前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的動(dòng)物行為學(xué)的研究主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
所謂數(shù)學(xué)模型,是指由字母、數(shù)字和其他數(shù)學(xué)符號(hào)構(gòu)成的等式或不等式,或用圖表、圖像、框圖、數(shù)理邏輯等來描述系統(tǒng)的特征及其內(nèi)部或外部聯(lián)系的模型。在教學(xué)實(shí)踐中,數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)過程可以滲透于數(shù)與代數(shù)、空間與圖形等教學(xué)內(nèi)容中,尤其是,在數(shù)學(xué)綜合運(yùn)用中,模型建構(gòu)有著至關(guān)重要的作用。同時(shí),數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)總是與數(shù)學(xué)探究活動(dòng)聯(lián)系在一起的,如何引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建基于數(shù)學(xué)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的數(shù)學(xué)模型,值得我們進(jìn)行深入的思考。本文以“物體浸沒水中的體積問題”的教學(xué)為例,談一談自己的教學(xué)實(shí)踐與思考。
一、組織探究活動(dòng),獲得數(shù)學(xué)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)
史寧中教授認(rèn)為,“基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)是指學(xué)生直接或間接經(jīng)歷了活動(dòng)過程而獲得的經(jīng)驗(yàn)”。在教學(xué)“長方體與正方體體積”后,筆者發(fā)現(xiàn),雖然學(xué)生掌握了求長方體、正方體體積的方法,但是對(duì)體積公式的綜合運(yùn)用(如物體浸沒水中的問題),則顯得有些力不從心,例如:一個(gè)長方體玻璃魚缸,長25厘米,寬16厘米,高20厘米,在魚缸中放入一個(gè)棱長10厘米的正方體鐵塊,使它全部浸沒在水中,水面會(huì)上升多少厘米?學(xué)生普遍感覺解決此題有困難,因?yàn)樵谶@一問題情境中,正方體浸沒水中時(shí)存在一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程(即水面上升,總體積的變化),學(xué)生由于缺乏相應(yīng)的數(shù)學(xué)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn),難以把握情境中的各部分?jǐn)?shù)量間的關(guān)系。
要讓學(xué)生真正地理解和掌握物體浸沒水中的相關(guān)問題,就必須讓學(xué)生親歷這一變化過程,為此,教師可引導(dǎo)學(xué)生開展如下探究活動(dòng):
1.給每個(gè)小組準(zhǔn)備一個(gè)長方體容器,一個(gè)雞蛋,引導(dǎo)學(xué)生思考,想要測(cè)得雞蛋的體積,可以怎么做?
2.學(xué)生分小組進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行交流匯報(bào)。
在探究活動(dòng)中,學(xué)生通過參與數(shù)學(xué)活動(dòng),經(jīng)歷“做數(shù)學(xué)”的過程和思考的過程,從而將探究“物體浸沒水中”問題的經(jīng)歷變成了數(shù)學(xué)活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)。
二、引領(lǐng)數(shù)學(xué)思考,提煉構(gòu)建數(shù)學(xué)模型
《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出,教師要引導(dǎo)學(xué)生從已有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā),讓學(xué)生親身經(jīng)歷將實(shí)際問題抽象成數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行解釋與應(yīng)用的過程。
在“物體浸沒水中的體積問題”的教學(xué)中,教師可以引導(dǎo)學(xué)生借助圖形展開觀察、分析、概括、提煉等一系列數(shù)學(xué)思考活動(dòng):1.將雞蛋浸沒于水中后,雞蛋的體積相當(dāng)于哪一部分水的體積?2.上升部分水的體積與長方體容器有什么聯(lián)系,你怎樣計(jì)算上升水的體積?3.如果放入的物體是一個(gè)馬鈴薯或其他不規(guī)則物體,你能用一個(gè)公式表示如何計(jì)算它的體積嗎?4.除了將雞蛋浸沒水中,求上升的水的體積外,我們還可以怎樣測(cè)得雞蛋的體積?
通過思考與交流,學(xué)生不僅發(fā)現(xiàn)雞蛋體積的測(cè)量方法,還在分析思考中發(fā)現(xiàn)了這一方法的普遍適用性,抽象出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型V雞蛋=V上升。而“還可以怎樣測(cè)得雞蛋的體積”則引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)學(xué)模型的拓展。
三、變換問題情境,把握模型內(nèi)在結(jié)構(gòu)
事實(shí)上,學(xué)生通過對(duì)某一個(gè)問題情境活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的分析概括,初步地建構(gòu)數(shù)學(xué)模型,這樣的模型顯然有一定的局限性。 如在“物體浸沒水中的體積問題”的教學(xué)中,教師可設(shè)計(jì)如下兩個(gè)變式問題,讓學(xué)生繼續(xù)探究,進(jìn)而逐步把握數(shù)學(xué)模型的內(nèi)在結(jié)構(gòu):
1.在一個(gè)棱長10厘米的正方體容器中,放入一個(gè)長5厘米、寬4厘米的長方體鐵塊,使其完全浸沒后,水面上升0.6厘米,求長方體鐵塊的高。
2.-個(gè)長方體玻璃容器,從里面量,長和寬均為2分米,高是3.5分米。向容器中倒入6升的水,再將一個(gè)蘋果浸沒水中。這時(shí)量得水深是1.55分米。這個(gè)蘋果的體積是多少?
