Устройство для исследования высшей нервной деятельности мелких лабораторных животных Российский патент 2022 года по МПК A61B5/16 G09B23/28 

Изобретение относится к области экспериментальной биологии и может быть использовано для исследования состояния основных функций высшей нервной деятельности мелких лабораторных животных по результатам выполнения ими инструментальных навыков, в частности, способности осуществлять зрительную дифференцировку выходных отверстий при покидании места своего нахождения под воздействием безусловного раздражителя.

Известно устройство для исследования высшей нервной деятельности мелких лабораторных животных, представляющее собой камеру, выполненную в виде концентрических внутреннего и наружного полых цилиндров, соединенных отсеками с шарнирно закрепленными дверками и съемными прозрачными перегородками [авторское свидетельство СССР №1410942]. Внутренний цилиндр имеет электродный пол, а наружный оборудован источниками света (лампами накаливания). Устройство функционирует следующим образом. В цикле обучения животное свободно перемещается из внутреннего цилиндра во внешний через отсеки. Если этого не происходит, осуществляется воздействие на биообъект электрическим током, подаваемым на электродный пол, что вынуждает его осуществить указанное перемещение, после чего животное извлекают и помещают во внутренний цилиндр.

В ходе исследования высшей нервной деятельности задействуются источники света. После включения всех ламп накаливания фиксируется время, в течение которого животное реагирует на данный раздражитель и осуществляет попытку перехода из внутреннего цилиндра.

Другой вариант функционирования устройства предназначен для исследования способности животного выполнять задание с выбором, заключающийся в том, что биообъект должен открыть дверцу именно того отсека, напротив которого включен источник света.

Недостатком данного подхода является то, что напротив каждого источника света расположен только один переходной отсек, что не предоставляет животному возможность выбора оптимального пути из нескольких возможных вариантов и таким образом исключает исследование способности биообъекта к зрительным дифференцировкам имеющихся путей перехода.

Известно устройство для исследования высшей нервной деятельности мелких лабораторных животных [авторское свидетельство СССР №1801360], представляющее собой корпус, разделенный на два отсека перегородкой, при этом один из отсеков оборудован токопроводящим электродным полом. В перегородке выполнено проходное отверстие, соизмеримое с поперечными размерами тела животного, а также дополнительные отверстия различных диаметров, каждый из которых меньше диаметра проходного отверстия. При этом размер отверстий может изменяться с помощью установленного затвора с регулируемой диафрагмой.

Исследуемое животное помещается в стартовый отсек, оборудованный токопроводящим полом, после чего осуществляется подача тока. Чтобы избежать болевого воздействия, биообъект стремится переместиться в другой (безопасный) отсек. Для этого он зрительно оценивает возможные пути покидания стартового отсека, выбирая для этого отверстие, соизмеримое с поперечными размерами его тела. В случае неправильного выбора имеют место ошибочные, безуспешные попытки покинуть стартовый отсек через отверстия малого размера, что в целом увеличивает общее время выполнения задания.

Данное устройство выбрано в качестве прототипа. Его главным недостатком является существенная зависимость времени и точности реакции животного на болевой раздражитель от пространственной ориентации биообъекта в момент подачи тока. Так, если животное расположено хвостом по отношению к разделительной перегородке, ему потребуется значительно больше времени на поиск проходного отверстия, чем в случае, если указанное отверстие будет находиться непосредственно перед его органом зрения.

Решаемая задача состоит в разработке устройства, исключающего недостаток прототипа.

Технический результат, на решение которого направлено изобретение заключается в разработке устройства, обеспечивающего исследование высшей нервной деятельности мелких лабораторных животных и исключающего недостатки прототипа.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что патентуемое устройство для исследования высшей нервной деятельности мелких лабораторных животных содержит безопасный отсек и стартовый отсек, оборудованный соединенным с источником тока электрифицированным токопроводящим полом и отверстиями в стенке с установленным на каждом из отверстий затвором с регулируемой диафрагмой, при этом диаметр проходного отверстия обеспечивает проникновение через него мелкого лабораторного животного, а диаметр вспомогательных отверстий меньше диаметра проходного, стартовый отсек располагают внутри безопасного отсека, расстояние между отсеками выполнено не менее длины туловища мелкого лабораторного животного, при этом отверстия в стенке стартового отсека объединены в одинаковые группы, содержащие по одному проходному и не менее чем по два вспомогательных отверстия, а сами группы отверстий равномерно распределены по периметру стенки стартового отсека.

Патентуемое устройство состоит из двух отсеков - стартового и безопасного. При этом стартовый отсек располагается внутри безопасного, а размеры последнего обеспечивают свободное перемещение между их стенками испытуемого биообъекта. Сам стартовый отсек оборудуется электрифицированным токопроводящим полом, подключенным к источнику тока. Стенки отсеков выполняются из прозрачного пластика, а сверху все устройство прикрывается прозрачной крышкой для контроля за действиями животного и для обеспечения покидания им стартового отсека только через проходное отверстие.

