СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕЗОДИНАМИКИ И ПОВЕДЕНИЯ ПОДОПЫТНЫХ ЖИВОТНЫХ Российский патент 2014 года по МПК G09B23/28 A61B5/25 

Изобретение относится к области биомедицины, а точнее к исследованию поведения подопытных животных, а конкретно сухопутных, и может быть использовано в качестве инструмента по определению физической выносливости подопытных животных при разработке и исследовании новых медицинских средств, в том числе лекарств и пищевых продуктов и химических соединений для специфического воздействия на функции организма.

Известен способ исследования поведения и в том числе кинезодинамики животных, при котором последних помещают в изолированную среду (клетку) с гироскопическим полом. При этом регистрируют беспринудительное движение и перемещение животного в указанной клетке, получая таким образом необходимую информацию [1].

Недостатком указанного способа является то, что он обеспечивает получение информации в пассивном режиме, не зависящем от исследователя. При этом получают минимум информации, практически только о поведении животного, а такие характеристики или целевые данные, как выносливость, физическое состояние субъекта исследования, остаются за пределами определяемых. К тому же процесс получения необходимых, или точнее доступных, данных существенно растянут во времени.

Наиболее близким к заявляемому объекту по своей сущности и достигаемому техническому результату является способ определения выносливости подопытных животных, при котором последних принуждают к бегу по тредбану под воздействием электростимуляции [2].

Недостатком указанного способа является, во-первых, принудительное побуждение (болевое воздействие электростимуляцией), а во-вторых, вероятность «непослушания» субъекта исследования, что, безусловно, сказывается на корректности и полноте результатов исследования.

Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данного изобретения, является получение в ускоренном режиме корректных и объективных данных о поведении и физическом состоянии, в том числе физической выносливости животного за счет помещения животного в экстремальные условия существования и принуждения к нерефлекторному поведению без физического побудительного воздействия.

Поставленный технический результат достигается тем, что животное помещают в воду, в воде создают искусственное однонаправленное течение потока, предпочтительно ламинарное, регулируют скорость течения и температуру воды, а также регулируют давление воздуха над потоком, и при этом детектирование, контроль и регистрацию движения и перемещения животного осуществляют с помощью бесконтактных средств, а детектирование, контроль и регистрацию физического состояния животного осуществляют с помощью беспроводных средств и приспособлений.

Авторами найдено неожиданное решение - активное поведение животного и в т.ч. активная кинезодинамика будут проявляться у животного в экстремальных условиях его существования, т.е., например, для сухопутного животного таковые условия могут возникнуть только при помещении указанного животного в неестественную для него среду, а таковой средой в рассматриваемом случае является вода. Далее, наиболее энергозатратной, по мнению авторов, работой организма является именно плавание, поскольку при этом расходуются как мышечная энергия, так и энергия на поддержание температуры тела (это, естественно, относится к теплокровным животным).

В силу вышеизложенного авторы предлагают исследовать кинезодинамику, выносливость и общее поведение подопытных животных в процессе целенаправленного, а не хаотичного (для удержания на поверхности воды) плавания, особенно это актуально при исследовании воздействия на животных различных препаратов.

Понятно и объяснимо, что в процессе плавания человек сознательно выбирает направление и конечную цель плавания. У подопытного животного, насильственно помещенного в воду, нет иной мотивации к плаванию, кроме инстинкта самосохранения, и направление плавания и цель его у такого животного одна - по кратчайшему пути к ближайшему «берегу», т.е. стенке водоема (бассейна). "Правильное" направление движения у подопытных животных может быть выработано соответствующими тренировками - плыть к определенному ориентиру. Например, в конце маршрута помещать приманку. Это может быть плавучее устройство типа спасательного плотика, которое можно в процессе тренировки (или обучения) передвигать все ближе к концу маршрута, или же устройство, имитирующее норку, например типа скворечника и др. схожие по функциональным признакам устройства или приспособления.

Бесконтактными средствами детектирования, контроля и регистрации поведения и кинезодинамики подопытного животного могут быть градуировочные шкалы, относительно которых можно отмечать перемещение животного, а также датчики перемещения и видеокамеры сопровождения.

Указанные средства позволят обеспечить корректную регистрирацию кинезодинамики, в частности скорости перемещения и продолжительности плавания подопытного животного.

Беспроводными средствами контроля физического состояния подопытного животного могут быть прикрепляемые к животному датчики температуры, частоты дыхания, работы сердца (кардиограмма) и др. средства для детектирования соответствующей функции организма.

Для лучшего понимания изобретение может быть проиллюстрировано следующим примером его конкретного осуществления.

Пример

Для реализации заявляемого технического решения был изготовлен бассейн (см. з-ку 2012154317 того же заявителя). [В качестве прототипа устройства, реализующего заявляемое техническое решение, была выбрана заявка Японии 2002161845. Е04Н 1/00, 2002], оборудованный насосом переменной производительности («Grundfos UP») для создания искусственного однонаправленного ламинарного потока воды, средствами изменения температуры воды (нагреватель «Stiebel Eltron» и водоохладитель «DKS150/250»), а также датчиками перемещения («DLH-А») и видеокамерой слежения (интеллектуальная видеокамера «FineDome»). Кроме того, бассейн был выполнен с возможностью герметизации его и регулирования давления воздуха (см. Фиг.1). Рабочая длина канала 0,9 м.

Исследование кинезогидродинамических характеристик подопытных животных (лабораторные крысы WAG/GY обоих полов), группа из 30 голов.

Лабораторных крыс содержат в конвенциональных условиях, в вентилируемых клетках «RAIR lsosystem», кормят гранулированным комбикормом фирмы «Лабораторкорм» ad libitum. Поение также ad libitum.

