Результат интеллектуальной деятельности: Модифицированная тест-установка "Открытое поле" для лабораторных животных

Устройство относится к области экспериментальной биологии и предназначено для изучения поведенческих реакций лабораторных животных в стрессовых условиях. Данное устройство позволяет оценить уровень исследовательской активности, уровень тревожности и симптомы неврологического дефицита.

Тест-установка «Открытое поле» была придумана Hall C.S. (1934) для определения степени эмоциональности грызунов. В настоящее время данная тест-установка является самой распространенной при изучении поведенческих реакций и используется при исследовании двигательного компонента, ориентировочной реакции и эмоциональной реактивности грызунов в новых условиях. В данном тесте оцениваются такие показатели, как двигательная активность, ориентировочная активность, исследовательская активность и эмоциональный статус. Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является модель открытого поля по Забродину И.Ю. и соавт. (1983), которая и была использована. Данное устройство может быть представлено в двух вариантах: квадратное «Открытое поле» и круглое «Открытое поле», в настоящее время используются оба варианта.

Квадратное «Открытое поле» представляет собой бокс (метр на метр) с высокими бортами, арена установки расчерчена на 25 секторов, необходимых для визуальной регистрации движений тестируемых животных. Арена имеет 16 отверстий в местах пересечения линий секторов. Данная установка из-за своих размеров (1 м²) может быть использована только для крупных животных (крыс, морских свинок), для животных меньших размеров (мыши, хомяки, крысята) она не подойдет. К тому же данная форма тест-установки располагает животных к реакциям «затаивания» (замирания в углу), где животное может находиться вплоть до окончания эксперимента. Такие особи являются причиной ошибок при интерпретации результатов всей экспериментальной группы животных.

Круглое открытое поле представляет собой круглую арену с высоким бортом, расчерченную на сектора и имеющую отверстия для исследовательской активности животных.

Мнения многих авторов сходятся в том, что предпочтительнее использовать круглое открытое поле, которое позволяет создать более изоморфные условия эксперимента. Однако диаметр арены, схема чертежа арены и площадь секторов ими не оговариваются. Также существуют вариации цвета устройства, оно существует в белом и сером цвете, в современных лабораториях используют и тот, и другой варианты. Форма арены была выбрана в соответствии с работой Jackson and Broadhurst, 1982.

Предложенное устройство позволит получить оптимальные результаты поведенческих реакций тестируемых животных, которые могут быть сопоставимы с результатами других авторов.

Модифицированная тест-установка «Открытое поле» обладает рядом преимуществ и может использоваться для животных различных размеров. Предложенная модификация поможет увеличить количество биологических видов животных, включаемых в эксперимент, проследить изменения в поведении экспериментальных животных в возрастной динамике. Кроме того, модифицированная тест-установка занимает меньше места при хранении.

Предложено круглое устройство «Открытое поле» с вариабельным диаметром арен, подходящим под размеры конкретного трестируемого животного, и единым раздвижным бортом со скрепляющими механизмами.

На фиг. 1 представлена схема расчерченной арены модифицированной тест-установки «Открытое поле» для взрослых крыс примерной массы 210±20 г и площади занимаемой поверхности 292,5 см².

Масштаб 1:112.

1 - схема чертежа арены;

2 - площадь поверхности, занимаемой взрослой крысой (сохранено соотношение размеров животного и площади сектора).

На фиг. 2 изображена схема расчерченной арены модифицированной тест-установки «Открытое поле» для взрослой мыши примерной массы 50 г и площади занимаемой поверхности 71,5 см².

Масштаб 1:112.

1 - схема чертежа арены;

2 - площадь поверхности, занимаемой взрослой мышью (сохранено соотношение размеров животного и площади сектора).

На фиг. 3 изображена модифицированная тест-установка «Открытое поле» на подставке высотой 55 см. С бортом высотой 35-40 см.

Арены, независимо от диаметров, имеют 37 секторов. Площадь данных секторов должна быть в 3,25 (коэффициент) раз больше площади поверхности, занимаемой животным.

Пример 1. При средней массе взрослой крысы 210±20 г площадь занимаемой ею поверхности при статическом положении соответствует 90 см². Значит, площадь сектора равна 90 см² × 3,25 (коэф.) = 292,5 см².

Пример 2: При средней массе взрослой лабораторной мыши 50×10 г площадь занимаемой ею поверхности при статическом положении соответствует 22 см² × 3,25 (коэф.) = 71,5 см².

В центре арены расположен круг, остальная часть арены разделена окружностями на три кольца, каждые ряд разделен на сектора. От центрального круга (сектора) проводятся три вектора под углом 60 градусов, которые разделяют все три кольца, но не пересекают центральный круг (сектор). Векторы, отходящие от центрального круга через каждые 30 градусов, разделяют только 2-е кольцо (срединное). Векторы, отходящие от центрального круга через каждые 20 градусов, разделяют только 3-е кольцо (периферическое) (фиг. 1). Данное секторальное разделение необходимо для того, чтобы каждый сектор арены имел примерно одинаковую площадь и форму, максимально похожую на квадрат, то есть форму, при которой ширина и высота сектора максимально равны друг другу.

Для того чтобы вычислить необходимую площадь сектора и диаметр арены, необходимо:

1. Определить площадь занимаемой животным поверхности. Для этого животное необходимо установить на твердую ровную поверхность, на которой закреплена масштабно-координатная бумага. Затем очертить границы животного, находящего в статическом положении.