在上述兩個(gè)變式的問題情境中,學(xué)生發(fā)現(xiàn),無論情境中的條件怎樣變化,鐵塊或蘋果的體積始終等于上升部分水的體積。這樣,學(xué)生也就在變式訓(xùn)練中把握了數(shù)學(xué)模型的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。
動(dòng)物行為語言就是肢體語言,比如狗搖尾巴表示歡喜,夾著尾巴表示恐懼。
動(dòng)物行為學(xué)研究的對(duì)象包括動(dòng)物的溝通行為、情緒表達(dá)、社交行為、學(xué)習(xí)行為、繁殖行為等。 由于動(dòng)物行為學(xué)對(duì)于動(dòng)物學(xué)習(xí)和認(rèn)知等方面的研究,以及與神經(jīng)科學(xué)的相關(guān)性,它對(duì)心理學(xué)、教育學(xué)等學(xué)科產(chǎn)生一定的影響。
(來源:文章屋網(wǎng) )
關(guān)鍵詞:帕金森病;大鼠;6-羥基多巴胺
帕金森病(PD)是常見的中老年人中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病,其病因及發(fā)病機(jī)制目前尚不清楚, 研究認(rèn)為可能與遺傳、環(huán)境因素、線粒體功能障礙、興奮性氨基酸、氧化應(yīng)激、過多的自由基形成及神經(jīng)生長因子缺乏等有關(guān),是多種機(jī)制協(xié)同作用的結(jié)果[1-2]。偏側(cè)6-OHDA損毀模型是目前使用最多的PD動(dòng)物模型之一,其在癥狀、病理、生化方面的表現(xiàn)與人類PD有不少相似之處,但該模型的損傷程度因6-OHDA的劑量、濃度、注射位點(diǎn)不同而存有爭(zhēng)議,特別是對(duì)損傷早期大鼠行為學(xué)方面的觀察比較缺乏。本實(shí)驗(yàn)通過觀察6-OHDA損傷早期PD大鼠行為學(xué)及黑質(zhì)部位組織學(xué)的變化特點(diǎn),驗(yàn)證損傷早期PD大鼠模型的穩(wěn)定性及可靠性。
1資料與方法
1.1一般資料 選用健康雄性SD大鼠40只, 體重 250~300 g,由南通大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。6-OHDA、抗壞血酸干粉劑、鹽酸阿樸嗎啡(apomorphine)、抗酪氨酸羥化酶(tyrosine hydroxylase, TH)抗體均購于Sigma公司。
1.2方法
1.2.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組 40只SD大鼠隨機(jī)分為三組:①空白對(duì)照組(n=8);②6-OHDA模型組(n=24):分為24 h組(n=8)、7 d組(n=8)和28 d組(n=8)3個(gè)亞組;③假手術(shù)組(n=8)。
1.2.2動(dòng)物模型 模型組大鼠用復(fù)合麻醉劑(含戊巴比妥鈉、丙二醇、硫酸鎂等,0.25 mL/100 g體重)腹腔注射麻醉,待大鼠后肢回縮反射及角膜反射消失后,將其頭部水平位固定在腦立體定位儀上,剪除顱頂鼠毛,碘酒、酒精消毒皮膚,沿中線切開一長約2cm切口,充分暴露前囟,參照Paxinos & Watson(1996)《大鼠腦立體定位圖譜》確定左側(cè)前腦內(nèi)側(cè)束(mfb)三維坐標(biāo)位置,選取mfb區(qū)坐標(biāo):前囟后2.8 mm,中線左側(cè)2.0 mm,硬膜下8.2 mm。根據(jù)注射位點(diǎn)確定鉆顱部位,手術(shù)刀尖小心鉆開一直徑約2 mm顱骨孔,微量進(jìn)樣器緩慢進(jìn)針至靶點(diǎn),留針10 min,以9 ng/s的速度注入2 μg/μL 6-OHDA 4 μL(含0.02%抗壞血酸),注射完畢后留針5min,以1mm/min的速度退針。手術(shù)完畢,用明膠海綿堵塞顱骨孔,適量青霉素涂敷創(chuàng)口,消毒縫合皮膚,放回籠中飼養(yǎng)。并于24 h、7 d、28 d分別檢測(cè)大鼠行為學(xué)和組織學(xué)的改變。假手術(shù)組同法予含0.02%抗壞血酸的生理鹽水4 μL,空白對(duì)照組不作任何處理。
1.2.3行為學(xué)檢測(cè)
