Стенд для проведения экспериментов по методике "принудительное плавание"

Полезная модель относится к области экспериментальных исследований на животных, а именно к исследованиям депрессивного состояния мелких лабораторных животных, в частности белых нелинейных крыс, по методике «принудительное плавание» [1-3].
Актуальность разработки стенда для проведения экспериментов по методике «принудительное плавание» обусловлена необходимостью создания условий для воспроизводимости эксперимента, снижения трудоемкости подготовительных работ и повышения достоверности полученных результатов. При проведении экспериментов по данной методике ведется регистрация показателей активности лабораторных животных при плавании в плексигласовых цилиндрах. Температура воды в цилиндрах поддерживается на уровне (25±1)°С. Типы плавания животных определяются как:
«активное плавание» - активные движения конечностями, хвостом, всем туловищем;
«пассивное плавание» - движения конечностями, хвостом, отсутствие движений туловищем;
«иммобилизация» - зависание животного на поверхности воды при отсутствии движений туловищем, конечностями и хвостом.
В классической методике [1-3] секундомером регистрируются временные параметры (начало, продолжительность, количество) типов плавания лабораторных животных.
Прототипом предлагаемой полезной модели является комплект оборудования в составе: ПЭВМ, видеокамера, плата видеозахвата, специальное программное обеспечение SMART, поставляемого производителем Panlab HARVARD APPARATUS [4-7]. Экспериментальная площадка состоит из установленных в ряд плексигласовых цилиндров, наполненных водой, направленной на них видеокамеры, подключенной через плату видеозахвата к ПЭВМ с установленной программой SMART. Актуальная в настоящее время версия SMART v 3.0 позволяет с высокой точностью оценивать активность лабораторных животных. Основным элементом автоматизации методики является компьютерная обработка ряда кадров, определение количества изменяющихся пикселей и перевод значения в показатель скорости изменения изображения, который позволяет дифференцировать варианты двигательной активности как «иммобилизация», «пассивное плавание» и «активное плавание».
При проведении исследований по данной методике возникают следующие проблемы:
настройка оптимального освещения цилиндров, обеспечивающего минимизацию помех при регистрации активности животных;
трудоемкость и большая продолжительность подготовки эксперимента - при высоте цилиндров 50 см и диаметре 30 см для проведения одного тестирования на четырех животных необходима замена около 100 л воды;
отсутствие возможности одновременного начала плавания животных.
Прототипом предлагаемой полезной модели является стенд для проведения экспериментов по методике «принудительное плавание» [8]. Стенд состоит из противобликового основания с установленными в отсеки цилиндрами. На боковых стенках основания крепится П-образный металлический каркас, на горизонтальной части которого расположены четыре осветительных устройства с зеркальными лампами накаливания, направленными на цилиндры для плавания сверху. На задней стенке основания закреплены проточный водонагреватель с функцией регулирования температуры воды и система полипропиленовых труб, подведенных к каждому цилиндру, с шаровыми кранами. В днищах цилиндров имеются отверстия, в которые вмонтированы шаровые краны с гибкими шлангами, имеющими возможность соединения с системой канализации. Использование прототипа позволяет исключить проблемы, связанные с освещением цилиндров и заменой воды. Однако, в настоящее время животные опускаются в цилиндры вручную, и присутствие лаборанта в кадре создает помехи при видеорегистрации активности плавания белых крыс. Это затрудняет регистрацию латентного периода иммобилизации (время от начала плавания до зависания животного на поверхности воды), являющегося одним из основных показателей, получаемых в результате тестирования, и вносит неконтролируемую погрешность вследствие неодновременного начала плавания. Возникает вопрос о корректности получаемых данных, характеризующих плавательную активность мелких лабораторных животных.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в обеспечении возможности одновременного начала плавания белых крыс во всех цилиндрах с целью повышения точности получения данных о характере плавательной активности лабораторных животных.
Для решения поставленной задачи в состав стенда включены 4 бокса 3, размещенные над цилиндрами для плавания 7 на горизонтальном каркасе. Каркас выполнен из двух металлических уголков 4, 12 20×20 мм, зафиксированных к перегородкам 2 и боковым стенкам 1, 5 основания стенда горизонтально на 5 см выше верхнего края плавательных цилиндров 7.
