Электродная платформа для электроболевой стимуляции животных

Изобретение относится к биомедицинской технике и может быть использовано в физиологических, биологических, психофизиологических, фармакологических экспериментах с использованием лабораторных животных при исследовании процессов памяти, научения, принятия решений в норме и патологии, а также методов воздействия на них. Электродная платформа для электроболевой стимуляции животных содержит электродную поверхность. Причем она изготовлена из листа диэлектрика с нанесенными на него контактными электродами чередующейся полярности в виде полусфер и антикоррозийным покрытием, под которым размещены проводники. По окружности каждого контактного электрода выполнены сквозные отверстия, которые не позволяют попадающей на поверхность жидкости скапливаться и замыкать цепь. Изобретение обеспечивает расширение арсенала технических средств, предназначенных для электроболевой стимуляции, и моделирование как простых «классических» форм пассивного и активного избегания, так и когнитивно сложных форм поведения для разных видов лабораторных животных мелких и средних размеров всех возрастов. 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к биомедицинской технике и может быть использовано в физиологических, биологических, психофизиологических, фармакологических (доклинических) экспериментах с использованием лабораторных животных при исследовании процессов памяти, научения, принятия решений в норме и патологии, а также методов воздействия на них, в частности при проведении доклинических испытаний лекарственных средств.

Уровень техники.

Электростимуляция осуществляется путем передачи тока с определенными параметрами от электростимулятора к определенной области тела посредством электрифицированной (электродной) поверхности. Методы с электроболевым раздражением широко используются в экспериментах на животных для моделирования аверсивной ситуации при изучении процессов памяти, научения, принятия решений, а также таких состояний как депрессивные и стрессовые расстройства.

Существующие варианты устройств для обучения животных в моделях пассивного и активного избегания электроболевого раздражения реализованы с использованием токопроводящего полотна в виде сетки, прутьев и подобных конструкций. При этом если электродная поверхность выполнена в виде одной металлической пластины (сетки и пр.), то ее сопротивление близко к нулю, и ток идет по линии наименьшего сопротивления (через пластину), а не через тело животного, электрическое сопротивление которого многократно превышает таковое у материала пластины. Электрифицированная поверхность с электродами чередующейся полярности в виде прутьев решает эту проблему за счет того, что тело животного замыкает цепь и ток течет именно через него, но такая конструкция требует от животного специальных навыков передвижения, а также позволяет животному находить положение тела, при котором отсутствует замыкание цепи (например, становиться двумя лапами на один электрод); для животных разных размеров (мыши/крысы/кролики, в т.ч. на разных стадиях онтогенеза) требуются разные платформы соответствующего размера (с разной толщиной прутьев и расстоянием между ними). Конструктивные особенности этих устройств не позволяют создавать активные и неактивные зоны токопроводящей поверхности в пределах одной камеры, что необходимо в исследованиях, направленных на изучение процессов научения и принятия решений в разных условиях, таких как норма/патология, стресс/дистресс, кооперация, использующих в эксперименте модели обучения сложным формам поведения.

Известны серийные установки для обучения животных классическим формам поведения избегания (для мышей и крыс - разные модели, отличаются общим размером (площадью), толщиной прутьев и расстоянием между ними. Все они узкоспециализированные, т.е. их конструкция позволяет реализовывать один-два поведенческих теста.

Тест «Выученная беспомощность» (Learned helplessness): в комплект входит камера, электростимулятор, таймер и генератор случайных событий, которые подают ток на решетку пола клетки; пассивное избегание (Passive Avoidance - step down): животное помещают на приподнятую платформу, создающую некомфортные условия (например, вибрация), пол камеры - электрическая сетка; челночная камера Шаттл-бокс: две камеры с раздельным полом из прутьев, задача животного - перебежать на другой пол по шумовому/световому сигналу (напр., Ugo Basile, Италия; TSE Systems GmbH, Германия).

Тест «темно-светлая камера» (Passive Avoidance - Step through): классический Павловский тест, использующий склонность мышей или крыс избегать освещенной области в пользу затемненной, клетка состоит из двух частей - темной и светлой, с автоматически открывающейся дверцей между ними; тест «предпочтение места» (Place Preference Box): установка состоит из двух камер, различающихся рисунком на стенах и текстурой полов (напр., НПК Открытая Наука, Россия; Ugo Basile, Италия; TSE Systems GmbH, Германия).