Дополнительно к этому еженедельно им выдают белково-витаминную подкормку, в состав которой входит сухое молоко, овсянка, витамины A, E, D в масле.

Животных делят на две равные группы - тестовую и контрольную.

Предварительно в течение трех дней проводят обучение крыс целенаправленному плаванию - поиску домика-кормушки (или приманки - устройства, имитирующего норку), а также проводят сравнительные исследования плавания с грузом (свинцовый груз, равный 7% от массы тела, на резиновом кольце, прикрепляемый к корню хвоста). Результаты теста принудительного ориентированного плавания контрольной группы крыс в неподвижной воде (+24°C) представлены в Таблице 1.

Таблица 1 Количество животных, гол. Дни заплыва после обучения Длительность плавания, сек Без груза С грузом 15 2 10,6±3,1 12,4±2,4 15 4 11,5±2,8 13,0±2,8 15 6 12,1±3,4 13,5±2,6

Результаты принудительного ориентированного плавания тестовой группы крыс в неподвижной воде (+24°C) после инъекции морфина (12 мкг/гол.) представлены в Таблице 2.

Таблица 2 Количество животных, гол. Дни заплыва после обучения Длительность плавания, сек Без груза С грузом 15 2 9,4±2,3 10,7±2,1 15 4 10,1±1,4 11,9±1,5 15 6 10,8±1,8 12,9±2,2

Б. Плавание животных во встречном потоке воды.

Параметры потока воды: скорость 0,5 м/сек, температура воды +24°C. Давление воздуха изменяют в пределах 1,0-0,4 атм.

Подопытное животное помещают в чашу гидроканала у торца и отслеживают скорость движения подопытного животного по направлению к домику-приманке. При необходимости отслеживают и фиксируют перемещение подопытного животного видеокамерой сопровождения. Когда животное достигает домика-приманки, срабатывает датчик и прокачка воды прекращается. Подопытное животное извлекают из домика-приманки.

Результаты принудительного ориентированного плавания в потоке воды контрольной группы крыс представлены в Таблице 3.

Таблица 3 Количество животных, гол. Дни заплыва после обучения Длительность плавания, сек Без груза С грузом 15 2 70±2 83±4 15 4 75±3 87±3 15 6 78±2 92±2

Далее, каждой крысе тестовой группы вводят морфин в количестве 12 мкг/гол.

Результаты испытаний тестовой группы крыс в потоке воды представлены в Таблице 4.

Таблица 4 Количество животных, гол. Дни заплыва после обучения Длительность плавания, сек Без груза С грузом 15 2 57±2 67±4 15 4 65±3 77±3 15 6 69±2 81±2

Давление воздуха в испытательной среде снижают до 0,45 атм.

Результаты принудительного ориентированного плавания в потоке воды контрольной группы крыс при 0,45 атм представлены в Таблице 5.

Таблица 5 Количество животных, гол. Дни заплыва после обучения Длительность плавания, сек Без груза С грузом 15 2 93±2 116±4 15 4 106±3 123±2 15 6 115±2 132±4

Далее, каждой крысе тестовой группы вводят морфин в количестве 12 мкг/гол.

Результаты испытаний тестовой группы крыс в потоке воды при 0,45 атм представлены в Таблице 6.

Таблица 6 Количество животных, гол. Дни заплыва после обучения Длительность плавания, сек Без груза С грузом 15 2 53±2 69±3 15 4 61±3 79±1 15 6 66±2 85±3

Как видно из приведенных примеров, заявляемое изобретение позволяет получить через определение кинезодинамических характеристик, в частности физической выносливости подопытных животных, исчерпывающую информацию о действии на подопытных животных различных препаратов, лекарственных средств, биостимуляторов, пищевых добавок и т.п. веществ.

Источники информации

1. Найдено в Интернете - http://www.vivariy.com/product.php?pid=35, 13.11.2012.

2. Найдено в Интернете - http://www.vivariy.com/product.php?pid=35, 13.11.2012 - прототип.

3. Заявка Японии 2002161845, М.кл. E04H 1/00, 2002 г.

Изобретение относится к биомедицине, в частности к исследованию выносливости и поведения подопытных животных, и может быть использовано при разработке и исследовании новых медицинских средств. Для этого предложено проводить изучение кинезодинамики и поведения подопытных животных. Для этого животное предварительно обучают целенаправленному плаванию, например поиску кормушки или убежища. Далее, в процессе эксперимента животное помещают в воду, в которой создают искусственное однонаправленное течение потока, предпочтительно ламинарное. Регулируют скорость течения и температуру воды, а также давление воздуха над потоком. При этом регистрацию движения животного осуществляют с помощью бесконтактных средств, а физического состояния - с помощью беспроводных средств и приспособлений. Способ обеспечивает получение в ускоренном режиме объективных данных о поведении и физическом состоянии, в т.ч. физической выносливости животного, за счет помещения животного в экстремальные условия существования и принуждения к нерефлекторному поведению без физического побудительного воздействия. 1 ил., 1 пр., 6 табл.

Способ исследования кинезодинамики и поведения сухопутных подопытных животных, включающий побуждение животного к движению и регистрацию движения и физического состояния животного, характеризующийся тем, что животное предварительно обучают целенаправленному плаванию, например поиску кормушки или убежища, и далее в процессе эксперимента помещают в воду, в воде создают искусственное однонаправленное течение потока, предпочтительно ламинарное, регулируют скорость течения и температуру воды, а также давление воздуха над потоком, и при этом регистрацию движения животного осуществляют с помощью бесконтактных, а физического состояния - беспроводных средств и приспособлений.