1.2.3.1跨步調(diào)節(jié)試驗(yàn)[3] 將大鼠身體的后半部分拖起 ,并使大鼠身體重量僅由一側(cè)前肢支撐 ,記錄10s內(nèi)大鼠這一前肢走步次數(shù) ,然后同法檢測(cè)另一前肢的情況,以損傷對(duì)側(cè)前肢行走次數(shù)所占比例(損傷對(duì)側(cè)前肢行走次數(shù)/(損傷對(duì)側(cè)前肢行走次數(shù)+損傷側(cè)前肢行走次數(shù)))為評(píng)價(jià)指標(biāo)。
1.2.3.2姿勢(shì)不對(duì)稱性試驗(yàn)[4] 握住鼠尾的中后部將其提起,懸空于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上方約10 cm處,使大鼠頭向下處于垂直狀態(tài), 以其偏離垂直軸不超過10°為垂直位(標(biāo)準(zhǔn)位),記錄大鼠頭或上身左右擺動(dòng)的情況,以擺動(dòng)偏離垂直位并再返回到垂直位記數(shù)為1次。觀察45 s內(nèi)大鼠頭或身體轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和次數(shù),以向損傷對(duì)側(cè)擺動(dòng)的次數(shù)所占比例(損傷對(duì)側(cè)擺動(dòng)的次數(shù)/(損傷對(duì)側(cè)擺動(dòng)的次數(shù)+損傷側(cè)擺動(dòng)的次數(shù)))為評(píng)價(jià)指標(biāo)。
1.2.3.3阿撲嗎啡誘發(fā)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn) 模型組分別于術(shù)后24 h、7 d、28 d于動(dòng)物腹腔內(nèi)注射阿撲嗎啡0.5 mg/Kg 誘發(fā)大鼠向右側(cè)(健側(cè))旋轉(zhuǎn),于阿撲嗎啡注射后5 min開始記錄,持續(xù)記錄30 min。以24 h誘發(fā)旋轉(zhuǎn)次數(shù)210次/30 min為合格模型。
1.2.4組織學(xué)檢測(cè)
1.2.4.1動(dòng)物灌注、固定、取材、切片 各組大鼠在最后一次行為學(xué)檢測(cè)后,用復(fù)合麻醉劑麻醉,剪開大鼠胸腔,經(jīng)主動(dòng)脈快速灌注生理鹽水(37℃)150~200 mL沖洗,至大鼠肝臟發(fā)白,流出液基本無色為止。隨即灌注4%甲醛(4℃)先快速灌注 200 mL,再緩慢灌注300 mL,至頭與四肢均已發(fā)硬。斷頭取腦,置于4%甲醛,放4℃冰箱固定4 h,再依次置入20%及30%蔗糖磷酸鹽緩沖液內(nèi),存4℃冰箱至腦塊沉入瓶底。取中腦黑質(zhì)組織塊進(jìn)行冠狀連續(xù)冰凍切片,片厚20 μm。
1.2.4.2抗TH染色 作漂片SABC法染色,具體步驟依次為:冰凍切片用0.01 M(pH7.4)磷酸鹽緩沖液(PBS)漂洗3次,5 min/次。0.3% H2O2抑制內(nèi)源性過氧化物酶活性, 0.02 mol/L EDTA(95℃)復(fù)性(2 min),非免疫的正常羊血清,室溫下孵育30 min,抗TH抗體(1∶1000,抗體稀釋液稀釋),37℃孵育4 h, SABC試劑,室溫下孵育1 h, DAB顯色(陽性產(chǎn)物為棕黃色)。以上各步驟之間均以0.01M(PH7.4)PBS漂洗3次,5 min/次,正常羊血清與抗TH抗體孵育之間不漂洗。顯色后貼片,自然風(fēng)干,梯度酒精脫水,二甲苯透明,中性樹膠封片。
1.2.4.3 TH陽性神經(jīng)元記數(shù) 各組大鼠取包含黑質(zhì)致密部最明顯的中腦切片,在×100倍顯微鏡下計(jì)數(shù)兩側(cè)黑質(zhì)有完整細(xì)胞體的TH陽性細(xì)胞,計(jì)算左側(cè)與右側(cè)黑質(zhì)TH陽性細(xì)胞數(shù)的百分比(左側(cè)黑質(zhì)TH陽性細(xì)胞數(shù)/右側(cè)黑質(zhì)TH陽性細(xì)胞數(shù)×100% )。參照蔡文琴等[5]介紹的神經(jīng)細(xì)胞計(jì)數(shù)方法進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)。
1.2.5統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 數(shù)據(jù)結(jié)果均使用 SPSS13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。數(shù)據(jù)資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示。單因素方差分析進(jìn)行差異性檢驗(yàn),P