Существуют однокамерные модели, дополненные инструментом (например, рычагом для нажатия), для обучения инструментальным навыкам избегания. В качестве контактных электродов в серийных установках используются прутья из разных сплавов металлов (медь, латунь, нержавеющая сталь), реже - сетка. Недостатки:

1. не универсальны: для моделирования разных форм поведения требуются разные установки;

2. использование электродной поверхности в виде одной металлической пластины (сетки и пр.) приводит к низкой величине электрического тока, протекающего через животное и к недостаточному электроболевому раздражению;

3. использование электродов в виде прутьев требует от животного специальных навыков передвижения и позволяет животному находить положение тела, при котором отсутствует замыкание цепи (например, становиться двумя лапами на один электрод); для животных разных размеров (мыши/крысы/кролики, в т.ч. на разных стадиях онтогенеза) требуются разные установки соответствующего размера (с разной толщиной прутьев и расстоянием между ними).

Известна установка, состоящая из камеры 20×30×20 см с основанием из медных прутьев, на которые подается ток от электростимулятора. Лабораторное животное помещают в установку, предварительно смочив/смазав его лапы физ.раствором/гелем для улучшения электропроводимости (за счет снижения электрического сопротивления кожи). Регистрируемые показатели: вздрагивание, прыжки, вокализация (см., напр., Чайка А.В., Черетаев И.В., Хусаинов Д.Р. Методы экспериментального доклинического тестирования анальгетического действия различных факторов на лабораторных крысах и мышах. Серия «Биология, химия», 2015, Т. 1(67), №1, С. 161-173). Недостатками данной установки являются: 1. крайне малая вариативность моделируемых видов поведения (исключительно условнорефлекторное пассивное избегание (УРПИ), не подразумевает разборку и создание независящих друг от друга электропроводящих зон); 2. медь окисляется и покрывается слоем оксида/карбоната/сульфата меди, что сильно повышает сопротивление электродов, вследствие этого животное получает удар тока меньшего напряжения; 3. токопроводящее полотно выполнено в виде прутьев, что требует от животного специальных навыков передвижения, позволяет находить положение тела, при котором отсутствует замыкание цепи, и требует отдельных установок для животных разных размеров (с разной толщиной прутьев и расстоянием между ними).

Известна также установка для чрезкожного электроболевого раздражения лабораторных животных, состоящая из двух отсеков камеры. Освещенный отсек соединен дверцей с затемненным отсеком, имеющим электродный пол, выполненный в виде двух раздельных металлических пластин, электрически изолированных друг от друга, имеющих возможность выдвигаться наружу, и подсоединенный к электростимулятору (RU 2494673 от 10.10.2013). Недостатками электродного пола являются: малая вариативность моделируемых видов поведения (УРПИ, тест «темно-светлая камера», не подразумевает создание независящих друг от друга электропроводящих зон).

В качестве ближайшего аналога рассмотрено устройство «Проблемная камера для измерения индивидуального уровня когнитивных способностей крыс», в состав которого входит электродный пол, состоящий из прутьев, для выработки условного рефлекса активного избегания (УРАИ). Камера сделана разборной и состоит из двух половин: нижней - электродного пола, соединенного с импульсным стимулятором, и верхней - съемной - собственно камеры (RU 2432902 от 17.11.2009). Недостатками электродного пола являются: малая вариативность моделируемых видов поведения (УРПИ, УРАИ, не подразумевает создание независящих друг от друга электропроводящих зон); токопроводящее полотно выполнено в виде прутьев, что требует от животного специальных навыков передвижения, позволяет находить положение тела, при котором отсутствует замыкание цепи, и требует отдельных установок для животных разных размеров.

Сущность изобретения.

Технический результат заявленной платформы для электроболевой стимуляции животных заключается в расширении арсенала технических средств, предназначенных для электроболевой стимуляции, и позволяет за счет конструктивных элементов электродной платформы моделировать как простые «классические» формы пассивного и активного избегания, так и когнитивно сложные формы поведения для разных видов лабораторных животных мелких и средних размеров всех возрастов.

Технический результат достигается тем, что создана электродная платформа для электроболевой стимуляции животных, содержащая электродную поверхность, отличающуюся тем, что она изготовлена из листа диэлектрика с нанесенными на него контактными электродами чередующейся полярности в виде полусфер и антикоррозийным покрытием, под которым размещены проводники, причем по окружности каждого контактного электрода выполнены сквозные отверстия.

Данная конструкция позволяет сделать два и более независимых сектора любого размера, подходящих друг к другу без видимых переходов (см. фиг. 2Б), что увеличивает число поведенческих моделей, в том числе просоциальных форм поведения (стимуляция нескольких особей одновременно с индивидуальным алгоритмом для каждого сектора платформы), и создавать «опасные» и «безопасные» зоны без видимых границ между ними.

- антикоррозийное покрытие защищает проводники, конструкция устройства допускает очищение с помощью воды и ПАВ, в т.ч. с применением ультразвуковой ванны;

- размер и количество полусферических электродов чередующейся полярности обусловливают замыкание цепи животным любого размера при любом положении тела;

- конструкция устройства позволяет создавать два и более независимых сектора для моделирования разных форм поведения;

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 представлен общий вид фрагмента электродной платформы в разрезе.

