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斑马鱼呼吸测量及游泳测试系统在湖南大学体育学院投入运行

斑马鱼呼吸测量及游泳测试系统在湖南大学体育学院投入运行

 

近日,北京易科泰生态技术有限公司为湖南大学体育学院安装培训了斑马鱼呼吸测量及游泳测试系统。该系统兼具基于溶解氧的代谢率测量功能和游泳速度测量、游泳训练的功能,体育学院相关课题组将使用该系统开展斑马鱼运动能力的相关研究。

 

 

呼吸测量功能借助于高时间分辨率、零氧耗、稳定性强的荧光光纤氧气测量技术,采用间歇式的呼吸测量方法,在封闭式测量结束后,通过水泵对呼吸室内的氧气进行补充,保证了水生动物在呼吸室内正常呼吸,因而能做到长时间不间断的测量。

游泳速度测量功能依靠可电脑远程调控的马达来改变水流速度实现。水流速度的控制计算机化,足以达到实验要求的准确性。该系统能够实现水流速度的校准、转换、校正和控制,单位和方式任选(如以BL/sec为单位的游泳速度),可对Solid Blocking效应(鱼等水生动物自身阻碍水流引起的水流速度变化)进行校正,并且能够创建自动化的用户自定义程序。

 

 

系统配套软件AutoResp不仅提供了数据记录、分析、可视化的功能,而且提供了传感器部分的校准功能。下图分别展示了安装过程中利用染料对流速进行校准和利用气泵对溶解氧的饱和点进行校准。

 

 

 

AutoResp软件将各个数据进行了图形的可视化处理,可直观的看到溶解氧浓度、耗氧率(MO2)及相关系数、温度、水流速度、游泳速度,并将各个计算参数的相关性曲线进行展示。

 

斑马鱼呼吸测量及游泳测试系统被广泛地应用于体育医学、生物医学、生态毒理学等领域。

例如,著名的卡罗琳学院的神经科学系在2018年PANS杂志上发表了题为《Adult spinal motoneurons change their neurotransmitter phenotype to control locomotion》的文章,文中使用了5L的游泳室测量了成年斑马鱼的临界游泳速度Ucrit,并利用该系统对其进行游泳训练,用以研究脊髓运动神经元如何通过改变神经元递质表型控制运动。

 

 

又如加拿大萨省大学毒理学中心的Thomas和Janz使用170mL的Mini游泳室测量了过量蛋硒(Egg Se,在饮食的主要化学形态为硒蛋氨酸)对F1代成年斑马鱼游泳能力和代谢能力的持续影响。研究发现过量蛋硒会损伤其游泳能力,增加其耗氧和代谢率。进一步的基于蛋硒毒性阈值的物种敏感度分布研究揭示了斑马鱼是目前最为敏感的物种,因此是研究鱼类早期生活史阶段硒诱导毒性机制的绝佳实验室模型。该论文发表在2015年的《Environmental science & technology》杂志(1区,IF = 6.653@ 2017-2018),题目为《Developmental and persistent toxicities of maternally deposited selenomethionine in zebrafish (Danio rerio)》。

 

 

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