技巧速递 ︱常见行为学实验分组简介
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动物实验在大多数神经科学领域研究中均占有重要地位。主要原因在于:细胞分子水平发现的现象,转换为动物整体研究,再转换为临床成果的三个阶段均会有极大的失败率。而且,细胞实验上临床检测之前,也需要先有大量动物实验。所以常规为了更好的促进研究向临床研究转化,采用动物实验检测相关研究的有效性是不可缺少的。而行为学是动物实验中的重要组成板块之一。
然而,动物行为实验常见的难点有以下三大类:
实验周期长。常规动物实验包含繁殖期、适应期和实验期,整体需要60-120天方可完成一组实验,其成果产出的效率远远不如细胞和分子实验;
影响因素复杂。动物作为一个整体,具有较强的自我恢复调控能力,直接导致分子细胞水平的有效干预手段,在行为实验中失去了应有的作用;
实验分组设计复杂。不同干预条件下,实验分组区别较大。若实验设计中分组不够严谨,会直接导致实验组与对照之间缺乏统计学差异。
第 一类可以通过直接购买第三方厂家繁育动物得到一定缓解,若采用自繁育扩增基因鼠,则需要建立完善的实验室与动物房(实验室与动物房建立可参考文章→行为学实验室该如何布局?)。
第二类需要通过足够的预实验对干预手段进行验证。
而第三类,我们实验人员需要通过广泛文献阅读与深入思考总结规避该类难题。我们通过大量文献阅读及与行业专家沟通总结了常规分组方法如下:
01.手术造模行为学分组
手术造模一般分为自身对照与标准对照两种方式。自身对照可分为前后对照,或者对侧对照等。标准对照一般会将动物分成三组:正常组,模型组和假手术组(Sham组)。三组动物保证完全一样的饲养条件。
正常组未进行过手术造模。
模型组指按实验需求进行造模,如MCAO脑缺血造模,脊髓损伤造模等。
假手术组指进行了手术但是没有实质性损伤的动物,如MCAO脑缺血造模的假手术组即分离了颈动脉,但未进行结扎的动物,脊髓损伤的假手术组即剥离了动物椎板暴露出脊髓,但未对脊髓造成损伤的动物。
如MCAO脑缺血和脊髓损伤这种相对较复杂的手术造模,除了血管栓塞和脊髓损伤以外,分离颈动脉血管,剥离椎板这些操作实际上也对动物造成了一定的损伤。因此假手术组与正常组的实验结果也会存在一定程度的差异。设立假手术组能帮助我们验证手术操作是否引发实验数据的差异。
02.动物给药行为学实验分组
抛开给YF式从整体来看,一般会把动物分成四组,分别为空白对照组,给药实验组(可设置给药浓度梯度),阳性给药对照组和安慰剂(溶剂)组。空白对照组为不进行给药的动物;给药实验组是验证目的药物药效用,一般会设置3-5个浓度梯度验证不同浓度药物药效;阳性给药对照组主要作为实验的阳性对照,以此判断目的药物的LX。一般采用药物为目前行业公认的和目标药物作用靶点相同或者ZL症状相同的药物进行给药的组别,如MK-801、Ketamin等ZL抑郁;安慰剂(溶剂组)则是使用生理盐水或者目的药物的溶剂进行给药,作为实验的阴性对照,判断溶剂和给YF式是否对动物有影响。
在实验过程中,因为正常组无需进行给药,一般会在安慰剂(溶剂)组动物出现与实验预期不符的症状时,再使用同批次动物(实验条件不允许时也可用相同来源同种动物代替)补充。当使用非常规溶剂进行药物配制时(除纯水,PBS,生理盐水,葡萄糖以外的溶剂),均需要设置溶剂组,确认溶剂本身对动物没有作用。
03.转基因动物行为学检测实验分组
转基因动物因其干预手段涉及因素更多,使得其研究分组更为复杂。下面我会以小鼠为例列出几种情况来进行说明。
稳定遗传的转基因小鼠
很多转基因小鼠品系稳定,已实现商业化。如5xFAD,Ptenflox等,可以在一些转基因动物厂家购买到,并通过自行繁育进行扩群,仅需进行基因型鉴定即可实验使用。这些动物通常会用来验证药物对已知动物疾病模型的作用。
一般分为四组:空白对照组,实验组、阳性对照组、阴性对照组、转基因背景鼠。转基因背景鼠一般为同笼鉴定出的阴性鼠或者转基因品系的背景鼠作为正常对照,和转基因阳性鼠的正常组或安慰剂组以相同模式给药,用于评估目的药物的治LX果。
自行进行基因编辑动物
若自行在实验室利用CRISPR或者Cre-LoxP等转基因技术对小鼠进行基因敲除或者过表达,以进行某特定基因研究。一般会将动物分成3组:对照组,转基因组,和回复组(根据实验目的,在初期验证转基因性状时无需设立,后续研究基因回复作用时需要设立)。
转基因组指经过鉴定的转基因阳性鼠;回复组指利用技术手段将转基因敲除或过表达的基因回复到正常表达水平的鼠;而对照组则有很多个选择的方向,如转基因鼠的背景鼠,工具鼠的空载鼠(如搭载了空载的cre,cas9,FLP的鼠等),同笼的阴性鼠等。
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- 技巧速递 ︱常见行为学实验分组简介
动物实验在大多数神经科学领域研究中均占有重要地位。主要原因在于:细胞分子水平发现的现象,转换为动物整体研究,再转换为临床成果的三个阶段均会有极大的失败率。而且,细胞实验上临床检测之前,也需要先有大量动物实验。所以常规为了更好的促进研究向临床研究转化,采用动物实验检测相关研究的有效性是不可缺少的。而行为学是动物实验中的重要组成板块之一。
然而,动物行为实验常见的难点有以下三大类:
实验周期长。常规动物实验包含繁殖期、适应期和实验期,整体需要60-120天方可完成一组实验,其成果产出的效率远远不如细胞和分子实验;
影响因素复杂。动物作为一个整体,具有较强的自我恢复调控能力,直接导致分子细胞水平的有效干预手段,在行为实验中失去了应有的作用;
实验分组设计复杂。不同干预条件下,实验分组区别较大。若实验设计中分组不够严谨,会直接导致实验组与对照之间缺乏统计学差异。
第 一类可以通过直接购买第三方厂家繁育动物得到一定缓解,若采用自繁育扩增基因鼠,则需要建立完善的实验室与动物房(实验室与动物房建立可参考文章→行为学实验室该如何布局?)。
第二类需要通过足够的预实验对干预手段进行验证。
而第三类,我们实验人员需要通过广泛文献阅读与深入思考总结规避该类难题。我们通过大量文献阅读及与行业专家沟通总结了常规分组方法如下:
01.手术造模行为学分组
手术造模一般分为自身对照与标准对照两种方式。自身对照可分为前后对照,或者对侧对照等。标准对照一般会将动物分成三组:正常组,模型组和假手术组(Sham组)。三组动物保证完全一样的饲养条件。
正常组未进行过手术造模。
模型组指按实验需求进行造模,如MCAO脑缺血造模,脊髓损伤造模等。
假手术组指进行了手术但是没有实质性损伤的动物,如MCAO脑缺血造模的假手术组即分离了颈动脉,但未进行结扎的动物,脊髓损伤的假手术组即剥离了动物椎板暴露出脊髓,但未对脊髓造成损伤的动物。
如MCAO脑缺血和脊髓损伤这种相对较复杂的手术造模,除了血管栓塞和脊髓损伤以外,分离颈动脉血管,剥离椎板这些操作实际上也对动物造成了一定的损伤。因此假手术组与正常组的实验结果也会存在一定程度的差异。设立假手术组能帮助我们验证手术操作是否引发实验数据的差异。
02.动物给药行为学实验分组
抛开给YF式从整体来看,一般会把动物分成四组,分别为空白对照组,给药实验组(可设置给药浓度梯度),阳性给药对照组和安慰剂(溶剂)组。空白对照组为不进行给药的动物;给药实验组是验证目的药物药效用,一般会设置3-5个浓度梯度验证不同浓度药物药效;阳性给药对照组主要作为实验的阳性对照,以此判断目的药物的LX。一般采用药物为目前行业公认的和目标药物作用靶点相同或者ZL症状相同的药物进行给药的组别,如MK-801、Ketamin等ZL抑郁;安慰剂(溶剂组)则是使用生理盐水或者目的药物的溶剂进行给药,作为实验的阴性对照,判断溶剂和给YF式是否对动物有影响。
在实验过程中,因为正常组无需进行给药,一般会在安慰剂(溶剂)组动物出现与实验预期不符的症状时,再使用同批次动物(实验条件不允许时也可用相同来源同种动物代替)补充。当使用非常规溶剂进行药物配制时(除纯水,PBS,生理盐水,葡萄糖以外的溶剂),均需要设置溶剂组,确认溶剂本身对动物没有作用。
03.转基因动物行为学检测实验分组
转基因动物因其干预手段涉及因素更多,使得其研究分组更为复杂。下面我会以小鼠为例列出几种情况来进行说明。
