قفس جوندگان بی‌سیم و آزادانه به دانشمندان کمک می‌کند داده‌های قابل اعتمادتری جمع‌آوری کنند

قفس جوندگان بی‌سیم و آزادانه به دانشمندان کمک می‌کند داده‌های قابل اعتمادتری جمع‌آوری کنند
قفس جوندگان بی‌سیم و آزادانه به دانشمندان کمک می‌کند داده‌های قابل اعتمادتری جمع‌آوری کنند
Anonim

به جای ساختن تله موش بهتر، محققان موسسه فناوری جورجیا قفس بهتری برای موش ساخته اند. آنها سیستمی به نام EnerCage (قفس پرانرژی) برای آزمایش های علمی در بیداری ایجاد کرده اند که آزادانه با حیوانات کوچک رفتار می کنند. این دستگاه به صورت بی سیم دستگاه های الکترونیکی و حسگرهایی را که به طور سنتی در آزمایش های تحقیقاتی جوندگان مورد استفاده قرار می گرفتند، اما بدون استفاده از سیم های متصل یا باتری های حجیم تغذیه می کند. هدف آنها ایجاد محیطی طبیعی در داخل قفس تا حد امکان برای موش ها و موش ها است تا دانشمندان به نتایج ثابت و قابل اعتمادی دست یابند.سیستم EnerCage همچنین از فناوری بازی ویدیویی کینکت مایکروسافت برای ردیابی حیوانات و شناسایی فعالیت‌های آن‌ها استفاده می‌کند و فرآیندی را خودکار می‌کند که معمولاً محققان را ملزم می‌کند بایستند و مستقیماً جوندگان را مشاهده کنند یا ساعت‌های بی‌شماری از فیلم‌های ضبط شده را تماشا کنند تا نحوه واکنش آنها به آزمایش‌ها را مشخص کنند..

سیستم قفس با انرژی بی سیم در این ماه در کنفرانس بین المللی IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) در اورلاندو، فلوریدا ارائه شد.

Georgia Tech EnerCage با نوارهایی از فویل‌های مسی پیچیده شده است که می‌توانند به طور القایی قفس و وسایل الکترونیکی کاشته شده در یک یا چند حیوان درون قفس را تغذیه کنند. به دلیل ارتباط بی سیم و انتقال نیرو، این سیستم می تواند به طور نامحدود کار کند و داده ها را بدون دخالت انسان جمع آوری کند.

میثم قوانلو، دانشیار دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر که این آزمایش را توسعه داده است، گفت: «همیشه بهتر است یک حیوان را در شرایط طبیعی خود با حداقل بار یا استرس نگه دارید تا کیفیت آزمایش بهبود یابد. EnerCage."هر چیزی که غیرعادی یا غیرطبیعی باشد ممکن است آزمایش را تحت تاثیر قرار دهد، مهم نیست چه آزمایشی در هر زمینه ای انجام می شود. این شامل گرفتن حیوان برای اتصال یا جدا کردن سیم، تعویض باتری یا انتقال آن از یک قفس به قفس دیگر است."

قوانلو از چهار سیم پیچ مسی تشدید کننده برای ایجاد یک میدان مغناطیسی همگن در داخل قفس استفاده می کند. مکانیزم کنترل توان حلقه بسته داخلی، نیروی کافی برای جبران تمام فعالیت‌های سوژه حیوانات، چه در حالت ایستاده، خمیده یا راه رفتن در اطراف قفس، تامین می‌کند. سر استیج کوچک حیوان نیز با رزوناتورها پیچیده شده است تا نیرو را به سیم پیچ گیرنده برساند.

Kinect حدود سه فوت بالاتر از قفس آویزان است. این دوربین دارای یک دوربین با وضوح بالا، یک دوربین عمق مادون قرمز و چهار میکروفون برای ضبط و تجزیه و تحلیل رفتار حیوانات است. می تواند هم یک تصویر دو بعدی با وضوح بالا از محل موش و هم یک تصویر سه بعدی که وضعیت بدن آن را مشخص می کند، بگیرد.

"ما در حال ساخت الگوریتم های کامپیوتری هستیم تا مشخص کنیم که آیا حیوان ایستاده، نشسته، خواب، نظافت، غذا خوردن، نوشیدن یا هیچ کاری انجام نمی دهد. ما امیدواریم با اجازه دادن به ماشین‌ها برای انجام کارهای روزمره و تکراری که اکنون به انسان محول شده است، هزینه‌های گران قیمت توسعه داروها و تجهیزات پزشکی جدید را کاهش دهیم. تیم جورجیا Tech با همکاری دانشگاه اموری کار می کند و امیدوار است بر اثربخشی بالینی تحریک عمیق مغز (DBS) تأثیر بگذارد. تعداد فزاینده ای از آزمایشات بالینی از DBS برای درمان اختلالات سیستم عصبی مرکزی مانند بیماری پارکینسون، افسردگی و اختلال وسواس فکری-اجباری استفاده می کنند. مکانیسم‌های سلولی که به اثربخشی بالینی DBS کمک می‌کنند تا حد زیادی ناشناخته باقی می‌مانند.

دونالد (تیگ) رینی از Emory و تیم تحقیقاتی اش از مدل های جوندگان آزادانه در حال حرکت برای بررسی اثرات DBS بر مدارهای عصبی که تصور می شود در افسردگی مختل می شوند استفاده می کنند. آنها سیستم EnerCage را آزمایش کرده اند.

"نیاز به استفاده از هد استیج متصل برای ثبت داده های عصبی و اعمال DBS مانع از پیشرفت در این زمینه شده است." علوم پایه. ما از طریق آزمایش بتا سیستم EnerCage در مورد چگونگی به حداکثر رساندن کاربرد سیستم برای کاربردهای رفتاری مختلف، بازخورد انتقادی ارائه کردیم. ما متوجه شدیم که یک مزیت کلیدی سیستم EnerCage این است که به محققان امکان می دهد DBS مزمن را انجام دهند و مرتبط را ردیابی کنند. تغییرات رفتاری برای روزها، اگر نه هفته ها، بدون ایجاد مزاحمت برای حیوانات آزمایشی."

تا کنون، Rainnie می گوید، این امکان پذیر نبوده است، و برای درک مزایای بلند مدت DBS در بیماران کلیدی است.

گام‌های بعدی در Georgia Tech طراحی ایمپلنت‌های سازگار با EnerCage، مانند یکی برای تحویل دارو، و گسترش سیستم به شبکه‌ای از ده‌ها قفس است که می‌تواند داده‌ها را از چندین حیوان به طور همزمان جمع‌آوری کند.

موضوع محبوب