На фиг. 2 представлены: вид фрагмента электродной платформы сверху, где видны контактные электроды и сквозные отверстия по их окружности (А); образец расположения фрагментов независимых секторов (Б).

На фиг. 3 представлен фрагмент электродной платформы с расположенной на контактных электродах лапой взрослой крысы Long Evans.

Создана электродная платформа для электроболевой стимуляции животных (см. фиг. 1 и 2А, Б), содержащая электродную поверхность (1), изготовленную из листа диэлектрика с нанесенными на него контактными электродами (4) в виде полусфер. Причем постоянный контакт обеспечивается множеством небольших контактных электродов (4 и более на лапу, в зависимости от размера животного) чередующейся полярности, из-за малых, по сравнению с лапой животного, размеров электродов невозможно найти положение тела, при котором отсутствует замыкание электрической цепи (фиг. 3).

Электродная поверхность (1) покрыта антикоррозийным покрытием (2), защищающим проводники (3), которые размещены непосредственно под антикоррозийным покрытием (2). По окружности каждого контактного электрода (4) выполнены сквозные отверстия (5), которые не позволяют попадающей на поверхность жидкости (например, урине) скапливаться и замыкать цепь (фиг. 2А).

Устройство обладает промышленной применимостью, промышленный образец изготовлен (фиг. 2Б и 3).

Электродная платформа работает следующим образом.

Электродная платформа помещается в камеру необходимых размеров и подключается к внешнему блоку управления. Лабораторное животное необходимо поместить на электродную поверхность (1) (см. фиг. 2А, Б), при этом предварительная обработка лап растворами или гелями для улучшения электропроводимости не требуется. Конструкция устройства обеспечивает контакт каждой лапы сразу с несколькими контактными электродами (4) (от 4 и более) за счет малого размера контактных электродов (см. фиг. 3). Параметры электрического тока регулируются с помощью блока управления. По завершению экспериментальной сессии животное вынимается из камеры, антикоррозийное покрытие допускает чистку платформы любым способом. В том числе допускается обработка растворами для нейтрализации запахов.

Таким образом, полезная модель обеспечивает расширение арсенала технических средств, предназначенных для электроболевой стимуляции, и позволяет за счет конструктивных элементов электродной платформы моделировать как простые «классические» формы пассивного и активного избегания, так и когнитивно сложные формы поведения для разных видов лабораторных животных мелких и средних размеров всех возрастов.

Электродная платформа для электроболевой стимуляции животных, содержащая электродную поверхность, отличающуюся тем, что она изготовлена из листа диэлектрика с нанесенными на него контактными электродами чередующейся полярности в виде полусфер и антикоррозийным покрытием, под которым размещены проводники, причем по окружности каждого контактного электрода выполнены сквозные отверстия, которые не позволяют попадающей на поверхность жидкости скапливаться и замыкать цепь.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к экспериментальной медицине и касается прогнозирования развития нефрита в индуцированной модели системной красной волчанки (СКВ). Способ заключается в том, что здоровым самкам мышам-гибридам (C57BL/6хDBA2)F1 внутрибрюшинно вводят липополисахарид в дозе 0,5 мкг/кг.
Изобретение относится к медицине, а именно к экспериментальной хирургии. Используют устройство для травмы мелких лабораторных животных по механизму «удар», а именно травмирующего воздействия груза массой 425 г, который падает с высоты 28 см и передает свою энергию на переднюю брюшную стенку лабораторной крысе массой 360-390 г, находящейся в положении лежа на спине с ориентацией центра ударной площадки диаметром 3,5 см на 5 мм правее и выше кончика мечевидного отростка.

Изобретение относится к медицине, а именно к экспериментальной медицине. Вводят раствор капсаицина.

Изобретение относится к области ветеринарии и может быть использовано для изучения морфологии головного мозга животных. Для этого способ изготовления рельефных слепков коры и ствола головного мозга животных включает герметизацию полости обезжиренного, очищенного и высушенного черепа и заполняют ее, используя пластмассу холодной полимеризации типа порошок-жидкость в пропорции 1 часть порошка:1 часть жидкости.
Изобретение относится к медицине, в частности к экспериментальной фармакологии, акушерству и гинекологии. Способ включает моделирование гестоза внутрибрюшинным введением N-нитро-L-аргинин метилового эфира в дозе 25 мг/кг/сут в течение 7 суток лабораторной крысе на 13-14-е сутки беременности.
Изобретение относится к экспериментальной медицине и касается моделирования послеоперационных гнойно-воспалительных осложнений. Для этого крысе под эфирным наркозом при соблюдении правил асептики и антисептики создают срединную рану живота.

Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано для ускорения восстановления количества эритроцитов и гемоглобина у крыс после кровопотери, являющейся моделью постгеморрагической анемии.