稳定遗传的转基因小鼠
很多转基因小鼠品系稳定,已实现商业化。如5xFAD,Ptenflox等,可以在一些转基因动物厂家购买到,并通过自行繁育进行扩群,仅需进行基因型鉴定即可实验使用。这些动物通常会用来验证药物对已知动物疾病模型的作用。
一般分为四组:空白对照组,实验组、阳性对照组、阴性对照组、转基因背景鼠。转基因背景鼠一般为同笼鉴定出的阴性鼠或者转基因品系的背景鼠作为正常对照,和转基因阳性鼠的正常组或安慰剂组以相同模式给药,用于评估目的药物的治LX果。
自行进行基因编辑动物
若自行在实验室利用CRISPR或者Cre-LoxP等转基因技术对小鼠进行基因敲除或者过表达,以进行某特定基因研究。一般会将动物分成3组:对照组,转基因组,和回复组(根据实验目的,在初期验证转基因性状时无需设立,后续研究基因回复作用时需要设立)。
转基因组指经过鉴定的转基因阳性鼠;回复组指利用技术手段将转基因敲除或过表达的基因回复到正常表达水平的鼠;而对照组则有很多个选择的方向,如转基因鼠的背景鼠,工具鼠的空载鼠(如搭载了空载的cre,cas9,FLP的鼠等),同笼的阴性鼠等。
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- 实验手册︱行为学成瘾系列(一)
自主给药实验
01.准备
◆ Article(文章)Prefrontal cortical regulation of brainwide circuit dynamics and reward-related behaviorIncubation of Cocaine Craving After Intermittent-Access Self-administration: Sex Differences and Estrous Cycle
◆ Materials and Reagents(材料与试剂)实验分组:对照组,自主给药时给生理盐水。实验组,自主给药时给受试药物。
◆ Equipment (仪器设备)
Lafayette斯金纳箱-自主给药系统02.Principle(原理)
自主给药系统(自身给药实验)是行为药理研究的常用方法,它利用某些药物的正性强化作用,通过一定条件控制,使动物建立起行为与奖赏之间的联系,从而模拟人类药物滥用的一些情况。
1954年,詹姆斯·奥尔兹和皮特·米尔纳ZX认识到脑内存在奖赏系统并运用动物自主给药系统:按压按钮使大鼠接受大脑中的对特定部位短暂的电刺激。
奖赏环路的分类
正性奖赏环路(增大奖赏效应)和负性奖赏环路(YZ奖赏效应),此处主要介绍正反馈自主给药实验。
1、正性奖赏环路
中脑边缘多巴胺(Dopamine,DA)系统是奖赏环路的ZX。该系统主要起源于两个脑区:中脑腹侧被盖区(ventral tegmental area,VTA)和黑质致密部(Substantial nigra pars compacta,SNpc)。VTA多巴胺能神经元主要投射到伏隔核(Nucleus Accumbens,NAcc)、内侧前额叶皮层(Medial Prefrontal Cortex)和基底外侧杏仁核(basolateral nucleus of amygdale,)。此外,基底外侧杏仁核的谷氨酸能神经元可以通过 NAcc 间接投射到VTA。内侧前额叶皮层也能投射到VTA,这些脑区共同构成了正性奖赏环路。其中,VTA富含多巴胺能神经元,是调控奖赏功能的主要区域,这就是奖励对动物神经内分泌的作用的体现之一。
2、负性奖赏环路
研究表明LHb接收来自苍白球、下丘脑和前扣带回等脑区的输入,然后投射到VTA的多巴胺能神经元。这些通路共同构成了负性奖赏环路。外侧缰核(lateral habenula,LHb)是负性奖赏环路的主要区域。研究发现,向猴子进行厌恶刺激会强烈激活LHb神经元;用光遗传方法激活大鼠脚内核到LHb的输入会使得大鼠厌恶、逃避所探索的环境。这表明在啮齿类动物和非人灵长类动物中LHb均参与处理和编码厌恶信息,提示我们可通过激活LHb来YZ奖赏效应,从而ZL药物成瘾、YZ动物刻板行为的目的。
03.Procedure (方法步骤)
适应期
handle动物3-7天,使动物适应被抓取,不会产生过大的应激反应
学习期
斯金纳箱预设程序,压杆一次给予糖水奖励(比较简单,无需禁食),每个实验周期设为10分钟或压杆20次;
将动物放入斯金纳箱进行学习,每天1次;
动物10分钟内按压压杆20次,且按压后进入食槽获得奖励概率大于85%,稳定重复2天,视为学会压杆;
当有满足分组数量足够多的动物学会压杆操作后(每组额外预留多只动物,后续仍会有淘汰阶段),结束学习期,淘汰没有学会压杆的动物(淘汰动物可以用于其它实验)。
实验期
对所有学会压杆的动物进行静脉埋管;
埋管后重复一天斯金纳箱学习实验,剔除埋管导致压杆行为丧失的动物;
将剩余动物按照实验需要进行分组;
斯金纳箱预设程序 ,压杆一次给予药物注射一定时间,药物依据分组不同而不同。每个实验周期设为10分钟;
将动物放入斯金纳箱中进行实验,每天1次,共计2天。
04.检测数据
实验期动物按压压杆的次数。
正性奖赏环路实验中,对照组一般注射溶剂或者生理盐水等动物不会产生成瘾反应的液体,动物会在实验过程中发生行为消退,两次实验过程中按压压杆次数会减少。若药物对于动物有成瘾作用,则动物会视药物注射为奖励,压杆操作则不会因为消退而导致减少,甚至可能会产生更多次的按压行为。负性奖赏环路实验中,对照组一般注射容易让动物产生成瘾反应的液体,从而动物在实验过程中不易发生行为消退,两次实验过程中压杆次数不会减少,甚至会增多。若受试药物对此有YZ作用,则动物会发生行为消退,两次实验过程中按压压杆次数会减少。
05.数据分析方法
*注意事项
◆ 触鼻和压杆是两种经典斯金纳箱常用响应方式。之所以选择压杆而不是触鼻进行实验,是因为触鼻是动物本来就存在的一种行为,造模相对会比较类似于经典条件反射。
◆ 实验期应对动物食槽进行遮挡,避免动物进入食槽时可能会扯掉给药导管。
◆ 如果需要同时评估药物除了成瘾外的其它功能,如对动物记忆、注意力的作用等,则需使用更为复杂的斯金纳箱应用程序来进行实验,实验周期也会有所延长。若受试药物为兴奋剂类型的药物,动物可能会进入过度亢奋的状态,产生如四处乱跳等亢奋行为,会对压杆操作有一定的影响。此时建议结合视频录制来观察动物状态,确定药物是否有成瘾倾向
糖水偏好实验
01.准备
◆ Article(文章)Prefrontal cortical regulation of brainwide circuit dynamics and reward-related behaviorChemogenetic inhibition of lateral habenula projections to the dorsal raphe nucleus reduces passive coping and perseverative reward seeking in rats
◆ Materials and Reagents(材料与试剂)糖精、清洁水、千分秤
◆ Equipment (仪器设备)Lickometer舔舐行为测试系统
02.Principle(原理)
糖水偏好测试是一项简单的任务,用于评估啮齿动物模型中的动机、抑郁(和无快感)及相关情绪状态,也用于更复杂的模型,如产后抑郁症和停药等。
1981年,Katz等人首次在抑郁大鼠造模过程中发现,应激后的大鼠蔗糖和糖精水的消耗减少达50%,并进一步发现三环类抗抑郁药丙咪嗪可显著增加模型组大鼠糖水的消耗量,随后Willner等使用糖水偏好实验对CUMS(Chronic unpredictable mild stress,慢性轻度不可预见刺激应激模型)大鼠进行评价,发现随着应激时间的延长和应激强度增加,模型大鼠的糖水消耗率明显下降,且该结果可被抗抑郁药物去甲丙咪嗪改善。该实验同时排除了大鼠糖水消耗减少是出于热量调节失调或应激后血糖升髙引起糖水摄入量降低的猜想。此重要发现说明了内源性抑郁症的核心特征是奖励机制缺陷和快感缺乏。现代研究表明,作为中脑“奖励ZX”的单胺核团,多巴胺系统边缘通路与奖赏机制有关叫外侧缰核则是大脑的“反奖励中 枢”,其簇状放电方式增强了对腹侧被盖区与中缝背核的抑 制,进而导致了快感缺失与行为绝望,是抑郁症发生的充分条件。