2結(jié)果
2.1行為學(xué)觀察 對(duì)照組及假手術(shù)組大鼠經(jīng)阿撲嗎啡誘發(fā)后無旋轉(zhuǎn)行為,也未出現(xiàn)非藥物誘發(fā)的行為學(xué)改變。模型組大鼠在注射6-OHDA后數(shù)小時(shí)即出現(xiàn)損毀側(cè)肢體動(dòng)作減少,身體重心偏向損毀側(cè),并出現(xiàn)身體向損毀側(cè)緩慢旋轉(zhuǎn),不能進(jìn)行直線或隨意爬行。
2.1.1跨步調(diào)節(jié)試驗(yàn) 對(duì)照組及假手術(shù)組大鼠兩側(cè)前肢10 s內(nèi)跨步次數(shù)基本相同,模型組大鼠在左側(cè)前腦內(nèi)側(cè)束注射6-OHDA后24 h跨步調(diào)節(jié)試驗(yàn)評(píng)分出現(xiàn)有意義減少,7 d及28 d評(píng)分進(jìn)一步減少,見表1。
2.1.2姿勢(shì)不對(duì)稱試驗(yàn) 在左側(cè)前腦內(nèi)側(cè)束注射6-OHDA后24 h,姿勢(shì)不對(duì)稱試驗(yàn)結(jié)果顯示模型組大鼠頭部和身體出現(xiàn)向右側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)有意義增加,7 d及28 d姿勢(shì)不對(duì)稱試驗(yàn)評(píng)分進(jìn)一步增加,對(duì)照組及假手術(shù)組大鼠頭部和身體向兩側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)大致相同,見表2。
2.1.3阿撲嗎啡誘發(fā)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn) 在注射6-OHDA后24 h,阿撲嗎啡腹腔注射誘發(fā)大鼠以右側(cè)后肢為支點(diǎn),首尾相接向右側(cè)旋轉(zhuǎn),30 min旋轉(zhuǎn)次數(shù)210次/30 min,對(duì)照組及假手術(shù)組大鼠未誘發(fā)出旋轉(zhuǎn)行為,見表3。
2.2組織學(xué)檢測(cè) 抗TH染色結(jié)果顯示,在左側(cè)前腦內(nèi)側(cè)束注射6-OHDA后24 h,大鼠左側(cè)黑質(zhì)TH陽性神經(jīng)元數(shù)目出現(xiàn)有意義減少,高倍鏡下見少部分神經(jīng)元出現(xiàn)胞體腫脹、核膜界限消失等變性征象,部分神經(jīng)軸突斷裂、錯(cuò)亂;7 d和28 d時(shí)大鼠左側(cè)黑質(zhì)TH陽性神經(jīng)元幾乎消失,殘留的TH神經(jīng)元表現(xiàn)出染色質(zhì)濃縮壞死現(xiàn)象,神經(jīng)軸突散在稀疏;模型組大鼠右側(cè)黑質(zhì)TH陽性神經(jīng)元數(shù)目同時(shí)也有部分減少;對(duì)照組及假手術(shù)組大鼠兩側(cè)黑質(zhì)TH陽性神經(jīng)元無明顯改變,見表4,圖1。
3討論
研究PD需要建立穩(wěn)定可靠的模型。6-OHDA是一種選擇性中樞兒茶酚胺能神經(jīng)元毒性物質(zhì),具有很強(qiáng)的呼吸鏈抑制作用,偏側(cè)6-OHDA損毀模型是目前使用最多的PD模型之一。1970年Ungerstedl[6]首先報(bào)道了應(yīng)用6-OHDA成功制備大鼠偏側(cè)PD模型,這種模型能夠在多巴胺能藥物的誘發(fā)下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)行為,以便于判斷模型成功與否。阿撲嗎啡是多巴胺(dopamine,DA)受體激動(dòng)劑,能夠引起該模型向健側(cè)旋轉(zhuǎn),這是由于損傷側(cè)紋狀體多巴胺含量下降,多巴胺D2受體代償性大量增加,且敏感性增高,出現(xiàn)超敏現(xiàn)象[7],此時(shí)應(yīng)用DA受體激動(dòng)劑使損傷側(cè)興奮作用占優(yōu)勢(shì)而產(chǎn)生向健側(cè)旋轉(zhuǎn)。
