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Vorrichtung zur Messung der Aktivität von Versuchstieren.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung der Wirkung
von Psychostimulantien auf die Aktivität von Versuchstieren.
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Die Erfindung beruht auf der Anwendung eines Spannungsgradienten über
isolierten Segmenten des Käfigbodens, wodurch die Bewegung des Tieres innerhalb
des Käfigs gemessen wird. Zwischen den Bodensegmenten verschiedener Polarität entsteht
abwechselnd ein Kontakt, während das Tier sich über den Boden fortbewegt und ergibt
einen durch den Tierkörper laufenden niedrigen Strom. Der Strom wird verstärkt,
und die Impulse werden gezählt; die Impulszahl je Zeiteinheit ist ein Maß der Tieraktivität
und der Wirksamkeit der verabreichten Droge.
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Bei pharmakologischen Untersuchungen von chemischen Substanzen ist
es oft erwünscht, die Ergebnisse der Tieraktivität in vivo zu erlangen, wobei sehr
aktive Tiere wie Mäuse und Ratten für diese Aufgaben am bert eri geeignet sirld.
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Bei Motilitätsversachen mißt man die totale Motilität des Tieres,
worauf
man das Meßergebnis mit der Wirksamkeit der Substanz in Zusammenhang bringt. Eine
andere Möglichkeit besteht in der Wahl eines '@Bewegungsmusters", dessen Frequenz
man registriert Zuverlässige Ergebnisse über Bewegungsmuster von Versuchstieren
waren vor 1961 durch die Fotozellen-Methode von C.A. Winter und L. J. Flataker erreichbar,
beschrieben in J. Pharm. Exp. Therapy Vol. 103, Seite 93 (1951), Diese Methode wurde
später durch P. B. Dews modifiziert, Br. J Pharm. Vol. 8, Seite 96 (1953), Der Vorteil
eines Gerätes, das die Frequenz von Bewegungsmustern mißt, besteht darin, daß Drogen,
die eine Unkoordination, Kämpfe oder Fibrillationen hervorrufen können, von anderen
Substanzen unterschieden Dverden, die eine bedeutende Erhöhung der Motilität ergeben
während einer Zunahme der koordinierten motorischen Aktivität, wie Rennen, Gehen,
Suchen, Orientieren usw.
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Die Fotozellen-Methode hat den Nachteil, daß die Messungen nicht zuverlässig
sind, wenn das Tier vor der Fotozelle steht und das Licht blockiert Deswegen müssen
die Tiere während der Messung unter Beobachtung bleiben. Ferner ist die Fotozellen-Methode
bei Untersuchungen der koordinierten },iotoraktivität über gröftt re Flächen, wie
bei der "Hungermotilität", beim Finden eines Gegenstandes usw. nicht wirtschaftlich
urid zu kompliziert.
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Ein anderes Gerät, das zum Messen des Bewegungsmusters der Tieraktivität
benützt werden kann, wurde von Knoll und Vajnovsky in Arch. Int. de Pharmacod. et
de Therapy, Vol. 130, Seiten 141 bis 154 (1961) beschrieben. Hierbei bewegt sich
das Tier innerhalb eines Kunststoffgehäuses über Aluminiumplatten, die am Boden
befestigt sind und voneinander etwa 3 mm entfernt sind. Während sich das Tier über
die Platten bewegt, wird eine verbundene Schaltung betätigt. Zwar hat dieses Gerät
einige Vorteile gegenüber der oben erwähnten Fotozellen-Methode, besitzt jedoch
die folgenden Nachteile: 1. der hohe Spannungsgradient zwischen den Platten resultiert
in einem Stromfluß durch den Tierkörper von manchmal mehr als 8 Mikroampere. Dieses
ist hauptsächlich der Fall, wenn ein vierbeiniges Tier mit mehr als zwei benachbarten
Platten in Kontakt gelangt (es ergeben sich mehrere Kanäle), Ein Strom von mehr
als 8 Mikroampere übt auf das Tier einen biologischen Effekt aus und modifiziert
sein Benehmen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung steigt der Strom nie über
3 Mikroampere.
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Z. Das Tier bewegt sich in einem durchsichtigen Käfig. Da bei allen
Untersuchungen von Drogen grundsätzlich das Tier von außen nicht abgelenkt oder
durch visuelle Effekte beeinflußt werden soll, gewährleistet der angewandte transparente
Käfig nicht
konstante Kriterien bei der Untersuchung.
