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从步态到攀爬:如何“翻译”实验动物的运动语言?

2025年12月31日 09:33:49      来源:上海玉研科学仪器有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:1

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在动物实验研究领域,运动协调能力的评估对于理解神经系统功能、药物作用以及疾病模型构建具有关键意义。玉研仪器深耕动物科研设备领域,具备运动协调类研究的解决方案,为科研人员提供了精确、高效的实验手段。


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步态分析仪


步态分析仪运用高分辨率成像技术与镜面反射成像原理,让动物行走时的爪印、关节和步态同步呈现在一个视野内。其可调灯光系统确保动物爪印与关节成像清晰,AI技术自动检测、标记鼠爪,区分掌部与爪部,无需人工标记或修改。


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01
功能特点
  • AI检测技术:系统采用的AI技术,它能快速又精确地抓住鼠爪的每一个细节,采用高达数千帧的定制训练数据,确保步态特征识别准确;


  • 多角度影像采集:步行台配有45°反射镜,可同时采集足底与侧面影像,相互参考印证,让步态分析更。专业相机以高帧率记录高清影像,清晰、准确地记录实验动物运动特征;


  • 丰富参数指标:系统提供多达30个参数指标,涵盖步幅、摆动时间、足底压力等,如同一个“多功能体检仪”,可以评估实验动物的运动健康状况,适用于不同研究方向;


  • 直观易用界面:软件界面简洁直观,分为参数设置、视频采集、步态分析等面板,易上手使用。用户可自由设置图像采集、分析设置以及分析参数,并提供预制参数模板,简单、直观、快速完成实验与分析。


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02
应用领域
  • 运动功能恢复评估:在动物坐骨神经再生研究中,借助步态分析仪评价神经肌肉恢复情况,为相关治疗方案提供数据支持;


  • 疾病模型研究:对半帕金森动物进行运动学分析,准确检测大鼠运动功能变化,助力疾病机制探索与新治疗方法研究;


  • 特殊运动测试:对慢性纤维肌痛小鼠等特殊动物模型的运动行为进行拍摄和处理分析,为研究药物干预效果提供客观依据。



步态分析仪让我们在水平面上细致入微地观察到了动物的运动细节,当我们将视线从水平面转向旋转的滚筒,又会发现怎样的运动奥秘呢?这就需要用到转棒疲劳仪,这一评估动物运动协调与平衡能力的经典仪器。




转棒疲劳仪


在旋转的滚筒上,动物为了不掉落而奋力奔跑,这一简单却充满挑战的场景,正是转棒疲劳仪评估动物运动协调与平衡能力的核心。转棒基于动物的趋利避害本能,当动物被放置在旋转的滚筒上时,为避免滑落会随滚筒转动而跑动。仪器通过记录动物的跌落时间、速度等指标,评估动物的运动协调与平衡能力。


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01
功能特点
  • 多模式运行:具备恒定转速模式和线性加速模式,满足不同实验需求,实验人员可根据研究目的灵活选择;


  • 精确数据记录:能够精确记录动物在转棒上的表现,为实验结果提供量化依据;


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  • 动物福利友好:不锈钢材质设计,方便清洗且能防止动物逃脱,运行,为动物提供安静的实验环境,减少动物应激反应;


  • 功能扩展:在基础的转棒上安装复合转轮后,可使原有均匀、连续的爬动表面转化为梯级式水平杆,以改变测试的复杂性。


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02
应用领域
  • 药品筛选与评估:通过给药前后动物跌落时间对比,筛选对运动协调有潜在作用或副作用的药物,加速药物研发进程;


  • 病症模型研究:在阿尔茨海默病、肌无力症等神经系统疾病模型以及慢性疲劳综合征等肌肉相关疾病模型中,探究运动协调性变化及疾病机制;


  • 基因功能研究:分析转基因或基因敲除小鼠的运动能力,揭示基因与能量代谢、肌肉功能的关联,为基因研究提供有力工具。


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03
应用案例

文章”Microglial Caspase-3 is essential for modulating hippocampal neurogenesi”中研究人员通过使用ugo basile疲劳转棒进行测试,记录了小鼠在恒定速度(5rpm)和加速模式(4到40rpm在5分钟内)下的运动表现,并观察了小鼠的跌落次数和跌落潜伏期。