2. Подсчитать примерное количество квадратных сантиметров.

3. Умножить полученную площадь на коэффициент 3,25 - таким образом мы получим площадь одного сектора.

4. Зная площадь сектора, можно вычислить радиус центрального круга, для этого необходимо площадь сектора разделить на число π и из полученного числа извлечь корень.

5. Необходимо узнать радиус 1-го круга для этого: площадь сектора необходимо умножить на 7 (так как второй круг вместе с центральным содержат 7 секторов) - так мы определим площадь второго круга. Зная его площадь, определим радиус по описанной выше формуле.

6. Определяем площадь 2-го круга, умножаем площадь сектора, которую мы получили в пункте 4, на 19 (общее количество секторов, которые содержит в себе 2-й круг). Определяем радиус 2-го круга.

7. Для того чтобы определить площадь арены (3-го круга), необходимо площадь сектора, полученного в пункте 4, умножить на 37 (общее количество секторов). Зная площадь, вычислим радиус.

8. От центрального круга (сектора), не пересекая его, проведем три вектора под углом 60 градусов, пересекающие все три периферических кольца.

9. Между этими векторами проведем еще три вектора, которые отходят под углом 30 градусов и пересекают только второе кольцо (срединное).

10. Векторы, пересекающие только 3-е кольцо (периферическое), проводят под углом 20 градусов.

Таким образом, можно подобрать оптимальную площадь секторов, расчертить арену и определить ее диаметр для каждого конкретного вида экспериментального животного или для животных одного вида, но разных размеров.

Предлагается вариабельный диаметр арены, содержащей 37 секторов, установленной экспериментатором площади. Арены произвольного диаметра способны искажать результаты поведенческих реакций экспериментальных животных. Например, арена, диаметр которой значительно меньше оптимальной, способствует увеличению вертикальной двигательной активности (стойки), над горизонтальной. Арена, диаметр которой значительно превышает оптимальный, располагает тестируемое животное к реакциям «затаивания» или, наоборот, гиперактивности или «гиперлокомоции».

Правильно подобранные площади отдельных секторов также важны для адекватной интерпретации полученных данных. Если площадь сектора меньше оптимальной, то средняя двигательная активность животных будет расценена как «гиперлокомоция» и, наоборот, если площадь сектора превышает оптимальные размеры - горизонтальная двигательная активность будет смещена в сторону «гиполокомоции». Ни первый, ни второй вариант не дают достоверной оценки двигательной активности тестируемых животных.

В предложенной модификации тест-установки используются арены белого цвета, так как белый цвет является наиболее стрессовым для лабораторных животных (лабораторные животные, использующиеся в настоящее время, как правило, принадлежат к отряду грызунов, это продиктовано небольшими затратами на их содержание, большой плодовитостью и ранним достижением возраста половой зрелости. Данные животные ведут ночной образ жизни, обитают в затемненных местах и испытывают стресс, находясь в открытом и светлом пространстве). Линовка выполняется черными линиями шириной от 3 до 5 мм (в зависимости от диаметра арены). Пол арены должен быть выполнен из материала, устойчивого к действию моющих средств, и не впитывать запахи.

Предложено использовать круглую форму арены, так как арены квадратной или прямоугольной формы вызывают у некоторых животных поведение «затаивания» (замирания в углу), где животное может находиться вплоть до окончания эксперимента. Такие особи могут быть причиной ошибок при интерпретации результатов всей экспериментальной группы животных.

В данном устройстве используется единый раздвижной борт высотой 35-40 см. Такая высота является оптимальной и не позволяет экспериментальным животным покидать установку во время эксперимента. Данная высота позволяет использовать видеотрекинг. Диаметр борта регулируется по раздвижному механизму и подойдет для арен различных диаметров. Единый раздвижной борт крепится к аренам.

Для удобства крепления бортов и проведения эксперимента рекомендуется использовать подставку высотой 55 см.

Предложенная методика чертежа и определения размером арены предотвращает использование секторов не подходящей площади, которые искажают результаты исследования и не дают возможности правильно их и нтерпретировать.

Таким образом, предложенная модификация тест-установки «Открытое поле» имеет ряд преимуществ по сравнению с предыдущими моделями.

1) круглый пол арены предотвращает реакции «затаивания» и способствует получению достоверных результатов исследования;

2) индивидуальный подбор площадей секторов арены поля, которые в 3,25 раза превышают площадь занимаемой животным поверхности, что позволяет избежать ложной диагностики гипо- или гиперлокомоции животного;

3) 37 секторов, так как только при таком количестве можно делать сектора по форме, максимально приближенной к квадрату и одинаковой площади;

4) единый раздвижной борт, крепящийся к арене, что обеспечивает его статичность;

5) сменные арены различных диаметров;

6) значительная экономия места при хранении в лаборатории (так как предложенная модификация разбирается и занимает при хранении минимальное количество пространства);

7) удобство использования, так как данная установка подходит для различных видов и возрастов лабораторных животных. При этом не возникает необходимости в покупке новой установки.

Данное изобретение может использоваться для исследования поведения лабораторных животных различных биологических видов, а также животных одного биологического вида, но разных размеров в лабораторных условиях.