03.Protocol (方法步骤)
◆ Day1-3:适应实验房间(单笼饲养,双饮水瓶均装洁净自来水,自由饮水摄食);Handle(5min/天将动物放在手上轻柔把玩)(测试开始于测试结束时均要称量记录水瓶重量);
◆ Day4:双瓶均为水(测试开始与测试结束时均要称量记录水瓶重量,剔除有饮水偏好的动物);
◆ Day5:双瓶均为1-2%糖水(测试开始与测试结束时均要称量记录水瓶重量);
◆ Day6:8am-2pm进行实验,动物可自由摄取两瓶水/糖水(测试开始与测试结束时均要称量记录水瓶重量)。
04.数据分析方法
糖水比例(%)=【糖水摄入量/(糖水摄入量+水摄入量)】*100%同时也可以分析舔舐次数变化。
*注意事项
水瓶滴漏:避免水瓶地漏,造成称量重量出现偏差
品系差异:如,李斯特(Lister)带帽的大鼠在浓度为1%时显示出明显的蔗糖偏爱,而威斯塔(Wistar)大鼠则没有。与C57BL / 6J小鼠相比,129P3 / J小鼠对蔗糖或麦芽糊精加糖溶液的偏爱性较低
性别差异:如,Wistar Kyoto雄性大鼠的蔗糖偏爱率低于雌性。京都Wistar雄性大鼠表现出应激诱导的蔗糖偏爱损失,而雌性则没有。相反,雄性和雌性Sprague Dawley大鼠在慢性轻度应激后均表现出蔗糖偏爱的降低
- 行为学实验手册|学习记忆系列之水迷宫实验方法
学习与记忆
学习是高等生物接受外界环境变化获得新行为和经验的过程,常见的学习形式有非联合型学习和联合型学习两种。人或动物受到一次或多次单一刺激后形成的、并不需要将两个以上刺激或刺激与反应之间形成明确联系的过程,如习惯化(习以为常),称为非联合型学习;人或动物受到一系列事物刺激、且在时间上很靠近地重复发生,ZH在脑内逐渐形成联系,如操作性条件反射,称为联合型学习。
记忆是对学习获得的经验或行为的保持,包括获得、巩固、再现及再巩固四个环节,常见的有程序性记忆与陈述性记忆。程序性记忆即无意识情况下建立的无法用语言描述的记忆,如使用筷子;陈述性记忆指可以用语言描述的关于过去经历或事件的记忆,包括事实、事件、情景以及他们间的相互关系等,如回忆并说出事情经过。
学习与记忆二者是互相联系的神经活动过程,学习过程中必然包含记忆,记忆也总是需要以学习为先决条件。以实验动物为对象,采集并分析动物的行为信息是学习与记忆的常规研究手段之一。例如:利用动物自发活动特性进行研究、通过奖惩等操纵进行研究等。今天我们主要介绍利用动物自发活动进行研究的最常用手段之一:Morris水迷宫中的平台探查实验研究方法(常规的水迷宫实验包括Morris水迷宫、通道式水迷宫等,由于Morris水迷宫最常用,本文主要介绍Morris水迷宫)。后续我们还会介绍:T/Y迷宫、放射性迷宫(八臂迷宫)、物体识别(新物体识别、位置物体识别)、操作性条件反射(斯金纳箱)、穿梭箱、跳台、避暗箱、巴恩斯迷宫等。
实验方法步骤
1.原理
1981年,Morris基于动物厌恶水环境的特性建立了水迷宫方法,实验动物被迫游泳,学习寻找隐藏在水中的平台。通过记录实验动物在目标象限(原先放置平台的象限)所花的时间和进入该象限的次数,以此作为空间记忆的检测指标。
2.文献
Partial loss of psychiatric risk gene Mir137 in mice causes repetitive behavior and impairs sociability and learning via increased Pde10a.
3.实验设备
Morris水迷宫、Smart 3.0软件、摄像系统等。
4.实验方法
常用实验分组方法
01、已知品系的记忆缺陷转基因动物模型
(1)对照组:按照实际实验需求选定(分类一:工具鼠的空载鼠,如Cre、Cas9、FLP鼠等;分类二:同笼阴性鼠、转基因品系背景鼠等)
(2)转基因对照组:不作任何处理的转基因动物
(3)转基因实验组:对转基因动物进行额外处理,如给药,注射病毒等
02、定向基因编辑待验证的转基因动物
(1)对照组:按照实际实验需求选定。(分类一:工具鼠的空载鼠,如Cre、Cas9、FLP鼠等;分类二:同笼阴性鼠、转基因品系背景鼠等)
(2)转基因组:不作任何处理的转基因动物
03、验证药物造模效果-学习记忆变强/变弱
(1)对照组:不作任何处理的动物
(2)实验组:使用造模药物使动物学习记忆能力变化的动物
04、验证受试药物对造模药物的恢复效果
(1)对照组:不作任何处理的动物
(2)药物造模组:使用造模药物使动物出现记忆力问题的动物
(3)实验组:对药物造模组动物使用受试药物恢复的动物
*所有实验动物均进行同样的实验流程,在实验开始就应对需要给药的动物进行给药
适应阶段
实验开始前3-7天(自己繁育小鼠 Handle 3天,外购动物 Handle 7天),每天抓取、轻抚动物,让其熟悉实验人员手,在实验过程中不会处于应激状态。
学习阶段
01、旗帜标记学习(1)实验设置
在迷宫臂交叉垂直的四个方向的水面上方分别放置一个显眼(与水面,窗帘的颜色不同)的标志物(如圆形,方形,五角星,三角形等)可以贴在桶臂上,也可以贴在帘子上(需避免帘子在实验过程中晃动),或者房间墙壁上(此时需要没有帘子)
将水面按照标记物的位置分为4个象限,并将平台放置于一个象限的ZX
将平台置于水下1-2厘米深(加入染料后,根据动物游泳过程中水面波动后,水平台不会露出水面即可)。不宜太深,平台过深会导致动物到达平台后仍然继续游走
在平台上放置一个高于水面的标记物,使动物可以通过标记物确认平台位置
(2)时间
根据动物学习记忆水平,可设置0-6天的学习时间
(3)方法
将动物分别从不同象限放入水中,让动物自由活动寻找平台。
动物找到平台:记录时间,让动物在平台停留30s,观察周围环境
动物未找到平台:动物自由活动1-2min(实验中保持一致,推荐1min)后, 将动物引导至平台所在处,并停留30s,让动物观察周围环境
每只动物每天分别随机从4个象限各进行一次实验,两次实验需要间隔至少2-3min(推荐2min),让动物补充体力。(方法一:两只动物同时开展实验,交替进行学习,即动物A进行Trial1,接下来动物B进行Trial1,动物A进行Trial2依次进行实验。方法二:单只动物进行4个Trial实验后,再开展另外一只动物训练实验。)
(4)记录数据
第 一次到达平台的时间(潜伏期),总活动轨迹、距离。
总活动轨迹用于判断动物是否有不利于实验结果的行为习惯(如绕圈,跳跃等),必要时以此剔除动物
总活动距离仅做动物活跃程度参考,受潜伏期以及动物活跃程度影响
潜伏期越短说明动物已经学会找到平台这一行为,学习能力越强
02、平台学习
(1)实验设置:取下平台上高于水面的标记物,其余保持不变
(2)时间:根据动物学习记忆水平,可设置4-7天的学习时间
(3)方法:
将动物分别从不同象限放入水中,让动物自由活动寻找平台。
动物找到平台:记录时间,让动物在平台停留30s,观察周围环境
动物未找到平台:动物自由活动1-2min(实验中保持一致,推荐1min)后, 将动物引导至平台所在处,并停留30s,让动物观察周围环境
每只动物每天分别随机从4个象限各进行一次实验,两次实验需要间隔至少2-3min(推荐2min),让动物补充体力
(4)记录数据:第 一次到达平台的时间(潜伏期),总活动轨迹、距离
总活动轨迹用于判断动物是否有不良行为习惯(如绕圈,跳跃等),必要时以此剔除动物
总活动距离仅做动物活跃程度参考,受潜伏期以及动物活跃程度影响
潜伏期越短说明动物已经学会找到平台这一行为,学习能力越强
测试阶段
01、实验设置
去除水中的平台,其余保持不变
02、时间
平台学习结束后一天
03、方法
将动物在指定位置放入水迷宫中,让动物在水中自由活动1-2min(推荐1min,与学习阶段测试时间相同)
04、记录数据
主要包括:平台区域经过次数、平台区域停留时间、总活动轨迹与距离、不同象限活动时间、距离。
(1)经过平台区域次数为主要指标,经过次数越多,说明动物记忆越好
(2)平台区域停留时间作为经过平台次数的参考,部分动物可能会在平台区域停留,导致经过平台区域次数较少
