙绳,长70cm;水平置于距地面70cm高度上,其下放置高5cm左右厚度的泡沫箱;
引绳肌力测验:动物做完以上评定后,休息2-3分钟,然后把模型动物放入两端拉紧的绳索的中央位置,注意后肢是否辅助攀爬引绳;开始计时;直到动物坚持不住掉下来位置;记录时间;
d,根据预先制定的行为评分表打分;
得出总分;
通过所设计的的运动功能评分工具及评分标准表对大鼠进行统一评分,得出相应的评分数据,通过所得分数的高低客观的反应神经功能情况,可避免主观偏倚的发生;
运动功能评分系统的运用,可以更为细致的反应大鼠的运动功能,可通过该评分分数的情况间接反应脑功能损伤的程度;
采用线栓法制成大鼠缺血再灌注动物模型,以便更好地模拟临床脑血管疾病的发病机制,在对大鼠局灶性脑缺血再灌注后进行评分,之后立即处死取出大脑称重、干燥后计算脑水含量,找出大鼠所得分数与脑水含量是否有其相关性;是否符合:脑水含量高,大鼠运动功能评分低,脑水含量低,其所得分数高;
在上述过程中脑缺血模型的制作严格解剖标准,在评分过程中配置两位观察者独立评分,取平均值避免主观偏见,且动物每进行一次评分休息2分钟,以免由于劳累影响评分成绩;
(2)感觉功能评估和训练模块
感觉评估:使用电刺激作为痛觉评估的刺激因子;设计感觉刺激平台;该平台由30cm×30cm的平面矩阵大小长宽相同的5×5=25块相互之间绝缘的、可以每块独立控制通电开关的导电板组成,在5×5的30cm×30cm的外周周围的平面区域为无电安全区;
导电板由导电硅胶制成,采用导电硅胶板,既可以较好的导电,又有利于实验鼠的抓握爬行,避免了金属板的光滑和冰凉感觉刺激的缺点;
刺激平台与可调直流稳压电源相连通,直流稳压电源提供刺激电流,并且能够由0mA至100mA进行粗调和细调,逐渐微小的提高刺激电流,直到实验鼠感觉到疼痛,逃离中间的带电的硅胶板,此时的电流大小,为实验鼠感觉电刺激的大小,从而反应动物的感觉功能;
实验方法是:将待评估的有感觉功能障碍的大鼠放置于中间的黄色硅胶板内,区域的其他24块导电硅胶板关闭开关,不通电;实验开始,打开直流稳压电源开关,控制25块最中间的第3行第3列的导电硅胶板的开关打开,逐渐由0mA细调电流输出,缓慢升高电流刺激,直到实验鼠感觉到疼痛,逃离最中间的带电的导电硅胶板,记录此时的刺激电流的大小;
根据电流范围制定评分标准表:
0~0.5mA记录为9分,
0.5~1mA记录为8分,
1~1.5mA记录为7分,
1.5~2mA记录为6分,
2~2.5mA记录为5分,
2.5~3mA记录为4分,
3~5mA记录为3分,
5~7mA记录为2分,
7~10mA记录为1分,
大于10mA记录为0分;
对应评分标准表记录各个实验鼠对电刺激的出现的反应对应的电流大小和评分分数;
(3)认知功能评估和训练模块
认知功能评估方法:使用电刺激作为痛觉评估的刺激因子;使用相同于(2)感觉功能评估和训练模块的感觉刺激平台;
首先使用(2)感觉功能评估和训练模块,测定出该实验动物鼠的感觉阈值;
测感觉阈值的方法同(2)感觉功能评估和训练模块的实验方法;实验鼠感觉到电刺激疼痛,逃离最中间的带电的导电硅胶板,此时的电流大小,为该实验鼠的感觉阈值,从而反应模型动物的感觉功能;
然后,控制25块导电硅胶板的开关,人为设定一条路线,使该路线以所在5乘5的导电硅胶板的横纵相临顺次延伸,事先控制使该条路线上的导电硅胶板不通电,其余硅胶板通电,通电电流大小超出该实验鼠的感觉阈值电流大小;然后让实验动物鼠学习路线;使动物通过学习记住路线;然后测定实验鼠能够一次通过路线且不发生电击的次数;即:多少次才能学会通过路线,不被电击;记录该过程的次数;
实验方法:
a,事先设定路线,根据设定的路线路径,训练实验动物鼠走正确的路线;
b,通过开关,保证25块导电硅胶中,路线上的导电硅胶板不通电,其余导电硅胶板通电,实验鼠如果不走预设路线,踩踏预设路线之外的导电硅胶板就会触电,出现疼痛;
c,将待评估的有感觉功能障碍的大鼠放置于预设路线起始的不通电导电硅胶板,预设路线的终点设置有食物引诱;
d,实验大鼠每次走错,就会电击疼痛,直到大鼠通过学习、记忆的功能,不点试错,每次错误就重新把实验鼠放回预设路线起始点,重新开始,直到大鼠出现成功通过路径,而没有触碰到导电硅胶是成功;
e,记录由开始到最终试错成功的次数;
制定表格:匹配试错成功的次数和对应的评估分值;
判定:花费的次数越多,表明实验动物鼠的学习、记忆认知功能越差;花费的次数越少,表明实验动物鼠的学习、记忆认知功能越好;
汇总经过(1)运动功能评估和训练模块、(2)感觉功能评估和训练模块、(3)认知功能评估和训练模块之后的各个模型实验鼠的评估分值,带验证分析。
2.如权利要求1所述的一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统所使用的评分工具,其特征在于:包括滤网斜板、四方柱平衡木、圆柱平衡木,以及感觉刺激平台和可调直流稳压电源连接构成的感觉认知刺激训练装置。
3.如权利要求1所述的一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统,在模式生物神经系统病患上的应用。
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---|---|---|---|
CN202210061419.2A CN114420297A (zh) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统 |
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CN202210061419.2A CN114420297A (zh) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统 |
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CN202210061419.2A Withdrawn CN114420297A (zh) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 一种用于中枢神经系统疾病实验大鼠模型的神经功能评定和训练系统 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024114476A1 (zh) * | 2022-12-02 | 2024-06-06 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种用于评估脑梗死药物疗效的方法 |
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2022
- 2022-01-19 CN CN202210061419.2A patent/CN114420297A/zh not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024114476A1 (zh) * | 2022-12-02 | 2024-06-06 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种用于评估脑梗死药物疗效的方法 |
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