PD的神經(jīng)保護(hù)治療需要早期進(jìn)行,評(píng)估6-OHDA損傷早期大鼠行為學(xué)變化,可進(jìn)一步明確模型是否成功及神經(jīng)保護(hù)性治療是否有效。阿撲嗎啡誘發(fā)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)合非藥物誘發(fā)的行為學(xué)試驗(yàn),其評(píng)估結(jié)果更加有效、可靠[8]。在偏側(cè)前腦內(nèi)側(cè)束注射6-OHDA后數(shù)小時(shí),大鼠出現(xiàn)肢體動(dòng)作減少,身體重心偏向損毀側(cè),并出現(xiàn)身體向損毀側(cè)不自主旋轉(zhuǎn),不能進(jìn)行直線或隨意爬行,6-OHDA注射后24 h大鼠跨步調(diào)節(jié)試驗(yàn)和姿勢(shì)不對(duì)稱試驗(yàn)出現(xiàn)有意義改變,腹腔注射阿撲嗎啡后可誘導(dǎo)大鼠在原地向健側(cè)旋轉(zhuǎn),以健側(cè)后肢為支點(diǎn),首尾相接,形成環(huán)狀,但旋轉(zhuǎn)次數(shù)
偏側(cè)前腦內(nèi)側(cè)束注射6-OHDA后24 h大鼠出現(xiàn)行為學(xué)和組織學(xué)方面的變化,為檢測(cè)模型的穩(wěn)定性和可靠性,實(shí)驗(yàn)設(shè)立6-OHDA損傷后7d和28d組。結(jié)果顯示:大鼠行為學(xué)改變較24 h組更加顯著,阿撲嗎啡誘發(fā)旋轉(zhuǎn)次數(shù)>210次/30 min,符合成功PD模型標(biāo)準(zhǔn);7 d和28 d時(shí)大鼠左側(cè)黑質(zhì)TH陽性神經(jīng)元減少90%。偏側(cè)前腦內(nèi)側(cè)束注射6-OHDA后,損傷對(duì)側(cè)有部分DA能神經(jīng)元丟失,可能與藥物的滲透作用或經(jīng)血液循環(huán)等有關(guān)。
綜上所述,通過早期行為學(xué)檢測(cè),可為神經(jīng)保護(hù)性研究確立合格的PD模型,避免了藥物提前干預(yù)存在的藥物顯效與模型失敗之間的爭(zhēng)議。
參考文獻(xiàn):
[1]Cookson M R. The Biochemistry of Parkinson's Disease [J]. Annu Rev Biochem, 2005, 74: 29-52.
[2]Levy O A, Malagelada C, Greene LA. Cell death pathways in Parkinson's disease: proximal triggers, distal effectors, and final steps [J]. Apoptosis, 2009, 14: 478-500.
[3]Olsson M, Nikkhah G, Bentlage C, et al. Forelimb akinesia in the rat Parkinson model:differential effects dopamine agonists and nigral transplants assessed by a new stepping test [J]. J Neuroecience, 1995, 15(5-2): 3863-3875.
[4]Roghani M, Behzadi G, Baluchnejadmojarad T. Efficacy of elevated body swing testing the early model of Parkinson disease in rat [J]. Physiology & Behavior, 2002, 76(4-5): 507-510.
[5]蔡文琴,王泊沄.實(shí)用免疫細(xì)胞化學(xué)及核酸分子雜交技術(shù)[M].成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社,1994:180-191.
[6]Ugerstedl U, Arbuthnott G. Quantitative reording of rotational behavior in rats after 6-hydroxydopamine lesions of the nigrostriatal dopamine system [J]. Brain Res, 1970, 24: 485.