(3)总活动轨迹可以作为实验结果进行展示
(4)当经过平台次数,停留时间无显著差异时,考虑分析平台所在象限的活动时间及距离是否有差异,部分动物可能对平台具体位置记忆不是特别清楚,但是会在平台附近区域反复移动
5.数据分析
1、不同时期分析的数据类型不同
2、采用单因素方差分析(one way-ANOVA),当多组间有差异时,两两比较采用Fisher's LSD post hoc多重比较方法
3、P<0.05认为具有统计学显著性差异
6.注意事项
(1)实验时,建议将水温维持在21℃-23℃范围内。水温过低或过高均容易导致动物产生应激反应。
(2)实验时间周期设置应保证对照组对照组的动物学会的最短时间为标准,实验周期过长会让学会寻找平台的动物产生厌倦感,从而影响实验结果。
(3)每次实验结束后,需要将动物毛发擦干,避免动物受凉死亡。
(4)实验中需要在水中加入不易变质的染料,不仅可以增加水面与动物颜色的对比度,也可以防止动物透过透明的水看到平台。黑鼠棕鼠推荐使用钛白 粉做为染料(购买链接→);白鼠推荐使用食用黑色素作为染料(购买链接→)。
另外还可选择使用透明浮珠,其有反射少、蒸发少等特点,但是阻力大,会导致小鼠游泳非常累,因此不推荐。
(5)实验进行过程中不要进行换水。虽然水池中会存在很多动物排泄物导致异味产生,但换水操作可能会导致动物认为进入了一个新的环境而影响实验结果。
(6)加入的染料易在水中沉降,每半天进行实验前应对水进行搅拌,使染料重新分布均匀。
(7)实验过程中每天都会有水的损耗,导致平台深度越来越浅。建议实验开始前确定一个标准水位,后续每天进行实验前,对迷宫进行补水。
(8)实验过程中应尽可能保持安静,避免声音影响动物对方向的判断。
(9)实验人员将鼠放入水迷宫后,应尽快离开动物视线区域以及视频记录区域,避免被动物当做标记物,或被视频记录识别为实验动物。
(10)固定时间点开展实验。由于动物节律问题,在一天不同的时间段进行实验会导致实验结果不同。建议实验过程中,不同实验组的动物逐只或逐2只进行实验,可以获得更为准确的实验结果。
- 行为学实验手册 | 学习记忆之T/Y迷宫实验方法
背景
1930年,Tolman 和 Honzik 应用14个单元T型迷宫,研究大鼠的潜伏学习(Latent Learning)。随着研究深入,多单元迷宫演变为目前应用的T迷宫。1939年,Dennis首次定义了大鼠在T迷宫中的自发交替(Spontaneous Alternation)行为,认为大鼠能够对探索过的臂产生内起YZ(Internal Inhibition),而进入没有探索过的臂,从而增加发现食物的机会。
原理
T/Y迷宫是一种评价空间记忆能力的行为实验方法,主要应用于动物的辨别性学习、工作记忆和参考记忆的测试。在本实验中,工作记忆主要指短期记忆,而参考记忆主要指长期记忆。工作记忆能力下降,可出现空间定位困难等症状,参考记忆能力下降可出现新知识学习能力下降等症状。实验过程中,动物对目标臂的选择基于动物记住上次探索过的目标臂,以及对整体实验流程的熟悉程度;可以通过不同的实验方法来测试动物工作记忆和参考记忆的完整情况。
实验材料
T迷宫、Y迷宫、Smart 3.0
实验方法
01.自发连续交替选择实验
此实验为运用T/Y迷宫进行的最简单最基础的行为学测试,主要用于研究动物空间工作记忆的完整程度。优点是实验周期短,仅一天即可完成全部实验。
时间
每次实验时间不高于2分钟,每只动物试验连续重复10次。
适应期
实验开始前(自己繁育小鼠 Handle 3天,外购动物 Handle 7天),每天抓取、轻抚动物,让其熟悉实验人员手,在实验过程中不会处于应激状态。
方法
关闭主臂门闸,将动物放在主臂10秒,打开主臂门闸开始计时,待动物四肢全部进入一个目标臂后,结束计时, 将动物放回主臂,关闭主臂门闸,进行下一轮实验;2分钟内没有进入任何臂,记录实验失败,进行取出放回操作,进行下一轮实验。
记录数据
(1)进入左右臂的潜伏期(从主臂进入左右臂所需的时间),每次进入的臂;
(2)潜伏期主要用于判断动物对此实验的积极性;
(3)动物连续进入不同臂N次(N≥3),记为N-2次成功;
(4)实际成功次数/ZD成功次数 计算出动物实验成功率,以此判断动物自发连续交替选择的程度 百分比越高,说明动物工作记忆能力越强。
注意事项
(1)此实验为连续实验,应完成一只动物试验后再开展另一只动物的实验;
(2)每只动物实验结束后应进行环境清理,尽可能去除上一只动物的气味;
(3)每只动物测量以及清理时间合计约25分钟,如需对动物进行给药,需要逐只给药,确保药物生效后再进行实验。
02.奖赏交替选择实验(主要运用于T迷宫)
此实验为运用T迷宫进行的较为常规的行为学测试,采用食物奖赏诱导动物完成相关行为,让动物逐渐学会实验规定的迷宫探索方式。主要用于研究动物参考记忆的完整程度。优点在于利用食物形成奖赏机制,动物会更配合完成整个实验。
适应训练
时间
实验第 一天和第二天,每日4次,每次间隔大于10分钟。
方法
将多只动物放入迷宫3分钟,让动物进行自行探索。
注意事项
实验前动物需要限食,动物体重降低至实验前85%-90%后方可进行实验,若动物表现出不喜好探索的现象,可以利用少量食物诱导探索。
强迫选择训练
时间
实验第三至六天,每日6次。
方法
将动物放入主臂,同时在左右臂随机一臂中放入少量食丸(如4粒),关闭另一臂的进入通道,使动物被迫完成摄食强化。
记录数据
主臂滞留时间。
注意事项
(1)每只动物每次实验应间隔大于10分钟;
(2)每只动物实验结束后应进行环境清理,尽可能去除上一只动物的气味;
(3)训练左臂与右臂获得食丸数量,次数应保持一致。
测试
时间
实验第七天开始,至对照组动物平均正确率达到85%结束。每天重复6次。
方法
(1)强迫动物从主壁进入一侧实验臂,获得更少量的食丸奖励(如2粒);
(2)获得食丸后立即将动物移回主臂(总时间应小于5秒),限制活动10秒;
(3)同时开放两侧实验臂,动物将四肢移动进一个实验臂视为一次选择,结束一次实验:
① 若进入DY步进入过的臂,则无奖励,限制活动10s,记录一次错误选择,
② 若进入DY步未进入过的臂,则给与少量奖励,记录一次正确选择。
记录数据
正确选择,错误选择次数,主臂滞留时间:
(1)主壁滞留时间主要用于判断动物对此实验的积极性;
(2)根据正确选择,错误选择次数计算出每天的平均正确率;
(3)平均正确率提升越快,说明动物参考记忆能力越强。
注意事项
(1)每只动物每次实验应间隔大于10分钟;
(2)每只动物实验结束后应进行环境清理,尽可能去除上一只动物的气味;
(3)如需对动物进行给药,则仅在此测试阶段进行给药。
03.空间识别(主要运用于Y迷宫)
此实验为运用Y迷宫进行的较为常规的行为学测试,是根据啮齿类动物天生对未知事物有强烈的好奇心以及探索欲望的原理进行的。优点在于可以同时对动物的参考记忆和工作记忆进行研究,实验方式简单。
时间
(1)测试工作记忆,探索期与测试期建议间隔2小时;
(2)测试参考记忆,探索期可设置1-2天,隔天进行测试;
(3)同时测试参考与工作记忆,探索期与测试期间隔2小时,每天重复一次实验,持续进行5-7天。
方法
(1)适应期:实验开始前3-7天,每天抓取、轻抚动物,让其适应被抓出的环境;
(2)探索期:将迷宫的一个臂封锁,在一个臂远离中间的位置放置动物,让动物在其它两个臂自由探索3分钟;
(3)测试期:将迷宫封锁的臂打开,在与探索期相同的位置放置动物,在让动物自由活动3分钟。
数据记录
(1)总活动路程,未开放臂进入潜伏期,每个臂滞留时间及路程,进入每个臂的次数;
(2)总活动路程仅作为参考,排除一些无运动意愿动物的数据;
(3)潜伏期越短,说明动物记忆力越好;
(4)进入未开放臂的时间越久,运动路程越长,进入次数越多说明动物记忆力越强;
(5)同时测试参考与工作记忆时,每次试验中放置动物的位置应保持一致,记录动物在测试期进入另外两个臂的时间比例。正常动物实验初期进入未开放臂的时间比例可达到80%,随着实验时间的增加,比例逐渐降低至50%左右。工作记忆受损的动物在实验开始时进入未开放臂的时间比例就接近50%左右;参考记忆受损的动物进入未开放臂的时间比例则会一直维持在一个较高的水平。
