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斑馬魚呼吸測量及游泳測試系統(tǒng)技術介紹及其應用案例

瀏覽次數(shù)：7105　發(fā)布日期：2019-6-4　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

近日，北京易科泰生態(tài)技術有限公司為湖南大學體育學院安裝培訓了斑馬魚呼吸測量及游泳測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)兼具基于溶解氧的代謝率測量功能和游泳速度測量、游泳訓練的功能，體育學院相關課題組將使用該系統(tǒng)開展斑馬魚運動能力的相關研究。

呼吸測量功能借助于高時間分辨率、零氧耗、穩(wěn)定性強的熒光光纖氧氣測量技術，采用間歇式的呼吸測量方法，在封閉式測量結束后，通過水泵對呼吸室內的氧氣進行補充，保證了水生動物在呼吸室內正常呼吸，因而能做到長時間不間斷的測量。
游泳速度測量功能依靠可電腦遠程調控的馬達來改變水流速度實現(xiàn)。水流速度的控制計算機化，足以達到實驗要求的準確性。該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)水流速度的校準、轉換、校正和控制，單位和方式任選（如以BL/sec為單位的游泳速度），可對Solid Blocking效應（魚等水生動物自身阻礙水流引起的水流速度變化）進行校正，并且能夠創(chuàng)建自動化的用戶自定義程序。

系統(tǒng)配套軟件AutoResp不僅提供了數(shù)據(jù)記錄、分析、可視化的功能，而且提供了傳感器部分的校準功能。下圖分別展示了安裝過程中利用染料對流速進行校準和利用氣泵對溶解氧的飽和點進行校準。

AutoResp軟件將各個數(shù)據(jù)進行了圖形的可視化處理，可直觀的看到溶解氧濃度、耗氧率（MO2）及相關系數(shù)、溫度、水流速度、游泳速度，并將各個計算參數(shù)的相關性曲線進行展示。

斑馬魚呼吸測量及游泳測試系統(tǒng)被廣泛地應用于體育醫(yī)學、生物醫(yī)學、生態(tài)毒理學等領域。
例如，（應用案例1）著名的卡羅琳學院的神經科學系在2018年PANS雜志上發(fā)表了題為《Adult spinal motoneurons change their neurotransmitter phenotype to control locomotion》的文章，文中使用了5L的游泳室測量了成年斑馬魚的臨界游泳速度Ucrit，并利用該系統(tǒng)對其進行游泳訓練，用以研究脊髓運動神經元如何通過改變神經元遞質表型控制運動。

又如（應用案例2）加拿大薩省大學毒理學中心的Thomas和Janz使用170mL的Mini游泳室測量了過量蛋硒（Egg Se，在飲食的主要化學形態(tài)為硒蛋氨酸）對F1代成年斑馬魚游泳能力和代謝能力的持續(xù)影響。研究發(fā)現(xiàn)過量蛋硒會損傷其游泳能力，增加其耗氧和代謝率。進一步的基于蛋硒毒性閾值的物種敏感度分布研究揭示了斑馬魚是目前最為敏感的物種，因此是研究魚類早期生活史階段硒誘導毒性機制的絕佳實驗室模型。該論文發(fā)表在2015年的《Environmental science & technology》雜志（1區(qū)，IF = 6.653@ 2017-2018），題目為《Developmental and persistent toxicities of maternally deposited selenomethionine in zebrafish (Danio rerio)》。