Боковая стенка стартового отсека оборудуется отверстиями, каждое из которых оснащается затвором с регулируемой диафрагмой. Отверстия объединяются в группы. Каждая группа включает в себя одно проходное и не менее двух вспомогательных отверстий меньшего диаметра, размеры которых устанавливаются в 60% и 30% от размера проходного. Оснащение отверстий регулируемой диафрагмой позволяет по желанию экспериментатора использовать каждое из них в роли проходного, либо вспомогательного и располагать в произвольном порядке. Группы отверстий равномерно распределяются по периметру стенки стартового отсека.

На фиг. 1 представлен стартовый отсек устройства для исследования высшей нервной деятельности мелких лабораторных животных.

1. Боковая стенка.

2. Проходное отверстие.

3. Вспомогательное отверстие.

4. Токопроводящий пол.

5. Источник питания.

На фиг. 2 представлен вид сверху устройства для исследования высшей нервной деятельности мелких лабораторных животных

6. Стартовый отсек.

7. Источник питания.

8. Токопроводящий электрифицированный пол.

9. Безопасный отсек.

10. Группы отверстий

Устройство функционирует следующим образом. Биообъект (мелкое лабораторное животное) помещают в стартовый отсек 6, а все устройство сверху закрывают прозрачной крышкой. Далее осуществляется подача тока от источника 7 на токопроводящий электрифицированный пол 8 стартового отсека, что вынуждает животное покинуть его и переместиться в безопасный отсек 9. Для этого животное осуществляет поиск ближайшего отверстия для покидания из группы 10, которое было бы соизмеримо с поперечными размерами его тела. При этом фиксируется время выполнения теста и количество ошибочных попыток, совершенных биообъектом.

Таким образом, патентуемое устройство исключает зависимость результатов тестирования способности мелких лабораторных животных к зрительным дифференцировкам от их пространственной ориентации в стартовом отсеке, что в итоге не требует предварительного обучения испытуемых биообъектов и повышает точность проводимых исследований.

Изобретение относится к области экспериментальной биологии и может быть использовано для исследования состояния основных функций высшей нервной деятельности мелких лабораторных животных по результатам выполнения ими инструментальных навыков. Устройство для исследования высшей нервной деятельности мелких лабораторных животных содержит безопасный отсек и стартовый отсек, оборудованный соединенным с источником тока электрифицированным токопроводящим полом и отверстиями в стенке с установленным на каждом из отверстий затвором с регулируемой диафрагмой. При этом диаметр проходного отверстия обеспечивает проникновение через него мелкого лабораторного животного, а диаметр вспомогательных отверстий меньше диаметра проходного. Стартовый отсек располагают внутри безопасного отсека, расстояние между отсеками выполнено не менее длины туловища мелкого лабораторного животного, при этом отверстия в стенке стартового отсека объединены в одинаковые группы, содержащие по одному проходному и не менее чем по два вспомогательных отверстия, а сами группы отверстий равномерно распределены по периметру стенки стартового отсека. Биообъект (мелкое лабораторное животное) помещают в стартовый отсек, а все устройство сверху закрывают прозрачной крышкой. Далее осуществляется подача тока от источника на токопроводящий электрифицированный пол стартового отсека, что вынуждает животное покинуть его и переместиться в безопасный отсек. Для этого животное осуществляет поиск ближайшего отверстия для покидания из группы, которое было бы соизмеримо с поперечными размерами его тела. При этом фиксируется время выполнения теста и количество ошибочных попыток, совершенных биообъектом. Использование устройства позволяет обеспечить выполнение биологическим объектом безусловного рефлекса активного избегания, усложненного необходимостью зрительной дифференцировки возможных путей выхода, что в итоге не требует предварительного обучения испытуемых биообъектов и повышает точность проводимых исследований. 2 ил.

Устройство для исследования высшей нервной деятельности мелких лабораторных животных, закрытое прозрачной пластиковой крышкой, содержащее безопасный отсек и стартовый отсек, оборудованный соединенным с источником тока электрифицированным токопроводящим полом и отверстиями в стенке с установленным на каждом из отверстий затвором с регулируемой диафрагмой, при этом диаметр проходного отверстия обеспечивает проникновение через него мелкого лабораторного животного, а диаметр вспомогательных отверстий меньше диаметра проходного, отличающееся тем, что стартовый отсек располагают внутри безопасного отсека, расстояние между отсеками выполнено не менее длины туловища мелкого лабораторного животного, при этом отверстия в стенке стартового отсека объединены в одинаковые группы, содержащие по одному проходному и не менее чем по два вспомогательных отверстия, а сами группы отверстий равномерно распределены по периметру стенки стартового отсека, при этом все стенки отсеков выполнены из прозрачного пластика.