多通道大小鼠转轮节律监测系统的原理与训练方法

多通道大小鼠转轮节律监测系统是由动物自发运动来推动跑轮，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。适合动物生理节律、循环律动、摄食、营养、肥胖、糖尿病、心血管等与代谢相关性的研究，可选装隔音箱，程序化照明系统，视频监控系统，呼吸熵模块等。

一、系统原理

自发运动驱动机制

动物通过自主跑动推动转轮，系统通过高精度磁感应传感器或编码器（分辨率360P/R）实时记录转动方向、转数及累计行程，采样间隔可准确至分钟级。

转轮规格：小鼠转轮直径120mm×宽50mm，大鼠转轮内径340mm×宽100mm，材质需光滑无毛刺（如防弹玻璃）以减少足部损伤。

多维度数据采集

动态指标包括正/反转圈数、瞬时速度、平均速度及总里程，支持≥180天连续监测。

可选配视频监控系统同步记录行为细节（如理毛、静止），与运动数据关联分析。

节律分析技术

通过余弦拟合计算活动峰值时间（CT值），Lomb-Scargle周期图分析自由运行周期（τ值），精度达0.1小时。

结合程序化光照系统（12:12 LD周期或持续黑暗DD环境），解析生物钟基因表达与光照周期的关联。

二、标准化训练方法

适应期准备

小鼠需7-10天适应，大鼠延长至10-14天，期间维持温度22±1℃、湿度50-60%、光照50-100 lux。

基线筛选：每日记录总圈数，剔除活动量异常个体（连续3日低于群体均值±2标准差）。

实验分组与随机化

采用分层随机法，按基线活动量分层分配至对照组（生理盐水）和实验组（药干预），每组≥8只。

长期研究可设计自身交叉对照，清洗期≥7天以除残留效应。

昼夜节律监测流程

阶段1（LD周期）：前7天维持12:12光照周期，同步动物节律。

阶段2（DD周期）：切换至持续黑暗环境，连续监测≥14天，计算τ值。

数据质量控制

校准传感器（如磁感应器），剔除设备故障导致的异常数据。

实验组与对照组基线活动量差异需≤2标准差。

三、注意事项

动物福利

避免强迫运动，定期检查转轮卡顿情况，防止尾部或足部损伤。

禁用金属网格跑轮，单次实验时长建议≤5小时。

环境控制

保持实验环境安静（<45dB），避免温湿度波动（±0.5℃以内）。

设备维护

每周清洁跑轮内壁，校准传感器以防数据漂移。

四、应用场景

神经科学：研究运动对神经元活动、突触可塑性的影响。

代谢病研究：评估运动对糖脂代谢的调控作用。

药品开发：测试新药对动物运动能力的影响。