运动与奖赏：探索小鼠主动跑轮系统在行为研究中的应用

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、系统组成与工作原理

核心组件

转轮组件：动物活动的核心平台，设计需符合生理习性（如小鼠转轮直径120-250mm，大鼠345mm）。

笼体：提供封闭环境，便于控制温度、湿度、光照等实验条件，部分型号配备饮水/饮食装置。

传感器：通过编码器实时记录转动方向、转数、累计行程等数据，分辨率可达360P/R。

数据记录与扩展功能

支持USB导出数据，部分系统配备液晶触摸屏或PC端分析软件，可生成行为学报告。

可选配投食器进行运动奖赏实验，或添加隔音箱、视频监控等模块。

二、核心应用领域

神经科学研究

评估运动对认知能力、神经退行病（如阿尔茨海默病）的影响，长期跑轮运动可显著提升小鼠记忆测试表现。

通过观察自发运动模式，分析抑郁样行为、焦虑状态及昼夜节律紊乱。

运动与代谢研究

模拟不同运动强度（如调整转速、坡度），研究对体能、骨骼密度、心血管功能及糖脂代谢的影响。

作为代谢病（如肥胖、糖尿病）干预手段的评估工具。

药品研发与行为学分析

通过注射药后观察运动轨迹变化，评估其对神经系统的作用。

分析动物自主活动规律，研究社交行为、压力应激反应等复杂机制。

三、实验设计关键要素

动物适应性管理

实验前需设置3-7天适应期，记录基线数据以减少应激干扰。

根据动物种类、年龄调整跑轮尺寸及实验参数（如运动时间、休息间隔）。

环境与伦理考量

保持恒定光照周期（如12小时明暗交替），避免外界噪音干扰。

确保充足饮水与食物，避免强迫运动导致的健康损伤。

四、技术优势与未来方向

减少应激反应：自发运动设计更符合自然行为，提高实验结果可靠性。

多通道扩展：支持8-16通道并行实验，提升科研效率。

技术升级趋势：结合AI行为分析、代谢监测模块（如呼吸熵检测），拓展研究维度。