注意事项
(1)每只动物实验结束后应进行环境清理,尽可能去除上一只动物的气味;
(2)如需对动物进行给药,则需要在探索期就进行给药。
04.数据分析
常规方法是采用单因素方差分析(one way-ANOVA);当多组间有差异时,两两比较采用Fisher's LSD post hoc多重比较方法,P<0.05认为具有统计学显著性差异。
【参考文献】
1. Deacon Robert M J, Rawlins J Nicholas P, T-maze alternation in the rodent.[J]. Nat Protoc,2006 , 1 : 7 - 12. (IF:13.493)(自发交替和奖赏交替)
2.Hughes Robert N,The value of spontaneous alternation behavior (SAB) as a test of retention in pharmacological investigations of memory.[J] .Neurosci Biobehav Rev, 2004, 28: 497-505. (IF:8.33)(自发交替与空间识别)
- 行为学实验手册︱学习记忆之RM、NORT、TC
这期主要聚焦于学习记忆三类常规使用的开放性迷宫:
RM:Radio-Maze(放射迷宫)
NORT:New Object Recognize Test(新物体识别)
TC:Three Chamber(三箱社交)
放射迷宫
01.实验原理
放射迷宫是由Olton等人于20世纪70年代中期创建,根据实验目的和选择放射臂数目不同,可分为8、16、24、32、40、48臂迷宫。其中,八臂放射状迷宫应用较广泛。它主要是利用限食手段,以此提高动物对食物的渴望,驱使动物对有食物的迷宫各臂进行探究,记住食物在迷宫中的空间位置。
02.参考文献
Ortega-Alvaro Antonio, Gibert-Rahola Juan, Micó Juan A, Influence of chronic treatment with olanzapine, clozapine, and scopolamine on performance of a learned 8-arm radial maze task in rats.[J].Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry, 2006, 30: 104-11.
Suzuki S, Augerinos G, Black A H . Stimulus control of spatial behavior on the eight-arm maze in rats[J]. Learning & Motivation, 1980, 11(1):1-18.
03.实验材料
八臂迷宫,摄像系统,Smart V3.0行为学视频记录分析软件。
04.实验方法
(1) 实验开始前:对动物进行节食,使动物体重保持在正常体重的85%-90%,第 一次试验前动物需禁食一天;
(2)实验1-3天:在迷宫各臂及ZY区域放置食丸,每个区域放3-5个,每次同时放入4只动物在迷宫中间,让动物自由活动10分钟;
(3) 实验第4天:开始进行单只动物实验。在迷宫各臂靠近食槽处放置一个食丸,将动物放到迷宫ZX区域进行自由探索,食丸吃完或自由活动10分钟后结束任务,每天2次;
(4)实验第5天:将食丸放到食槽中,将动物放在迷宫ZX区域进行自由探索,食丸吃完或自由活动10分钟后结束任务,每天2次;
(5)实验第6天开始:随机选择四个臂,在食槽中放入食丸。关闭各个臂门,让动物在ZY区域自由活动30s,打开臂门让动物自由活动。食丸吃完或自由活动10分钟后结束任务,每天2次,间隔1小时以上;
(6)当对照组动物连续5次实验,工作记忆错误为0,参考记忆错误平均不大于1时,结束实验。
05.数据分析
(1)记录四种数据随学习时间变化的曲线,错误次数降低越快,完成任务时间越短,说明动物学习记忆能力越强
工作记忆错误:同一次训练中动物进入已吃过食物的臂的次数
参考记忆错误:动物进入不曾放过食物臂的次数
总入臂次数
完成任务总时间
(2)采用单因素方差分析(one way-ANOVA),当多组间有差异时,两两比较采用Fisher's LSD post hoc多重比较方法
(3)P<0.05认为具有统计学显著性差异
06.数据示例
07.注意事项
每只动物实验结束后应进行环境清理,尽可能去除上一只动物的气味
对于记忆学习快的动物,相对摄食较多,节食应该多一些
物体认知
01.实验原理
1988年,Ennaceur等研究人员基于动物天生对新奇物体的探索特性,建立了新物体识别。利用啃齿类动物天生喜欢接近和探索新奇物体的本能来检测动物学习记忆能力。由于该方法不需要学习训练,无需禁食禁水,不用施加惩罚或奖赏刺激,对动物的应激影响较小,与人类再认记忆检测相似等优点而被广泛运用。
02.参考文献
Fernandez, D.C., Fogerson, P.M., Lazzerini Ospri, L., Thomsen, M.B., Layne, R.M., Severin, D., Zhan, J., Singer, J.H., Kirkwood, A., Zhao, H., et al. (2018). Light Affects Mood and Learning through Distinct Retina-Brain Pathways. Cell 175, 71-84 e18.
03.实验材料
物体识别箱,摄像系统,Smart V3.0行为学视频记录分析软件。
04.实验方法
新物体识别
(1)适应期:1-3天,将动物放入空的物体识别箱中熟悉环境,每天一次,每次10分钟
(2)熟悉期:适应期结束后,在箱体内放置2个相同的物体,放入动物进行探索5-10分钟
(3)实验期:熟悉期结束后间隔一段时间(短期记忆推荐30分钟,长期记忆推荐一天), 将一个物体替换为一个形状造型不同的物体,放入动物进行探索与熟悉期一致的时间
位置物体识别
(1)适应期:1-3天,将动物放入空的物体识别箱中熟悉环境,每天一次,每次10分钟
(2) 熟悉期:适应期结束后,在箱体内放置2个相同的物体,放入动物进行探索5-10分钟
(3)实验期:熟悉期结束后间隔一段时间(短期记忆推荐30分钟,长期记忆推荐一天), 将一个物体变更一个位置摆放,放入动物进行探索与熟悉期一致的时间
05.数据分析
(1)动物分别对两个物体的嗅探观察时间,观察两个物体时间的比例
熟悉期:若动物对一个物体观察时间占比大于60%,则需要剔除这只动物的数据
实验期:动物对新物体观察时间占比大于60%说明动物识别出了新物体; 记忆好坏程度主要与对照组观察新物体的时间比例相比较得出结论
(2) 采用单因素方差分析(one way-ANOVA),当多组间有差异时,两两比较采用Fisher's LSD post hoc多重比较方法
(3) P<0.05认为具有统计学显著性差异
06.数据示例
07.注意事项
每只动物实验结束后应进行环境清理,尽可能去除上一只动物的气味
物体建议使用形状不同,颜色不同的物体,动物区分程度高
三腔社交
01.实验原理
社交实验是判断动物社会活动的一种方法,在自闭症的研究中有着广泛的应用。由于啮齿类动物天生喜欢接近和探索新物体,三腔社交实验除了可以应用于自闭症的研究,还广泛用于学习记忆的研究中。本次介绍用三腔社交研究学习记忆的实验方法。
02.参考文献
Donegan, M.L., Stefanini, F., Meira, T., Gordon, J.A., Fusi, S., and Siegelbaum, S.A. (2020). Coding of social novelty in the hippocampal CA2 region and its disruption and rescue in a 22q11.2 microdeletion mouse model. Nat Neurosci 23, 1365-1375.
