УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕНСОМОТОРНОГО ТЕСТИРОВАНИЯ ЖИВОТНЫХ

Предложение относится к экспериментальной медицине и нейрофизиологии и используется для проведения электрофизиологических исследований и тестирования сенсомоторных реакций в эксперименте на животных.
Известно устройство, содержащее опорную раму, лоток для поддержания туловища животного, держатель для жесткой фиксации головы, средства регистрации, средства экспозиции зрительных раздражителей, экспонируемые проектором на экран, установленный перед головой испытуемого животного (Barthelemy J., Xerri С., Borel L., Lacour M., 1988). Устройство обеспечивает тестирование предъявляемых на экране зрительных сигналов с регистрацией движений глаз у подопытных животных.
Известно также устройство, содержащее опорную раму, держатель головы с гибким элементом подвеса, лоток для поддержания туловища животного, средства экспозиции сенсорных раздражителей, средства регистрации двигательных реакций (Альбертин С.В., 2005). Устройство обеспечивает тестирование зрительных сигналов, предъявляемых на экране (мониторе), установленном перед головой животного, а также создает оптимальные условия для адаптации животного к условиям иммобилизации.
Вместе с тем указанные устройства имеют следующие ограничения:
1. Экспозиция раздражителей осуществляется на плоском экране, или стенке камеры, что исключает возможность тестировать пространственно размещенные сенсорные сигналы.
2. Устройства имеют ограниченное применение, так как указанные устройства нельзя применять в опытах на иммобилизированных животных, не обладающих бинокулярным зрением (то есть имеющим боковое зрение: например, кролики, крысы).
3. Устройство не позволяет оценивать реакции животного на звуковые раздражители, пространственно соотнесенные с тестируемыми зрительными сигналами.
4. Устройства не позволяют точно регистрировать движение головы на предъявляемые раздражители, что существенно ограничивает анализ поведенческих реакций при тестировании сенсорных раздражителей.
5. Использование в устройстве плоского экрана затрудняет возможность маскирования местоположения источников экспонируемых зрительных и звуковых сигналов, что необходимо для исследования содружественных ориентировочных реакций головы, глаз и ушей на тестируемые раздражители.
Цель предложения - расширение оперативных возможностей устройства при расширении класса решаемых устройством задач, а также создание оптимальных условий сенсомоторного тестирования в условиях частичной иммобилизации различных видов лабораторных животных.
Сущность предлагаемого устройства, содержащего опорную раму, лоток для поддержания туловища животного, несущие каретки, оснащенные держателем головы с несущим упругим элементом подвеса, средства экспозиции сенсорных раздражителей, заключается в том, что опорная рама устройства оснащена вертикальной и горизонтальной сферическими дугами, которые выполнены из упругого материала и закреплены на опорных стержнях, установленных в сквозных отверстиях несущих кареток, с возможностью перемещения и изменения угла их наклона и снабжены отверстиями для крепления датчиков и средств экспозиции сенсорных раздражителей, при этом опорный стержень вертикальной дуги выполнен из упругого материала, а вертикальная дуга оснащена датчиком регистрации двигательных реакций головы животного, выполненным в виде потенциометра, при этом устройство снабжено датчиками регистрации движений глаз и ушей, которые выполнены в виде электродов, вживленных в глазницы и ушные мышцы, и соединены с электрическим разъемом, жестко закрепленным на голове животного, при этом датчики регистрации движений головы, глаз и ушей животного включены в электрическую схему, содержащую последовательно соединенные многоканальный усилитель, монитор и регистрирующий прибор, а горизонтальная дуга оснащена средствами экспозиции сенсорных раздражителей, которые включают светодиоды и источники звука, установленные в отверстиях
горизонтальной дуги с возможностью зрительной маскировки их расположения, коммутатор сенсорных раздражителей и компьютер, определяющий длительность и порядок включения сенсорных раздражителей, при этом держатель головы устройства выполнен в виде L-образной втулки, которая жестко закреплена на черепе животного, а концевые отделы втулки снабжены отверстиями и винтами фиксации для закрепления несущего упругого элемента подвеса головы и сочленения с осью потенциометра, служащего датчиком движения головы животного.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в аксонометрии, где
1 - опорная рама
2 - лоток для туловища животного
3 - несущие каретки
4 - опорные стержни
5 - вертикальная сферическая дуга
6 - датчик движения головы (потенциометр)
7 - отводящие проводники датчика движения головы
8 - отверстия для крепления дополнительных датчиков
9 - L-образная втулка подвеса головы
10 - горизонтальная сферическая дуга
11 - отверстия в горизонтальной сферической дуге для установки средств экспозиции сенсорных раздражителей (обозначены светлыми кружками)