轉(zhuǎn)折始于顯微鏡的出現(xiàn)。
發(fā)現(xiàn)受體細(xì)胞
――信息的接收器
顯微鏡發(fā)明后,科學(xué)家終于能夠以前所未有的方式探索人和動(dòng)物的身體??茖W(xué)家們能夠直觀地看到感X器官的內(nèi)部構(gòu)造,眼球是他們探索感官的開端。列文虎克作為顯微鏡先驅(qū),于18世紀(jì)20年代首次觀察到了眼球背后的視桿細(xì)胞和錐狀細(xì)胞,這些都是眼睛感受光線的接收器。不過,一直到1834年才由德國解剖學(xué)家馬克斯?舒爾策對(duì)眼睛的細(xì)胞構(gòu)成進(jìn)行了描述,詳細(xì)說明了視網(wǎng)膜上大量視桿細(xì)胞和錐狀細(xì)胞的情況。
舒爾策是一個(gè)天才的解剖學(xué)家,他研究貓頭鷹、鼴鼠、蝙蝠和刺猬這些夜行動(dòng)物的視網(wǎng)膜,發(fā)現(xiàn)它們的錐狀細(xì)胞比人類少,而桿狀細(xì)胞則比較多;他由此推斷,桿狀細(xì)胞用來在昏暗的空間中感受光線,而錐狀細(xì)胞則用來感受顏色。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于當(dāng)時(shí)的感觀研究而言是一次飛躍:原來身體上有不同的細(xì)胞來接收不同類型的感觀信息,這些細(xì)胞被統(tǒng)稱為“受體細(xì)胞”。
后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn),所有哺乳動(dòng)物的眼球上都有桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞,因?yàn)樗鼈兣c人類都由恐龍時(shí)代的同一祖先進(jìn)化而來――一種體型較小、外形類似獾的原始有蹄獸。在漫長的進(jìn)化過程中,這種感覺系統(tǒng)在所有哺乳動(dòng)物身上留下來了,只是有所改進(jìn)。因此,人類與動(dòng)物的視覺器官都是以相同的方式工作:受體細(xì)胞接收到光子,形成電信號(hào)發(fā)送至大腦,讓我們“看見”。嗅覺和聽覺也與此類似。
通過顯微鏡分析各種動(dòng)物體內(nèi)的受體細(xì)胞的數(shù)量,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)人類的感觀系統(tǒng)配置與其他動(dòng)物相比其實(shí)很低調(diào)。例如,狗約有40倍于人類的嗅覺受體細(xì)胞,在某些種類中甚至達(dá)到了大約3億個(gè),而人的嗅覺細(xì)胞只有大約500萬個(gè)。因此,狗可以通過嗅覺偵察、癌細(xì)胞、臭蟲蛋和TNT。令人意想不到的是,蜜蜂也有如此靈敏的嗅覺。2014年,法國和克羅地亞的科學(xué)家飼養(yǎng)了一群“嗅探蜂”,訓(xùn)練它們將炸藥的氣味和糖相互關(guān)聯(lián),然后幫助企業(yè)在巴爾干半島尋找礦脈和地雷。
然而,即使像狗和蜜蜂這么出色的嗅覺,與鯊魚相比,就是小巫見大巫了。有些種類的鯊魚可以聞到海水中百萬分之一濃度的血,并以此為線索追蹤血液濃度最高的地方,找到獵物,完成捕獵行動(dòng)。
許多動(dòng)物都使用信息素,蠶蛾醇就是其中之一。1959年,蠶蛾醇被科學(xué)家發(fā)現(xiàn),化學(xué)制劑公司便將之用在農(nóng)作物害蟲防治上,減少農(nóng)藥的使用。把高濃度的蠶蛾醇噴灑到農(nóng)田里,使雄成蟲一直處于高濃度的性信息素包圍之中,以致無法定向找到雌蟲交尾,從而減少了下一代幼蟲的產(chǎn)生。
發(fā)現(xiàn)動(dòng)物超感能力
――從蝙蝠開始
當(dāng)生物學(xué)家們對(duì)受體細(xì)胞了解越來越透徹時(shí),他們發(fā)現(xiàn)蝙蝠另有高招。蝙蝠的眼睛太小,不能看清目標(biāo)。然而,它卻可以在夜間飛行,并且在飛行過程中捕食蛾子或蚊子。蝙蝠的超感秘密在20世紀(jì)40年代初由美國生物學(xué)家唐納德?格里芬和羅伯特?加蘭博斯揭開:蝙蝠可以發(fā)射超聲波,并根據(jù)回聲繪制一張3D地圖。格里芬將這一能力命名為“回聲定位”。從此,人類意識(shí)到,動(dòng)物能夠用人類所不具有的能力來感知這個(gè)世界。
格里芬與他的同事一起仔細(xì)研究和描述了蝙蝠的回聲定位系統(tǒng)如何獵食、如何在飛行途中分辨獵物種類,甚至如何感受到獵物在水面蕩起的漣漪。而這類研究成為了一門新的學(xué)科:神經(jīng)行為學(xué)。在神經(jīng)行為學(xué)的拓展下,人們發(fā)現(xiàn),使用回聲定位系統(tǒng)的動(dòng)物遠(yuǎn)不止蝙蝠一種,齒鯨、海豚、和某些種類的鳥類,如洞燕和油鴟都具有聲納探測(cè)能力。甚至有跡象表明,失明的人類也會(huì)使用這樣的技巧:讓舌頭發(fā)出喀噠聲,人體回聲定位器可以聽到并運(yùn)用回聲定位自己的路線。
【關(guān)鍵詞】 益智寧神口服液/藥理學(xué);抽動(dòng)—穢語綜合征/中藥療法;神經(jīng)遞質(zhì);疾病模型,動(dòng)物;大鼠;色譜法,高壓液相