03.实验材料
三腔社交箱,摄像系统,Smart V3.0行为学视频记录分析软件。
04.实验材料实验方法
一共包含5个环节,每个环节检测10min
(1)箱体熟悉期:将受测动物从中间箱体放入整个箱体中(不包含小鼠笼具),让其自由活动10min
(2)笼具+箱体熟悉期:将动物笼具放入箱体,随后将动物放入箱体内熟悉整体环境,让其自由活动10min
(3)社交熟悉期:在左右笼具中均加入同笼动物1只,随后将实验动物放入其中,另其自由活动嗅探10min
(4)新动物社交实验检测:将其中一个笼具动物换为与实验鼠非同笼、陌生动物,随后将实验鼠放入箱体进行社交实验监测,自由活动10min。
(5)熟悉社交实验监测:将步骤4中被替换掉小鼠放回原笼具,再次将实验鼠放入箱体内,进行熟悉社交检测。
05.数据分析
(1)动物的交互行为有多种评判标准,SMART3.0根据自己独特的算法,可以更为精确的判断交互行为。
(2)动物分别与两只鼠(笼子)产生交互行为的时间,与两只鼠(笼子)产生交互行为时间的比例
测试期1:主要进行动物社交行为测试。若动物有社交的倾向,则与左侧有动物的笼子的交互时间会比右侧空笼子的交互时间长,交互时间占比大于60%。
测试期2:主要进行动物记忆能力测试。若动物短期记忆能力良好,则与右侧新动物的交互时间会比左侧动物的交互时间长,交互时间占比大于60%。
(3)采用单因素方差分析(one way-ANOVA),当多组间有差异时,两两比较采用Fisher's LSD post hoc多重比较方法
(4) P<0.05认为具有统计学显著性差异
06.数据示例
07.注意事项
每只动物实验结束后应进行环境清理,尽可能去除上一只动物的气味
选择社交笼中的动物时,推荐选择同品系,同周龄的异性动物,会让动物更加倾向于进行交互行为
社交实验不同动物间会有很大的差异,建议实验时加大每组的动物数量,建议每组使用15-18只动物
视频软件追踪过程中,建议开启三点识别,追踪头部轨迹,以头部嗅探为社会交互。
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- 世界杯分组结果
- 常见芯片开封技术及仪器简介
常见芯片开封技术及仪器简介
Wayne Zhang(似空科学仪器(上海)有限公司)
2022.10.11
芯片失效分析(FA, Failure Analysis)的常见方法中,包含非破坏性分析(无损检测,如超声波、X-RAY分析)、破坏性物理分析(有损检测,如芯片开封/开盖、切片制样)、I-V电气特性分析、EMMI微光检测等。
其中芯片开封/开盖分析是DPA(破坏性物理分析)的重要手段,是研究芯片封装效果和技术的一种必要方法。
本文简单概述常见芯片开封技术和仪器。
1、机械开封
其原理是用应力直接去除芯片的封装材料,属于物理开封。常规机械工具及专用切割、研磨、铣刨、抛光等仪器就可应用于这种方式。
其优点是简单直观,根据精度要求,可选仪器价格范围很宽(甚至拿把螺丝刀也可以,在特殊情况下)。
缺点是开封的几何形状不太容易控制,总体来讲精度比较低,容易导致对应力敏感的样品破碎,或者由于仪器需要用耗材而造成“二次污染”。
当然,这个领域也有精度可达1微米,几何形状可编程的仪器,比如,美国ALLIED公司的铣削、研磨、抛光一体机X-PREP。但这种高端仪器,价格几十万美元,且对“敏感单位”禁运。
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2、化学开封
其原理是用硝酸、硫酸及其混合液对芯片封装材料进行腐蚀,属于化学开封。
优点是没有物理应力,不会造成样品破碎,并且不会伤害硅等耐酸的半导体材料的电气特性。
缺点是所用材料为强酸,对人体危害大,建立实验室和购买耗材收到政府严格管控,开封速度较慢,如果芯片中有耐酸性不好的走线则需要特殊处理。另外,其开封效果受到四种参数的影响,包括酸配比、流速、温度、腐蚀时长,对操作人员有一定的经验要求。
目前该领域没有国产的专用仪器,市面上常见的是美国NISENE的JetEtch系列和美国RKD的Elite Etch系列。
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3、激光开封
其原理是用高能激光灼烧局部区域导致塑封材料粉碎脱落。
优点是效率高,几何形状可编辑,没有二次污染,不需要强酸暴露,属于物理开封。
缺点是会产生局部高温,容易导致半导体材料电气属性失效,所以一般只能开封到半导体材料表面,后续残留封装材料需要其它手段去除。
该领域的专用设备供应商国内外都有,目前国产化程度越来越高,价格相比进口设备有了明显下降,并且性能和实用性已经和进口设备没有差距。
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4、等离子开封
其原理是通过电场功率将反应气体离子化后与需要去除的材料接触并产生化学反应而挥发。总体上属于化学开封,也有同时采用化学和物理机制的。
优点是没有物理应力,精细化程度高,不攻击敏感材料,可到达细孔凹陷部位。
缺点是速度慢,价格昂贵。
该领域的专用设备供应商主要来自欧洲和美国。
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5、离子开封
其原理是通过高压电场加速带电离子,用其轰击目标材料,使它们脱落。本质上是物理开封,带有某些化学效果。
优点是精度非常高,可处理多种目标材料。
缺点是不容易控制几何形状,速度慢,仪器价格昂贵。
该领域的专用设备供应商主要来自日本、欧洲和美国。
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- 拉曼光谱仪有哪些运用技巧? 常见功能是什么?