12 - светодиоды, установленные в отверстиях 11 (обозначены звездочками)
13 - источники звука, установленные в отверстиях 11 (обозначены заштрихованными кружками)
14 - подводящие проводники светодиодов и источников звука
15 - гибкий элемент подвеса головы (обозначен пунктиром)
16 - датчики для регистрации движения глаз (ЭОГ-электроокулограмма) и ушей (ЭМГ-электромиограмма), выполненные в виде электродов, вживленных в глазницы и ушные мышцы, и оснащенные разъемом для подключения датчиков, закрепленным на голове животного
17 - винты фиксации
На фиг.2 показана блок-схема включения датчика движений головы, глаз и ушей и коммутации предъявляемых сенсорных раздражителей, где
18 - усилитель многоканальный
19 - монитор
20 - регистрирующий прибор
21 - компьютер
22 - коммутатор сенсорных сигналов
Устройство для сенсомоторного тестирования животных изображено на фиг 1, 2 и содержит опорную раму (1), закрепленные на ней лоток для поддержания туловища животного (2), несущие каретки (3), оснащенные вертикальной (5) и горизонтальной (10) сферическими дугами, которые выполнены из упругого материала и закреплены на опорных стержнях (4) несущих кареток с возможностью перемещения и изменения угла их наклона и снабжены отверстиями (8, 11) для крепления датчиков и средств экспозиции сенсорных раздражителей, опорный стержень вертикальной сферической дуги выполнен из упругого материала, верхняя часть вертикальной дуги (5) оснащена датчиком регистрации двигательных реакций головы животного, выполненным в виде потенциометра (6). Горизонтальная сферическая дуга (10) оснащена средствами экспозиции сенсорных раздражителей, которые включают светодиоды (12) и источники звука (13), установленные в отверстиях горизонтальной дуги (11) с возможностью зрительной маскировки их расположения. Устройство содержит коммутатор сенсорных раздражителей (22) и компьютер (21), определяющий длительность и порядок включения сенсорных раздражителей. Держатель головы устройства выполнен в виде L-образной втулки (9), которая жестко закреплена на черепе животного, а концевые отделы втулки снабжены отверстиями и винтами фиксации (17) для закрепления гибкого элемента подвеса головы (15) и сочленения с осью потенциометра (6), служащего датчиком движения головы животного. Устройство также снабжено датчиками регистрации движений глаз и ушей, которые содержат электроды, вживленные в глазницы и ушные мышцы, соединенные с электрическим разъемом (16), жестко закрепленным на голове животного. Датчики
регистрации движений головы, глаз и ушей животного включены в электрическую схему, содержащую последовательно соединенные усилитель (18), монитор (19) и регистрирующий прибор (20).
Устройство работает следующим образом (фиг.1, 2):
Подопытное животное, подготовленное к опыту, укладывается на лоток (1) устройства. Опорная втулка (9), жестко закрепленная на голове животного, сочленяется с осью потенциометра (6), установленного в посадочном гнезде на вертикальной сферической дуге (5) и закрепляется с помощью фиксирующих винтов (17). Вертикальная сферическая дуга (5) крепится на упругих опорных стержнях (4), закрепленных в сквозных отверстиях несущих кареток (3) фиксирующими винтами. Подопытные животные обычно хорошо переносят ограничение подвижности головы, так как вертикальная дуга и ее опорный стержень выполнены из упругого материала, что сохраняет необходимую степень свободы движений при сенсорном тестировании. В отдельных случаях (пугливые животные) для ускорения процесса адаптации животного к ограничению подвижности головы на начальных стадиях эксперимента можно использовать гибкий стержень подвеса головы (15), выполненный из упругого материала (например, резиновый стержень), который устанавливается в горизонтальную часть L-образной втулки подвеса (9) и сквозные отверстия несущих кареток (3) и не препятствует проведению тестирования животного. Степень упругости гибкого элемента подвеса головы регулируется путем его исходного растягивания в продольном направлении с последующим закреплением винтами фиксации. Отводящие проводники (7) датчика движения головы, датчиков регистрации движений глаз и ушей подключают к входным клеммам усилителя (18), последовательно соединенного с монитором (19) и регистрирующим прибором (20), подводящие проводники (14) светодиодов и источников звука подключаются к выходу коммутатора сенсорных сигналов (22), соединенного с компьютером (21). Устанавливают в требуемое положение горизонтальную сферическую дугу (10) с экспонируемыми светодиодами и источниками звука. При необходимости местоположение источников тестируемых сигналов маскируют (например, отрезком
ткани, покрывающей внутреннюю часть горизонтальной сферической дуги 10). Выбирают требуемый алгоритм экспозиции и приступают к тестированию сенсорных раздражителей. После окончания эксперимента разъемы подводящих (14) и отводящих (7) проводников отсоединяют от тестируемого животного. Выключение приборов и снятие фиксирующих элементов головодержателя производится в обратной последовательности.