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3. Die Metallplatten, die den Boden der Einrichtung bilden, werden
durch Urin und Fäkalien der Tiere korrodiert, führen häufig zu Kurzschlüssen und
ergeben falsche Ablesungen.
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4. Da der "Ein"/"Aus"-Schalter die Netzleitung unterbricht, ist ein
genaues Einhalten der Meßperiode wegen der nötigen Zeit, die Vakuumröhre auf die
Emissionstemperatur zu bringen, unmöglich.
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Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die oben
erwähnten Nachteile durch die Isolierung des Versuchstieres in einer Umgebung, die
eine Ablenkung durch äußere Einflüsse ausschließt, zu beseitigen. So kann derTierkäfig
aus lichtdurchlässigem Material gebaut werden, oder aus opakem Material oder auch
aus Material, das Licht nicht durchläßt Im letzteren Fall kann innerhalb des Käfigs
Licht vorhanden sein, wenn das Sehvermögen des Tieres ein Parameter der Untersuchung
ist.
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Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, daß an den
Platten, die den Boden des abgeschlossenen Raumes bilden, ein niedrigeres Potential
angelegt wird Das ergibt einen niedrigeren Gitterstrom und der Strom durch den Körper
des Tieres übersteigt nie 2 bis 3 Mikroampere.
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Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Anwendung
von rostfreiem Stahl für die Platten, die den Boden bilden.
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Es wurde festgestellt, daß die Fläche aus rostfreiem Stahl durch einen
konstanten Flachenwiderstand charakt eriæiert ist im Vergleich zu Aluminium und
anderen Werkstoffen, deren Flächenwiderstand durch Korrosion wesentlich modifiziert
wird.
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Ein anderer Vorteil des hier beschriebenen Gerätes besteht darin,
daß die Metallplatten über die Bodenfläche gehoben und durch Isolationsbolzen unterstützt
sind. Dieser Aufbau erlaubt, daß die Exkremente des Tieres durch die Öffnungen zwischen
den Platten durchfallen, sodaß Kurzschlüsse der Platten vermieden werden.
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Fehler, die durch die zum Aufwärmen der Verstärkerröhre bis zur Emissionstemperatur
erforderliche Zeit entstehen, werden durch die Anwendung eines Relais eliminiert,
welches die Anodenleitung der Röhre öffnet und schließt. Auf diese Weise kann der
Versuch durch das Bedienungspersonal augenblicklich begonnen oder beendet werden
und gibt die Möglichkeit zur geregelten Ablesung der abgelaufenen Zeit.
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Die obigen Vorteile werden entsprechend der vorliegenden Erfindung
durch Konstruktionsmerkmale erreicht, die in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen
anhand eines Beispieles erläutert werden;
es zeigen: Fig. 1 eine
teilweise geschnittene Ansicht eines Tierkäfigs; Fig. 2 einen Schnitt durch den
Tierlciifig entlang der Linie 2-2 inFig. 1; Fig. 3 ein Diagramm, wie die stromführenden
Platten mit dem Verstärkereingang zu verbinden sind; Fig. 4 einen Schaltplan des
Verstärkers und der Zähleranlage.
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Wie in Fig. 1 gezeigt besteht das Gerät der vorliegenden Erfindung
aus einem Käfig oder einem abgeschlossenen Raum 10 für das Versuchstier, und die
Abmessung des Käfigs hängt von der Größe des Versuchstieres -ab. Wenn es gewünscht
wird, kann ein ganz großes Gehäuse gebraucht werden, um eine größere Zahl von Tieren
gleichzeitig zu untersuchen. DasGehäuse hat eine rechteckige Form und ist mit einem
schwenkbaren Oberteil versehen. Eine Anzahl von Platten 14 aus rostfreiem Stahl
ist in einer gemeinsamen Ebene über dem Boden 16 des Gehäuses auf isolierenden Bolzen
angeordnet.