拉曼光谱仪作为一种高效的光谱分析工具,广泛应用于各个科学研究和工业领域。它通过分析物质分子振动和旋转的信息,从而帮助科学家和工程师深入了解物质的分子结构和化学成分。在材料科学、化工、制药、食品安全等行业,拉曼光谱仪因其非接触、无损检测的特性,成为了众多分析仪器中的重要一环。
拉曼光谱仪的工作原理
拉曼光谱仪的工作原理基于拉曼效应,即当光子与物质分子发生相互作用时,会有一部分散射光的频率发生微小的改变,这种现象被称为拉曼散射。拉曼光谱仪利用激光照射样品,通过检测样品散射出的光,获取其分子振动信息。这些振动模式为每种物质提供了独特的“指纹”,因此可以通过拉曼光谱识别和分析物质的成分。
与传统的光谱分析方法相比,拉曼光谱具有不需要样品预处理的优势,并且能够在复杂环境下直接测量液体、固体和气体样品。这使得拉曼光谱仪在多种应用场景中表现出极高的灵活性和适应性。
拉曼光谱仪在材料科学中的应用
材料科学是拉曼光谱仪的重要应用领域之一。在半导体行业,拉曼光谱仪被用来检测硅晶片的应力和缺陷,确保材料质量的稳定性。在碳纳米材料研究中,拉曼光谱可以分析石墨烯、碳纳米管等材料的晶体结构和电子性质,帮助科学家了解材料的导电性、强度等关键性能。
在电池材料的研发中,拉曼光谱仪用于研究电极材料的化学反应过程,监测充电和放电过程中的成分变化,为电池的改进和新材料的开发提供重要数据支持。
在化工和制药行业中的运用
拉曼光谱仪在化工和制药行业的运用也极为广泛。在化工生产过程中,拉曼光谱能够实时监控化学反应,确保反应过程的安全性和可控性。例如,在聚合物制造中,拉曼光谱仪帮助工程师检测聚合物的结构和成分,优化生产工艺。
在制药行业,拉曼光谱仪用于药物的质量控制和验证。它可以快速检测药物的有效成分、杂质以及晶型结构,为药品生产的质量保障提供了有力的工具。拉曼光谱技术还能在无菌环境下进行操作,不会对样品造成污染,极大提高了检测的可靠性。
食品安全检测中的应用
随着人们对食品安全的关注度不断提高,拉曼光谱仪在这一领域的应用变得越来越重要。通过拉曼光谱技术,可以对食品中的农药残留、添加剂、重金属等有害物质进行快速筛查。这种快速、非破坏性的检测方法,为食品质量监管提供了新的手段。
- 行为学实验手册丨学习记忆之恐惧记忆(2)
上一期,我们通过了解动物恐惧记忆相关的两种研究——穿梭实验与跳台实验,探究了通过特定的场景刺激(强光、电流和声音等)使小鼠产生恐惧记忆,经过一定时间强化后,环境与刺激两者被小鼠联系在一起,当小鼠再次回到该环境中便会出现恐惧相关行为的两种实验流程。
本期,我们将继续介绍两种研究小鼠恐惧记忆的测试——避暗实验与巴恩斯迷宫实验,探究动物大脑储存恐惧记忆的奥秘。
避暗实验
01.原理
利用鼠类的嗜暗习性设计,主要测试动物对明暗辨别觉的学习记忆能力。动物由于嗜暗习性而偏好进入和停留在暗室,当动物进入暗室或停留暗室时则会受到电击,动物为了避免受到电击伤害就会寻找安全区(明室),经几次反复后,ZZ记住安全区域。
02.实验材料
03.实验方法
适应期
实验开始前3-7天,每天抓取、轻抚动物,让其适应被实验人员抓取,避免实验过程中因实验人员抓取而造成动物处于应激状态,造成实验结果不可靠的问题。
建模期
① 时间:第 一天② 强度:
大鼠:电流:0.65-1.8mA(推荐0.8mA),或,电压65-70V。
小鼠:电流:0.15-0.6mA(推荐0.25mA),或,电压30-36V。
③ 频率:5-15Hz电流。
④ 刺激方法:实验开始前,将动物放入暗箱,适应5分钟。随后对暗箱进行通电,持续5分钟,此时明箱底部没有通电。
测试期
① 时间:第二天② 方法:将动物放进明箱,不进行通电,记录5分钟。
04.数据分析
①物活动轨迹,动物第 一次进入暗箱的时间(潜伏期),分别在两个箱体的活动时间,活动距离。
② P<0.05认为具有统计学显著性差异。
05.注意事项
选择体重均匀动物进行实验,测试时大鼠体重需<300g,确保体重不影响电击效果。
不同品系动物本身会有区别,常规推荐使用C57BL/6J小鼠和SD大鼠。
实验前后注意清理电击栅栏中的动物排泄物(排泄物会影响通电性及损坏电发生器)。
环境清理,通过酒精擦拭、晾干尽可能去除上一只动物气味,仪器设备具有通风性。
巴恩斯迷宫实验
01.原理
1979年,Barnes 建立了巴恩斯迷宫,与水迷宫和放射臂迷宫类似,它是基于啮齿类动物天生的探索特性,应用噪音、强光和暴露的开放环境作为应激手段,促使动物寻找目标洞。经过训练,动物学习并记忆目标箱的位置。该实验的优点在于对动物的应激性刺激较小,既不像放射臂迷宫那样需要禁食,也不像水迷宫那样应激性强。因此,在记忆研究中较为常用。尤其适用于与应激相关的记忆研究以及基因敲除小鼠的行为表型研究。
02.实验材料
巴恩斯迷宫,smart3.0
03.实验方法
① 实验开始前3-7天,每天抓取、轻抚动物,让其适应被实验人员抓取,避免实验过程中因实验人员抓取而造成动物处于应激状态,造成实验结果不可靠的问题。
② 实验第1天,将动物从目标孔洞放入目标箱内适应4分钟(只进行这一次)。
③ 实验第2-7天,将动物移动至平台中 央,用透明圆筒限制活动5秒,后撤掉圆筒开始计时,同时给与动物刺激(强光,声音等)。
动物成功进入目标箱,则让动物在目标箱内停留30秒。
若动物4分钟内没有找到目标箱,则诱导动物进入目标箱,停留30秒。
④ 随机转动圆盘,使孔位与上一次实验不同,但目标箱的方位始终保持不变。每天重复2次上一步的实验流程。
04.数据分析
① 第 一次探究洞的潜伏期,到达目标洞的时间,每只动物的错误次数(探究一个错误的洞即视为错误一次)。
潜伏期仅做参考,潜伏期越短,说明动物学会了迷宫原理,记忆水平越好。
到达目标洞的时间越短,说明动物记忆水平越好。
动物错误次数越多,说明动物学会了迷宫原理,但没有记住目标箱的位置。
② 采用单因素方差分析(one way-ANOVA),当多组间有差异时,两两比较采用Fisher's LSD post hoc多重比较方法。
③P<0.05认为具有统计学显著性差异。
05.注意事项
每只动物实验结束后应进行环境清理,尽可能去除上一只动物的气味。
不同品系动物对此实验的偏好性有很大不同,建议使用C57BL/6J小鼠进行实验。
【参考文献】
Rosenfeld Cheryl S,Ferguson Sherry A,Barnes maze testing strategies with small and large rodent models.[J] .J Vis Exp, 2014, undefined: e51194.
jove.com/...
- 行业速递丨第三次全国土壤普查常见技术问题解答
第三次全国土壤普查
近期,国务院第三次全国土壤普查领导小组办公室组织第三次全国土壤普查专家技术指导组,基于新发布的《第三次全国土壤普查技术规程(修订版)》等技术规程规范,对关、外业调查采样、等问题进行更新完善,形成《第三次全国土壤普查常见技术问题答疑手册(修订版137问)》,供各地参考。《第三次全国土壤普查常见技术问题答疑手册(第1期139问)》自即日起废止。
第三次全国土壤普查常见技术问题答疑手册(修订版137问)
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第三次全国土壤普查简介
普查思路与目标
以习近 平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻党的十九大和十九届历次全会精神,深入落实党中 央、国务院关于耕地保护建设和生态文明建设的决策部署;遵循土壤普查的全面性、科学性、专业性原则,衔接已有成果,借鉴以往经验做法,坚持摸清土壤质量与完善土壤类型相结合、土壤性状普查与土壤利用调查相结合、外业调查观测与内业测试化验相结合、土壤表层采样与重 点剖面采集相结合、摸清土壤障碍因素与提出改良培肥措施相结合、政府主导与专业支撑相结合,统一普查工作平台、统一技术规程、统一工作底图、统一规划布设采样点位、统一筛选测试化验专业机构、统一过程质控;按照“统一领导、部门协作、分级负责、各方参与”的组织实施方式,到2025年实现对全国耕地、园地、林地、草地等土壤的“全面体检”,摸清土壤质量家底,为守住耕地红线、保护生态环境、优化农业生产布局、推进农业高质量发展奠定坚实基础。
首要任务
以完善与校核补充土壤类型为基础,以土壤理化性状普查为重 点,更新和完善全国土壤基础数据,构建土壤数据库和样品库,开展数据整理审核、分析和成果汇总。查清不同生态条件、不同利用类型土壤质量及其障碍退化状况,摸清特色农产品产地土壤特征、后备耕地资源土壤质量、典型区域土壤环境和生物多样性等,全面查清农用地土壤质量家底。
时间安排
按照“一年试点、两年铺开、一年收尾”的时间安排进度有序开展。2022年启动土壤三普工作,开展普查试点;2023—2024年全面铺开普查;2025年进行成果汇总、验收、总结。
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以上原文转载自:国务院第三次全国土壤普查领导小组办公室
- 做ELISA实验,这些技巧少不了!
做ELISA实验,这些技巧少不了!