ПРЕИМУЩЕСТВА УСТРОЙСТВА
1. Устройство позволяет тестировать пространственно размещенные зрительные и звуковые сигналы. Это преимущество обеспечивается за счет того, что опорная рама оснащена сферическими дугами, которые закреплены на несущих каретках с возможностью перемещения и изменения угла их наклона в вертикальной и горизонтальной плоскостях и снабжены отверстиями для крепления средств экспозиции сенсорных раздражителей.
2. Устройство возможно использовать не только в опытах на животных, обладающих бинокулярным зрением (кошки, обезьяны), но и на лабораторных животных, не имеющих бинокулярного зрения (например, кролики, крысы). Это преимущество обеспечивается за счет того, что опорная рама оснащена сферическими дугами, которые закреплены на несущих каретках с возможностью перемещения и изменения угла их наклона в вертикальной и горизонтальной плоскостях и снабжены отверстиями для крепления средств экспозиции сенсорных раздражителей, что позволяет тестировать животных, имеющих боковое зрение (например, кролики, крысы).
3. Устройство позволяет минимизировать негативное влияние на ограничение подвижности животного. Это преимущество обеспечивается за счет того, что вертикальная дуга и ее опорный стержень выполнены из упругого материала, что сохраняет необходимую степень свободы движений при сенсорном тестировании и облегчает адаптацию животного к ограничению подвижности в эксперименте.
4. Устройство позволяет ускорить подготовку животного к ограничению подвижности в эксперименте. Это преимущество обеспечивается за счет того, что втулка подвеса головы выполнена L-образной со сквозным горизонтальным отверстием,
что позволяет, при необходимости, использовать гибкий стержень подвеса головы, выполненный из упругого материала и устанавливаемый в горизонтальную часть L-образной втулки подвеса и сквозные отверстия несущих кареток.
5. Устройство позволяет точно калибровать и регистрировать движения головы на предъявляемые раздражители, что расширяет анализ поведенческих реакций при тестировании сенсорных раздражителей. Это преимущество обеспечивается за счет того, что сферическая дуга оснащена фиксаторами корпуса датчиков регистрации двигательных реакций головы животного, причем датчик регистрации двигательных реакций выполнен в виде потенциометра, который включен в электрическую схему, содержащую монитор и регистрирующий прибор
6. Конструкция устройства сохраняет возможность тестирования сенсорных раздражителей, предъявляемых на плоском экране (мониторе). Это преимущество обеспечивается за счет того, что сферические дуги, закрепленные на несущих каретках устройства являются поворотными и съемными, что позволяет тестировать восприятие сенсорных раздражителей, предъявляемых на плоском экране (мониторе), устанавливаемом фронтально перед головой испытуемого животного.
7. Конструкция позволяет оптимально размещать датчики для контроля функционального состояния животного. Это преимущество обеспечивается за счет того, что датчики размещаются на сферических дугах, закрепленных на несущих каретках устройства.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Альбертин С.В. Устройство для иммобилизации головы животного. Авт. свид. на изобр. №1528473, от 15.08.1989 г.
2. Barthelemy J., Xerri С., Borel L., Lacour M. Neural coding of linear motion in the vestibular nuclei of the alert cat. Exp. Brain Res., 1988, v.70, pp.287-298.