引言

跑步機作為一種先進的運動系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于嚙齒類動物的強迫訓(xùn)練研究中。其結(jié)構(gòu)設(shè)計的簡約性使得實驗者能夠輕松調(diào)節(jié)跑道帶的速度和傾斜度，以適應(yīng)不同的實驗需求。

跑步機不僅是一個評估運動和訓(xùn)練對身體健康影響的工具，更是研究認知健康（Hwang等，2016）和心理健康（Costa等，2012）的重要平臺。特別是在多跑道跑步機系統(tǒng)中，實驗者可以同時觀察不同治療組的表現(xiàn)，從而更全面地了解各種因素對動物運動能力的影響。此外，跑步機還被廣泛應(yīng)用于身體疲勞（Dougherty、Springer和Gershengorn，2016）的研究，以及受傷后運動和行動功能恢復(fù)情況（English、Wilhelm和Sabatier，2011）的評估。

一、實驗原理

小動物跑步機實驗的核心原理是通過強迫動物在跑步機上運動，觀察并記錄其運動表現(xiàn)，從而評估不同因素對動物身體健康、認知健康以及心理健康的影響。跑步機的速度和傾斜度可以根據(jù)實驗需求進行靈活調(diào)節(jié)，以模擬不同的運動強度和難度。同時，通過電擊網(wǎng)或其他激勵方式，可以確保動物在跑步過程中保持持續(xù)的運動狀態(tài)。

二、設(shè)備

小動物跑步機（動物實驗跑臺）是實驗的核心設(shè)備，適用于大、小鼠等嚙齒類動物。該設(shè)備設(shè)計精巧，操作簡便，所有參數(shù)設(shè)置均可通過儀器上的觸摸屏完成。觸摸屏不僅能夠?qū)崟r監(jiān)測實驗進度，顯示實驗結(jié)果，還方便實驗者實時觀察數(shù)據(jù)，及時修正實驗方案。

跑步機的速度設(shè)定范圍廣泛，從1-60m/min，精度高達1mm/min，能夠滿足不同實驗需求。此外，跑步機還具備勻速模式、加速模式以及定角度坡道模式等多種選擇，使得實驗者可以根據(jù)具體實驗需求進行靈活設(shè)置。跑道可手動傾斜0-45°，以適應(yīng)不同的運動強度。

跑步機的另一大特色在于其電擊網(wǎng)格設(shè)計。當需要進行厭惡刺激時，可以對動物進行電擊，電擊范圍0-5mA，精度0.1mA。這種設(shè)計能夠確保動物在受到適度刺激的同時，不會受到過度的傷害。同時，設(shè)備還配備了專門用于設(shè)計實驗方案及管理實驗數(shù)據(jù)的軟件，使得實驗過程更加便捷、高效。

大小鼠通用跑步機，上海欣軟，型號XR-PT-10B

三、實驗方案

在實驗開始前，需要對跑步機裝置進行徹底的清潔，以防止任何殘留的刺激物影響受試者的表現(xiàn)。同時，需要確保裝置照明適當，并在不受干擾的環(huán)境中進行任務(wù)，以最大限度地減少外部刺激對表現(xiàn)的影響。

對于運動訓(xùn)練實驗，受試者無需進行任何預(yù)訓(xùn)練。但是，在運動訓(xùn)練之前，可以讓受試者熟悉跑步機和電擊網(wǎng)，以最大限度地減少新異刺激引起的壓力。運動訓(xùn)練和持續(xù)時間取決于調(diào)查類型。無論訓(xùn)練計劃如何，受試者都必須有適當?shù)男菹r間，以防止肌肉疲勞。

3.1 預(yù)訓(xùn)練

預(yù)訓(xùn)練的目的是讓受試者熟悉跑步機和電擊網(wǎng)，減少新異刺激引起的壓力。具體步驟如下：

關(guān)閉跑步機，將受試者放在跑步機的傳送帶上。

立即打開電擊網(wǎng)，但此時不啟動跑步機。

讓受試者在不受限制的情況下探索跑道（至少1至3分鐘），直到它探索了整個跑道并/或至少受到一次電擊。

探索結(jié)束后，啟動跑步機，緩慢增加速度，直到跑道開始移動。

確保受試者在移動而不是向電擊網(wǎng)移動；如果沒有移動，請用鋼絲刷輕拍或用尾巴輕撓來鼓勵它。

繼續(xù)緩慢增加速度（最高可達10米/分鐘），并在10分鐘后停止跑步機。

讓受試者在返回籠子前再次探索跑道。

在接下來的訓(xùn)練中，可以逐漸增加速度增量，進行15分鐘的訓(xùn)練。根據(jù)需要重復(fù)此過程，直到受試者能夠穩(wěn)定地在跑步機上運動。

3.2 疲勞測試

疲勞測試的目的是評估受試者在持續(xù)運動下的疲勞程度。具體步驟如下：

將受試者放在跑步機上，并立即打開電擊網(wǎng)。

以預(yù)定的速度啟動跑步機并開始觀察。

逐漸增加跑道的速度，直到受試者表現(xiàn)出明顯的疲勞跡象。

如果受試者在靠近電擊區(qū)或位于電擊網(wǎng)（疲勞區(qū)）的一個身體長度的區(qū)域內(nèi)停留超過5秒，則將其移除。

除非移除符合移除標準的受試者，否則不要中斷測試。

在測試過程中，需要密切觀察受試者的運動狀態(tài)、呼吸頻率以及身體姿勢等指標，以評估其疲勞程度。

四、測試流程

實驗準備：確保跑步機裝置清潔、照明適當，并設(shè)置好實驗參數(shù)。

受試者準備：將受試者放入跑步機傳送帶上，并讓其熟悉環(huán)境。

啟動跑步機：根據(jù)實驗需求選擇合適的速度模式和傾斜度，啟動跑步機。

觀察記錄：密切觀察受試者的運動狀態(tài)，并記錄跑步時間、行進距離、達到的最大速度等指標。

施加刺激：根據(jù)實驗需求，在適當?shù)臅r候施加厭惡刺激（如電擊）。

結(jié)束實驗：當受試者達到疲勞狀態(tài)或?qū)嶒灂r間結(jié)束時，停止跑步機并移除受試者。

數(shù)據(jù)處理：將實驗數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件進行分析處理，得出實驗結(jié)果。

五、測試指標

小動物跑步機實驗的主要測試指標包括：

跑步時間：受試者在跑步機上持續(xù)運動的時間。該指標能夠反映受試者的耐力水平以及運動能力。

行進距離：受試者在跑步機上跑過的總距離。該指標能夠直觀地反映受試者的運動能力和運動強度。

達到的最大速度：受試者在跑步過程中達到的最高速度。該指標能夠反映受試者的爆發(fā)力以及運動能力上限。

厭惡刺激的次數(shù)：在實驗過程中施加厭惡刺激的次數(shù)。該指標能夠反映受試者對厭惡刺激的耐受程度以及運動訓(xùn)練的效果。

在跑道上的平均位置：受試者在跑步過程中在跑道上的平均位置。該指標能夠反映受試者的運動軌跡以及運動穩(wěn)定性。

疲勞/力竭時間：受試者達到疲勞或力竭狀態(tài)所需的時間。該指標能夠反映受試者的耐力水平以及運動能力極限。

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