昼夜睡眠设备|睡眠剥夺实验仪——啮齿类睡眠行为研究装置

小动物主动跑轮系统是由动物本身自发运动来推动跑轮转动。在这种构型中，笼内动物长期活动的信息，如跑轮转动方向、转数、累计总行程等，能够使用编码器进行长度计记录。此装置由转轮组件、笼体、以及转动方向速度传感器组成，该仪器是研究动物生活节律实验工具。也可选配投食器，进行运动奖赏实验等。

一、 系统构成与工作原理

该系统的核心在于“自发驱动”与“准确记录”，主要由以下组件构成：

1. 转轮组件：提供动物活动的核心平台。根据动物体型，小鼠跑轮内径标准通常为120mm（或120-250mm），大鼠为340mm（或345mm），材质多为不锈钢或合金，表面光滑以保护动物足部。

2. 笼体结构：提供封闭可控的环境，配备透明观察窗、独立饮水/食槽及排泄托盘，支持温湿度与光照调节，以模拟自然栖息环境并减少应激反应。

3. 传感器模块：采用高精度编码器，实时捕捉跑轮的转动方向（正转/反转）、转数及累计总行程，并将机械运动转化为数字化信号。

工作流程：动物自发奔跑驱动跑轮转动 → 传感器捕捉机械运动 → 数据实时传输至终端→ 生成运动轨迹及节律图谱。

二、 核心记录参数

系统能够动态监测并量化以下关键指标：

• 运动量指标：总圈数、总里程（米）、瞬时/平均速度，用于量化活动强度及昼夜节律波动。

• 方向性数据：正转与反转的比例、运动方向切换频率，用于分析动物的探索行为及神经状态异常。

• 时间维度指标：单次运动时长、单位时间（分/时）内的活动量，用于评估生物钟的稳定性（如黑暗期的活跃高峰）。

三、 主要应用场景

1. 神经科学与行为学研究：探究运动对海马体突触可塑性的影响，评估阿尔茨海默病、帕金森等神经退行病模型的行为变化；分析抑郁、焦虑行为及昼夜节律紊乱。

2. 代谢与病症模型：量化肥胖、糖尿病等代谢病模型中，运动对能量消耗、糖脂代谢及胰岛素敏感性的调控作用。

3. 新药研发与药理评估：检测神经类药（如抗抑郁剂、兴奋剂）对自发运动的抑制或促 进作用，评估药对运动耐力的影响及潜在副作用。

4. 运动奖赏实验：通过选配投食器模块，将跑轮运动与食物奖励结合，研究动物的动机、行为强化机制及认知功能。

四、 实验设计与伦理规范

• 环境适应：实验前需提供3–7天的环境适应期，记录基线数据，以降低应激干扰。

• 环境控制：保持恒定温度（如22±2℃）、湿度（50%±10%），并维持12小时明暗循环光照，避免外界噪音干扰。

• 动物福利：系统采用非强迫性运动设计，大幅减少动物应激；需定期监测动物体重及足部健康，禁用金属网格跑轮，并确保充足的饮食饮水。

原创作者：淮北鲲腾软件有限公司