Боксы 3 имеют следующие размеры: длина 20 см, ширина 10 см, высота 8 см. Передняя стенка 9 и днище бокса 15 выполнены подвижными:
верхний край передней стенки 9 закреплен на петлях 10 к крышке бокса 11;
передний край днища 15 закреплен на петлях 16 к переднему уголку каркаса 4.
Закрытое положение днища обеспечивается запорным устройством 14, фиксирующим задний край днища 15 к заднему уголку каркаса 12. Запорные устройства днища всех боксов размещены на горизонтальной штанге 13, расположенной за задним уголком каркаса 12.
Передняя стенка бокса 9 выполнена из прозрачного оргстекла, в закрытом положении фиксируется запорным устройством 8 поворотного типа. Для помещения животных стенка 9 на петлях 10 откидывается вверх.
Для одновременного начала плавания лабораторных животных ручкой 6, расположенной на боковой поверхности стенда 5 поворачивают горизонтальную штангу 13, которая переводит запорные устройства днища 14 всех боксов в открытое положение и днища боксов 15 опускается под действием веса животного, крысы синхронно попадают в цилиндры с водой 7 и начинают плавание.
Техническое решение поясняется фиг. 1, на которой изображен стенд для проведения экспериментов по методике «принудительное плавание», и фиг. 2, на которой представлен вид спереди (фиг. 2а) и вид снизу (фиг. 2б) бокса для размещения лабораторных животных. В представленном иллюстративном материале приняты следующие условные обозначения:
1 - левая боковая стенка основания стенда;
2 - перегородки основания стенда;
3 - боксы для размещения лабораторных животных;
4 - передний уголок каркаса для размещения боксов;
5 - правая боковая стенка основания стенда;
6 - ручка запорного устройства;
7 - цилиндры для плавания лабораторных животных;
8 - запорное устройство передней стенки бокса;
9 - передняя стенка бокса;
10 - петли передней стенки бокса;
11 - крышка бокса;
12 - задний уголок каркаса для размещения боксов;
13 - горизонтальная штанга запорного устройства днища бокса;
14 - запорное устройство днища бокса;
15 - днище бокса;
16 - петли днища бокса.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является синхронизация начала плавания лабораторных животных, исключение ручных манипуляций при загрузке животных в цилиндры для плавания, минимизация помех, связанных с началом регистрации показателей активности, и, соответственно, увеличение достоверности регистрации латентного периода иммобилизации.
Литература
1. Porsolt R.D., Pichon M.Le., Jalfre M. Depression: a new animal model sensitive to antidepressant treatment [Text]. // Nature. - 1977. - Vol. 266. - P. 730-732.
2. Porsolt R.D., Anton G., Blavet N., Jalfre M. Behavioural despair in rats: a new model sensitive to antidepressant treatment [Text]. // European Journal of Pharmacology. - 1978. - Vol. 47. - P. 379-391.
3. Porsolt R.D., Bertin A. Behavioral despair in mice: A primary screening test for antidepressants [Text]. / Arch. Int. Pharmacodyn. - 1977 - Vol. 229 - P. 327-336.
4. Forced swimming test [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.panlab.com/en/tests-solutions/forced-swimming-test. - Загл. с экрана.
5. SMART VIDEO TRACKING Software [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.panlab.com/en/products/smart-video-tracking-software-panlab. - Загл. с экрана.
6. Оборудование для поведенческих экспериментов / Депрессия / Принудительное плавание [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.science-pribor.ru/ catalog/D500767/D5028C4/3.html. - Загл. с экрана.
_
7. SMART Video Tracking System [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.harvardapparatus.co.uk/webapp/wcs/stores/servlet/haisku2_10001_11051_60201-1_HAUK_ProductDetail N 37367 41301. - Загл. с экрана.
6
8. Патент на полезную модель 184787 Российская Федерация, МПК A61D 99/00. Стенд для проведения экспериментов по методике «принудительное плавание» [Текст] / Бойко А.Ю., Попович В.И., Никонова О.Н., Дроздов С.Н., Пастуший А.Г., Аракчеев А.А. (Российская Федерация). - Заявка №2018107306; заявл. 27.02.2018 г.; опубл. 08.11.2018 г.