抽動(dòng)—穢語綜合征(tourette syndrome,ts),又稱多發(fā)性抽動(dòng)癥,是一種兒童期發(fā)病的慢性神經(jīng)精神障礙性疾病。wWW.133229.cOM臨床表現(xiàn)主要為突然、快速、反復(fù)、非節(jié)律性、不自主和刻板的運(yùn)動(dòng)性抽動(dòng)和發(fā)聲性抽動(dòng),還可能伴有各種行為紊亂、強(qiáng)迫觀念與行為、認(rèn)知障礙等,可不同程度地干擾和損害兒童的認(rèn)知功能,影響社會(huì)適應(yīng)能力。本病病因尚未明確,具有明顯的遺傳傾向,多見于4~12歲的兒童,患病率約為005%~3%,近年來發(fā)病呈明顯上升趨勢(shì),男孩多于女孩[1]。廣東省中醫(yī)院兒科在臨床實(shí)踐中運(yùn)用自擬方益智寧神口服液治療該病,取得了較好的療效[2]。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用亞氨基二丙腈腹腔注射建立抽動(dòng)—穢語綜合征模型大鼠,觀察該藥對(duì)模型大鼠行為學(xué)和神經(jīng)生物學(xué)的影響,現(xiàn)報(bào)道如下。
1材料與方法
11實(shí)驗(yàn)動(dòng)物spf級(jí)sd大鼠60只,28~30d齡,體質(zhì)量(250±10)g,雌雄各半。由廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供(許可證號(hào):粵監(jiān)證字2008d006,批號(hào):0037766)。
12實(shí)驗(yàn)藥品亞氨基二丙腈(iminodipropionitrile,idpn)購自alfa aesar公司(批號(hào):c7323a),中藥益智寧神口服液(由廣東省中醫(yī)院提供,批號(hào):080201),對(duì)照藥物為氟哌啶醇(上海信誼九福藥業(yè)有限公司,批號(hào):08031121)。
13儀器及試劑lc26a 型高效液相色譜儀、spd26av 熒光檢測(cè)器、c2r4a 數(shù)據(jù)處理機(jī)均為日本島津公司產(chǎn)品,脫水機(jī)、包埋機(jī)、切片機(jī)和生物顯微鏡等設(shè)備為德國leica公司產(chǎn)品,微量組織勻漿器為millipore公司產(chǎn)品,zh藍(lán)星c/s型腦立體定位儀,高氯酸、乙二胺四乙酸二鈉(edtana2)均為分析純,甲醇為色譜純,對(duì)照品由中國藥品生物制品所提供。
14模型復(fù)制參考wakata[3]的方法,將亞氨基二丙腈溶解于生理鹽水,稀釋成濃度100mg/ml,給藥途徑為腹腔注射,劑量為150mg·kg-1·d-1,每天1次,共用7d。
15分組及給藥選用sd大鼠隨機(jī)分為4組:空白組和模型組各10只,中藥組和西藥組各20只,每組均雌雄各半。治療組在造模后第2天開始給藥,中藥組按20kg的兒童每天口服20ml益智寧神口服液的比例計(jì)算,每只大鼠灌胃約2ml/d;西藥組按20kg的兒童每天口服氟哌啶醇片1mg的比例計(jì)算,每只大鼠灌胃約015mg/d,連續(xù)14d。
16大鼠行為觀察[4]采用觀察評(píng)分,每次至少觀察1h,主要誘發(fā)癥狀為運(yùn)動(dòng)行為和刻板運(yùn)動(dòng)。(1)運(yùn)動(dòng)行為評(píng)分:0分:安靜或正?;顒?dòng);1分:能過度興奮;2分:探究行為增加;3分:跑;4分:跑和跳;(2)刻板運(yùn)動(dòng)(或定型運(yùn)動(dòng))評(píng)分:0分:無刻板運(yùn)動(dòng);1分:旋轉(zhuǎn)行為;2分:頭和頸部的上下運(yùn)動(dòng)過多;3分:頭、頸部的上下運(yùn)動(dòng)過多加旋轉(zhuǎn)行為;4分:頭向側(cè)擺合并頭和頸部的上下運(yùn)動(dòng)過多。
17神經(jīng)遞質(zhì)水平檢測(cè)[5]第14天將所有實(shí)驗(yàn)大鼠迅速斷頭處死,借助腦立體定位儀,取右腦海馬組織及邊緣系統(tǒng)(包括紋狀體、隔核、層殼核、基底節(jié)、齒狀回),精確稱質(zhì)量,置入1ml處理液(含01mol/l高氯酸和05g/ledtana2)中,微量組織勻漿器冰溶下勻漿,4℃冰凍離心10000r/min,取上清液置入-20℃保存。采用高效液相色譜法測(cè)定多巴胺(da)和去甲腎上腺素(ne)濃度。測(cè)樣時(shí),室溫下解凍,進(jìn)樣20μl,以峰面積外標(biāo)法定量。
18統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用spss130和sas913版本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理和分析,各組神經(jīng)遞質(zhì)水平檢測(cè)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行方差齊性和正態(tài)分布檢驗(yàn),方差不齊采用秩和檢驗(yàn),檢驗(yàn)水平α=005。