介绍:
ELISA试剂盒在国内有许多种叫法,例如:ELISA检测试剂盒、ELISA Kit、酶联免疫试剂盒、酶联免疫吸附测定试剂盒、酶联免疫分析试剂盒、酶免试剂盒等,比较常见的叫法是ELISA检测试剂盒、酶联免疫吸附测定试剂盒等。Elisa生物试验是一种敏感性高,特异性强,重复性好的实验诊断方法。由于其试剂稳定、易保存,操作简便,结果判断较客观等因素,已广泛应用在免疫学检验的各领域中。
特点:
1.灵敏、特异的抗体。
2.稳定的重复性和可靠性。
3.吸附性能好,空白值低,孔底透明度高的固相载体。
4.适用血清、血浆、组织匀浆液、细胞培养上清液、尿液等多种标本类型。
5.节省实验经费。
操作方法
1.标准品的稀释,请按照说明书进行操作。
2.根据待测样品数量加上标准品的数量决定所需的板条数。每个标准品和空白孔建议做复孔。每个样品根据自己的数量来定,能使用复孔的尽量做复孔。
3. 加样:不规范的移液操作可能带来误差。
1)空白孔,空白对照孔不加样品,生物素标记的抗NE抗体,链霉亲和素-HRP,只加显色剂A&B和终止液,其余各步操作相同;
2)标准品孔:加入标准品50ul,链霉亲和素-HRP50ul(标准品中已事先整合好生物素抗体,故不加);
3)待测样品孔:加入样本40ul,然后各加入抗NE抗体10ul、链霉亲和素-HRP50ul,盖上封板膜,轻轻震荡混匀,37℃温育60分钟。
4. 配液:将30倍浓缩洗涤液用蒸馏水30倍稀释后备用。
5. 洗涤:小心揭掉封板膜,弃去液体,甩干,每孔加满洗涤液,静置30秒后弃去,如此重复5次,拍干。
6. 显色:每孔先加入显色剂A50ul,再加入显色剂B50μl,轻轻震荡混匀,37℃避光显色15分钟。
7. 终止:每孔加终止液50μl,终止反应(此时蓝色立转黄色)。
8. 测定:以空白孔调零,450nm波长依序测量各孔的吸光度(OD值)。测定应在加终止液后10分钟以内进行。
9. 根据标准品的浓度及对应的OD值计算出标准曲线的直线回归方程,再根据样品的OD值在回归方程上计算出对应的样品浓度。也可以使用各种应用软件来计算。
洗板方法
一、手工洗板方法:
甩掉酶标板内的液体;在实验台上铺垫几层吸水纸,酶标板朝下用力拍几次;将稀释后的洗涤液至少0.35ml注入孔内,浸泡1-2分钟。根据需要,重复此过程数次。
二、自动洗板:
如果有自动洗板机,应在熟练使用后再用到正式实验过程中。
注意事项
1.从2-8℃取出的试剂盒,在开启试剂盒之前要室温平衡至少30分钟。酶标包被板开封后如未用完,板条应装入密封袋中保存。
2.各步加样均应使用加样器,并经常校对其准确性,以避免试验误差。
3.严格按照说明书的操作进行,试验结果判定必须以酶标仪读数为准。
4.为避免交叉污染,要避免重复使用手中的吸头和封板膜。
5.不同批次试剂盒不能混用,如遇试剂不够,请及时联系客服解决
6.底物B对光敏感,避免长时间暴露于光下。
7.中、英文说明书或许会有不一致之处,请以英文说明书为准。
8.保存温度:2-8℃。
9.有效期:6个月(2-8℃)。
做ELISA实验,这些技巧少不了!先和大家介绍到这,如果想要了解更多ELISA试剂盒信息,可以关注天津本生生物,专业给生物医药客户提供生物实验室检测耗材,欢迎广大客户来询。
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实验干货—ELISA实验过程中的常见问题解答
ELISA实验中会遇到很多问题,不是这有点小问题,就是那有点小问题,那该怎么办呢?以下便是天津本生技术小编是我们在多年的实验过程中遇到问题的总结:
Q1.标曲不显色或显色很弱,样本显色
溶解标准品以及倍比稀释时,未涡旋震荡或不够充分。标准品溶解、倍比稀释时均需要涡旋震荡以充分混匀。单纯依靠移液器反复吹打,效率较低、效果也不一定。
Q2.标曲和样本均不显色
在孵育阶段静置在桌面上,这样非常不利于抗原抗体之间的充分接触,导致显色偏弱,推荐孵育阶段,使用ELISA用的微孔板振荡器,调至合适的频率,使抗原抗体充分接触,结合效果。如果排除上述原因,有可能是漏加了某个组分,如检测抗体、酶等。对于比较马虎的新手,一定要做好标记和记录,或者使用添加染料的ELISA试剂盒。
Q3.标曲显色,样本不显色
当样本中目的蛋白浓度低或者样本中干扰因素较强,就无法检测到。目ELISA仍然是蛋白检测灵敏度的方法,与不同技术结合后,衍生出了多种类型的ELISA,提高了检测灵敏度。
对于目的蛋白浓度特别低的样本,可以尝高敏ELISA,但这也并不意味着一定能检测到样本浓度,只能说可以提高样本的可测率,并使结果更加可靠。因为通常用普通ELISA检测的样本OD值都偏低,而高敏ELISA可提高样本OD值,使之尽量位于标曲范围内,得到的数值也更加可信。
Q4.标曲和样本都显色,但复孔的CV大
这个问题就跟移液器和实验者的操作有关了。移液器的使用维护不规范,就会造成移液的误差较大;实验者自身的操作习惯、加样的一致性对复孔的CV也有很大影响。
掌握移液器的正确使用和维护。关于个人的操作可练习移液动作、加快速度,确保移液的精密度。
Q5.本底偏高,样本值测不到
标曲的本底即Blank孔的OD值一般要求控制在0.1以下(对于高敏ELISA可以适当放宽要求)。尤其是样本值特别低的时候,本底过高会掩盖目的信号,导致无法测到样本值。
在加入TMB显色后,需实时观察标曲显色情况。通常在S5孔有肉眼可见的微弱蓝色,即可终止反应。
Q6.样本经不同梯度稀释,计算得到的样本值差异较大
有时候我们不清楚样本中目的蛋白的浓度如何,应该如何稀释,那么我们就会做下预实验,确定稀释倍数。然而有时候同一样本做了几个不同梯度稀释后,计算得到的样本值之间差异较大,应该选择哪一个稀释倍数呢?
这里涉及到了基质效应。通常血清样本加样量较高时,血清中的各种蛋白会抗原抗体的接触,基质效应较明显。而经过稀释后,干扰因素也随之稀释,影响就会较小。当某两个梯度稀释后,计算得到的样本值接近时,我们就可以认为在该稀释梯度时,样本中的干扰因素影响较小,计算得到的值也是接近真实的。然而这样的稀释是针对目的蛋白浓度较高的样本而言。对于浓度很低的样本,经过多倍稀释后,就更加测不到了,此时可按照厂家说明书推荐的加样方式操作。
Q7.不同试剂盒中的组分能否通用
除非是公用的试剂如洗液、检测缓冲液,其它组分不建议用其它试剂盒的组分,甚至是同一指标不同批次的试剂盒里的组分。这些组分(包括标准品、标准品稀释液、检测抗体、酶等)都是经过优化的,如果贸然使用其它试剂盒的组分,有可能对结果产生影响。
ELISA试剂盒本生公司产品种类已超过万种,正广泛应用于科研院校、中心实验室、分子生物学等科研域。公司丰富的产品既能满足研发类客户对产品种类、包装的特殊要求,也能满足生产型企业从小试、中试到规模化生产各个阶段的综合需求。
- 三部分组成了氮氧化物分析仪
氮氧化物尾气分析仪主要有气态污染物监测系统,烟气参数监测系统,系统控制及数据采集三部分组成。
气态污染物监测系统主要是起到一个监测烟气中的二氧化硫,氮氧化物的浓度。氮氧化物这里一般包括一氧化氮和二氧化氮。二氧化碳在测试过程中一般要求是直接测量。
烟气参数主要是检测烟气当中的流速,温度,压力,湿度,含氧量。
系统控制及数据采集主要是控制这个氮氧化物尾气分析仪的自动操作,采集,还有一些数据处理,计算污染物排放量,打印,显示,图表统计,U盘导出,上传环保部门等。
一般针对天然气燃烧的话,只测氮氧化物和温压流湿含氧量就可以了。
如果是煤气燃烧的话,还需要测量二氧化硫和烟尘。
在一些偏远的山区或者是天然气不容易铺设到的地方,一般会采用煤气的方式,这时候就需要测二氧化硫和烟尘。
我是宋庆国,来自河北石家庄的河北爱默里(AIMOLI)科技。
我们主要是研发能力比同行强,可生产、可定制、可OEM,已成为ZG生态环境检测仪器细分行业的前10强。
主营产品包括AMLNO200型氮氧化物分析仪、AML-YC扬尘在线监测仪、AML-VOC超标报警器等,产品已经遍布全国23个省市,是包括ZG铁道科学研究院、ZG葛洲坝集团、ZG电子科技集团公司和远大空调等多家上市公司和知名企业的指定供应商。
AIMOLI人始终用“至诚信义”来期许自己,愿与客户朋友们一起步入ZG生态环境检测仪器行业前3强。
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