小动物主动跑轮系统：大鼠自发活动节律研究平台

大鼠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、系统构成与工作原理

核心组件

转轮结构：大鼠直径标准为340mm（内径），宽度100mm，材质多为不锈钢或合金，表面光滑以减少足部损伤。

笼体设计：配备透明观察窗、独立饮水/食槽，支持温湿度控制，模拟自然栖息环境。

传感器模块：

高精度编码器（分辨率360P/R）实时记录转动方向（正转/反转）、转数及累计行程（单位：米）；

数据通过USB/U盘导出，支持5寸触摸屏实时显示。

工作流程

大鼠自发奔跑驱动跑轮转动 → 传感器捕捉机械运动 → 数据实时传输至终端（如PC或触摸屏）→ 生成运动轨迹及节律图谱。

二、核心记录参数

系统可动态监测以下指标：

运动量：总圈数、总里程（米）、瞬时/平均速度 量化活动强度及昼夜节律波动

方向性数据：正转与反转比例、运动方向切换频率 分析探索行为及神经状态异常

时间维度：单次运动时长、单位时间（分/时）活动量 评估生物钟稳定性（如黑暗期活跃高峰）

三、应用场景

神经科学研究

探究运动对海马体突触可塑性的影响，评估阿尔茨海默病等神经退行模型的行为变化；

结合投食器模块进行运动奖赏实验，解析行为强化机制。

代谢与病症模型

量化肥胖/糖尿病模型中运动对能量消耗、胰岛素敏感性的调控作用；

分析心血管适应性及骨骼密度变化。

新药研发

检测神经类药（如抗抑郁剂、兴奋剂）对自发运动的抑制作用。

四、技术参数与优势

实验时长：支持连续运行≥180天，0-400小时

多通道扩展：1–512通道同步监测，提升实验效率

数据存储：本地保存≥1000行数据，支持Excel导出及节律图生成（24/48小时制）

动物友好设计：非强迫性运动减少应激，封闭式笼体配备通风清洁系统

五、实验规范建议

适应期：实验前提供3–7天环境适应，降低应激干扰；

环境控制：恒定温度22±2℃、湿度50%±10%，12小时明暗循环光照；

伦理要求：定期监测体重及足部健康，禁用金属网格跑轮。

该系统通过模块化设计（如选配呼吸代谢监测、程序化照明）实现跨学科研究，为动物自发行为提供高保真记录平台。