Изобретение относится к медицине, а именно к психиатрии и наркологии. Регистрируют электроэнцефалограмму (ЭЭГ), с электродов, расположенных по международной системе 10/20, определяют совокупность распределения средних значений мощности ЭЭГ ритмов в следующих частотных диапазонах: 14-20 Гц (бета 1), 21-30 Гц (бета 2), 11-20 Гц (альфа 2), 5,0-7,0 Гц (тета) и 1,0-4,0 Гц (дельта).

Изобретение относится к экспериментальной медицине, в частности к экспериментальной онкологии, и может быть использовано для прогнозирования роста опухоли в эксперименте.

Изобретение относится к экспериментальной медицине, а именно к экспериментальной токсикологии и гепатологии, и касается моделирования цирроза печени. Для этого проводят внутрижелудочное введение лабораторным животным в течение 3-х недель, через день, 40% этанола в дозе 3 г/кг.

Изобретение относится к медицине, а именно к экспериментальной кардиологии. Для моделирования хронической тромбоэмболической легочной гипертензии (ХТЛГ) крысе внутривенно вводят эмболизирующие частицы в виде аутологичных тромбов, инкапсулированные в альгинатные микрокапсулы диаметром 130-400 мкм с соотношением по объему тромбов и альгината натрия от 1:7 до 1:3 в количестве 200-250 мкл микрокапсул не менее 4 раз с интервалом не менее 2 дней. Способ позволяет наиболее полно воспроизвести патогенетические процессы при формировании ХТЛГ, обеспечивая у лабораторных животных патофизиологические и структурные изменения сосудистого русла легких, соответствующие ХТЛГ. 7 ил., 3 пр.

Изобретение относится к медицине, а именно к экспериментальной медицине, клеточной биологии. В качестве стимулятора веса плода в организм беременной крысы на 9 или 10 или 11 день беременности однократно вводят подкожно в область каждого из сосков молочной железы 100 мкл суспензии клеток-мононуклеаров пуповинной крови человека, содержащей 6.9 миллиона клеток. При этом общее количество инъецированных клеток должно составить 69 миллионов клеток пуповинной крови человека в объеме 1000 мкл. Способ позволяет расширить арсенал действующих средств для стимуляции веса плодов в эксперименте и в клинической практике после получения разрешения на клиническое применение данного способа, а также исключить использование наркоза у беременной женщины на ранних сроках ее беременности. 1 табл.

Изобретение относится к медицине, а именно к способам моделирования гиперестезии твердых тканей зуба, и предназначено для использования в экспериментальной стоматологии, для создания и последующего изучения безопасности воздействия лекарственных препаратов на твердые ткани зубов. Используют удаленные по ортогнатическим показаниям и без патологических изменений зубы. Фиксируют их в силиконовый оттискный материал. Наносят отбеливающий гель на основе 35% перекиси водорода слоем 2-3 мм. С помощью лампы, сочетающей в себе светодиодный и галогеновый свет, производят активацию отбеливающего геля в течение 10 минут двукратно. Способ позволяет получить значительные патологические изменения различной морфологии в твердых тканях зубов, характерные для патологической анатомии гиперестезии зубов. 2 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к способам моделирования гиперестезии твердых тканей зуба, и предназначено для использования в экспериментальной стоматологии, для создания и последующего изучения безопасности воздействия лекарственных препаратов на твердые ткани зубов. Используют удаленные по ортогнатическим показаниям и без патологических изменений зубы. Фиксируют их в силиконовый оттискный материал. Наносят отбеливающий гель на основе 35% перекиси водорода слоем 2-3 мм. С помощью лампы, сочетающей в себе светодиодный и галогеновый свет, производят активацию отбеливающего геля в течение 10 минут двукратно. Способ позволяет получить значительные патологические изменения различной морфологии в твердых тканях зубов, характерные для патологической анатомии гиперестезии зубов. 2 ил.

Изобретение относится к биомедицинской технике и может быть использовано в физиологических, биологических, психофизиологических, фармакологических экспериментах с использованием лабораторных животных при исследовании процессов памяти, научения, принятия решений в норме и патологии, а также методов воздействия на них. Электродная платформа для электроболевой стимуляции животных содержит электродную поверхность. Причем она изготовлена из листа диэлектрика с нанесенными на него контактными электродами чередующейся полярности в виде полусфер и антикоррозийным покрытием, под которым размещены проводники. По окружности каждого контактного электрода выполнены сквозные отверстия, которые не позволяют попадающей на поверхность жидкости скапливаться и замыкать цепь. Изобретение обеспечивает расширение арсенала технических средств, предназначенных для электроболевой стимуляции, и моделирование как простых «классических» форм пассивного и активного избегания, так и когнитивно сложных форм поведения для разных видов лабораторных животных мелких и средних размеров всех возрастов. 4 ил.

Наверх