结果显示,Casp3条件性敲除(Casp3-cKO)小鼠和对照组小鼠在转棒测试中的表现没有显著差异,表明Casp3的缺失并未影响小鼠的运动协调性和平衡能力。这表明Casp3的缺失对小鼠的运动功能没有直接影响,从而排除了运动功能障碍对实验结果的潜在干扰。


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无论是步态分析仪还是转棒测试仪,动物都在一个平面中进行运动活动,但科研的探索总是多维度的。当我们想要了解动物在垂直空间中的运动能力时,又该何去何从呢?接下来,就让我们一同走进攀爬测试仪的世界,感受它在垂直运动分析中的独特风采。




攀爬测试仪


如果说步态分析仪等传统仪器关注的是水平面的运动,那么攀爬测试仪则是垂直空间探索的先锋,攀爬测试仪在圆柱形测试筒底部内嵌高灵敏度重力传感器,当小鼠离底瞬间即自动触发计时;筒壁 7 环 + 顶部 1点传感器阵列实时捕捉垂直位移,把三维空间运动拆分为可量化的“高度-时间”坐标,实现全程零人工干预的自动记录。


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功能特点
  • 全传感三维追踪:7+1 点传感器阵列锁定小鼠每一点攀爬高度,输出高度、平均高度、单次攀爬耗时等 6 大核心指标;


  • 一键启停:放入动物即开始,取出即结束;


  • 高重复低应激:圆筒适配15–35 g小鼠,避免小空间焦虑;


  • 快拆易洁:磁吸底座 + 无螺栓设计,快速取出网壁,清水擦拭即可去味防交叉影响。


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应用领域
  • 神经损伤修复评估:在坐骨神经夹伤、脊髓挫伤等模型中,通过攀爬高度与持续时间的恢复曲线,量化评价神经再生与肌肉力量重建,为康复方案制定提供依据;


  • 神经退行疾病研究:对帕金森、亨廷顿等模型小鼠进行垂直运动学分析,早期捕捉运动迟缓与乏力,助力发病机制探索与干预策略开发;


  • 慢性疼痛药效评价:观测纤维肌痛、关节炎模型动物攀爬意愿与峰值高度的变化,客观反映镇痛药物疗效,为剂量筛选与疗效终点设定提供数据。



针对动物水平面和垂直面的运动协调研究已经具有多种实验方案,而当我们希望进一步量化动物的运动能力与疲劳程度时,又该借助何种工具呢?答案就在小动物跑步机中,它将以科技之名,为我们揭开运动耐力与疲劳的神秘面纱。。




小动物跑步机


当动物在跑步机上随着速度与坡度的调节而奔跑时,其运动能力与疲劳程度正被地量化,小动物跑步机利用动物在外界刺激下运动的特性,通过调节速度、坡度等参数,结合电刺激促使动物持续运动,记录其运动数据,从而评估运动能力和疲劳程度。

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功能特点
  • 多模式运行:支持恒速、加速等多种运动模式,满足不同实验需求;


  • 数据记录:高精度传感器实时监测动物运动参数,生成详细统计报告;


  • 人性化设计:配备电刺激模块确保动物运动,运行减少动物应激反应;


  • 模块化操作:触屏控制界面直观易用,快速设置实验参数并导出数据。

02
应用领域
  • 药物研发:对比给药前后动物运动耐力,筛选对运动能力有潜在作用的药物;


  • 疾病模型研究:在神经退行性疾病、肌肉相关疾病模型中探究运动能力变化及疾病机制;


  • 基因功能分析:分析转基因或基因敲除小鼠的运动耐力,揭示基因与运动功能的关联。

03
应用案例

文章”Functional significance of gain-of-function H19 lncRNA in skeletal muscle differentiation and anti-obesity effects”使用ugo Basile跑步机进行了一系列运动测试,以评估小鼠的运动能力和抗疲劳能力。通过跑至力竭测试和冲刺测试,研究人员发现经过AGR-H19-Rgof治疗的小鼠在运动表现和抗疲劳能力方面表现出显著提升。这表明AGR-H19-Rgof在增强肌肉性能和抗肥胖方面具有潜在的应用价值。


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原创作者:上海玉研科学仪器有限公司

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