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Die benachbarten Platten sind voneinander durch einen Spalt getrennt,
der in der Zeichnung der Klarheit wegen etwas vergrößert dargestellt ist. Der Spalt
zwischen den Platten ist etwa 3 mm groß, und jede Platte ist etwa 25 cm2 groß, wenn
Mäuse als Versuchstiere gebraucht werden. Nicht benachbarte Platten sind parallel
an den Anschlußpunkten 19 und 20 angeschlossen, wie Fig. 3 zeigt. Diese
Anschlußpunkte
werden gebraucht, um die leitenden Platten an den Verstärkereingang anzuschließen
und können am besten an der Rückwand des Gehäuses angebracht werden, wie in Fig.
1 gezeigt.
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Der Verstärkerzählerteil des Gerätes ist in Fig. 4 gezeigt und besteht
aus einem Netzteil 22 und einem Verstärker mit einer Vakuumröhre 24. Geeignete Werte
der Bauteile im Schaltplan sind: CI - 8 Mikrofarad 450V Fi - 0, 5 Ampere Sicherung.
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M - 5 mA Drehspulinstrument RI - 6,8 Ohm I W RZ - 1000 Ohm 6 W R3
- 68000 Ohm 1 W R4 - 10 kOhm 1 W R5 - l 6s 8 kOhm 1 W R6 - 220 Ohm 10% 1/2 W R7
- 5 MOhm 10% 1/4 W 51 - Schalter, 2 x Um 52 - Schalter, 1 x Um Tl - Isolationstransformer
VI - 6AQ5.
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Das Netzteil ist ein Zweiweggleichrichter, der unter Last eine der
Netzspannung gleiche Gleichspannung liefern kann. Er liefert auch eine Vorspannung
von 24 V für den Gitterpunkt der Tetrode.
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Diese Vorspannung sperrt die Röhre. Hilfsgitter und Anode sind an
der Tetrode kurzgeschlossen Beim Versuch schließt die Bewegung des Tieres über den
leitenden Platten den Gitterpunjct und Katode kurz, so daß die sperrende negative
Spannung vom Gitter aufgehoben ist. Die Röhre öffnet jetzt und der Anodenstrom betätigt
den Zähler. Der Zähler soll vorzugsweise eine Zählgeschwindigkeit von 15/sec haben.
Es kann auch ein Druckzähler verwendet werden, wie z, B, ein Digitaldrucker.
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Die Zeit des Versuches kann genau geregelt werden durch Gebrauch der
Arbeitskontakte eines Relais (wie Potter und Brumfield Typ K. H. P Series), mit
dem man die Röhrenanode von der Anodenspannung trennt. Das Relais ist in Ruhestellung
gezeigt mit der punktierten Linie in Fig. 4, und jeder aus der Tierbewegung resultierende
Stromimpuls wird gezählt, bis die Anodenleitung durch das Relais zu dem gewünschten
Zeitpunkt nicht unterbrochen wird. Ein bevorzugtes Gerät hat ein Relais, das die
genaue Zeit, während der die Anodenspannung an der Anode liegt, regelt und einen
Zähldrucker, der die automatische Ablesung der gezählten Impulse je Zeiteinheit
gewährleistet.
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Bei Gebrauch ist SI zur Betätigung des Netzteils und der Meizspamiung
der Röhre geschlossen Das Zeitrelais ist eingeschaltet, um eine
positive
Spannung an die Anoder der Röhre anzulegen und der Schalter S2 ist geschlossen,
um den leitenden Zustand der leitfähigen Platten 14 festzustellen. Wenn irgendeine
der Platten durch Schmutz oder Fremdkörper durch Uberbrückung der Spalte kurzgeschlossen
wird, so wird der Zeiger des Instruments M abgelenkt Wenn der Zeigertest zufriedenstellend
ist, wird das Zeitrelais geöffnet, die gewünschte Zahl von Tieren wird in das Gehäuse
10 gesetzt und der Versuch wird durch Einschalten des Zeitrelais (gezeigt in ausgezogener
Linie) begonnen. Im allgemeinen reicht der Ablesungszeitraum von 10 bis 15 Minuten
bis zu mehreren Stunden.