2結(jié)果
21各組行為學(xué)觀察和評(píng)分各組治療前后運(yùn)動(dòng)行為和刻板運(yùn)動(dòng)積分見表1。模型組行為學(xué)評(píng)分與空白組比較,差異有顯著性意義(p<001),表明造模是成功的。
治療14d后,中、西藥組運(yùn)動(dòng)行為積分和刻板運(yùn)動(dòng)積分降低,與模型組比較差異有顯著性意義(p<005或p<001),表明中藥組和西藥組對(duì)動(dòng)物行為均有明顯改善作用,中藥組效果與西藥組相仿。
22各組治療前后腦組織da、ne含量變化比較表2結(jié)果顯示:模型組腦組織da水平降低,ne水平升高,與空白組比較差異均有顯著性意義(p<001);治療14d后,中、西藥組均可顯著升高da水平,降低ne水平,與模型組比較差異均有顯著性意義(p<005或p<001),中藥組作用與西藥組相仿。表1各組治療前后運(yùn)動(dòng)行為和刻板運(yùn)動(dòng)積分比較(x±s) 表2各組治療前后神經(jīng)遞質(zhì)水平比較
3討論
idpn是一種中樞神經(jīng)毒素,50年代以后就用于神經(jīng)病理學(xué)的研究,本研究參考wakata[3]的方法復(fù)制模型,從神經(jīng)生物學(xué)和行為學(xué)兩方面觀察藥物治療對(duì)ts模型動(dòng)物臨床行為學(xué)典型特征的影響。idpn誘發(fā)ts模型大鼠出現(xiàn)明顯刻板運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)行為異常,如過度興奮、探究行為、異常跑跳、旋轉(zhuǎn)行為和頭頸部上下側(cè)擺等動(dòng)作均具有ts臨床行為學(xué)的典型特征,有時(shí)出現(xiàn)連續(xù)的嗤鼻、抬舉上肢等動(dòng)作,類似于人類ts患兒喉部發(fā)聲、聳肩等特征行為。本研究通過對(duì)藥物治療前后ts模型大鼠運(yùn)動(dòng)行為和刻板運(yùn)動(dòng)行為評(píng)分的比較,發(fā)現(xiàn)中藥組在改善動(dòng)物ts典型特征行為方面效果明顯,如頭部、頸部的抽動(dòng)減輕,旋轉(zhuǎn)行為明顯緩解,每次異常行為發(fā)作持續(xù)時(shí)間縮短,異常抽動(dòng)次數(shù)消失,異常跑動(dòng)及不規(guī)律的彈跳運(yùn)動(dòng)明顯減少。
雖然目前對(duì)ts的神經(jīng)生物學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)還未完全闡明,但基本認(rèn)為中樞神經(jīng)遞質(zhì),特別是da、ne、5-羥色胺(5ht)等與ts之間關(guān)系密切[5],因此,探討大腦多巴胺類神經(jīng)遞質(zhì)及其代謝產(chǎn)物的水平是證明藥物神經(jīng)生物學(xué)療效的主要依據(jù)。本研究對(duì)大腦海馬區(qū)da和ne水平進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果表明:治療后中藥組da水平明顯升高,而ne水平有所下降,均趨向于正常水平。與ts有關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)包括乙酰膽堿、腎上腺素、5ht、多巴胺等,主要分布于紋狀體、隔區(qū)、藍(lán)斑、黑質(zhì)等海馬、基底前腦及邊緣系統(tǒng),構(gòu)成復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[6-8]。有關(guān)藥物治療對(duì)大腦組織不同部位和核團(tuán)神經(jīng)遞質(zhì)水平的影響文獻(xiàn)報(bào)道并不一致,而且與檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)有很大關(guān)系[8]。本研究結(jié)果初步表明,中藥治療14d后,對(duì)大腦組織da和ne兩種神經(jīng)遞質(zhì)水平的變化產(chǎn)生顯著影響,對(duì)于治療過程中以及停藥后神經(jīng)遞質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化仍需進(jìn)一步觀察。
益智寧神口服液的主要組成為:熟地黃、黃芪、白芍、龍骨、遠(yuǎn)志、石菖蒲、五味子。其中熟地,其味甘,性微溫,入心、肝、腎經(jīng),本品味厚氣薄,為補(bǔ)血生精、滋陰補(bǔ)腎之要藥,《珍珠囊》曰:“主補(bǔ)血?dú)?,滋腎水,益真陰”。黃芪,味甘,性微溫,入脾、肺經(jīng),質(zhì)輕升浮,為升陽補(bǔ)氣之圣藥??裳a(bǔ)中氣、益元?dú)?、溫三焦、壯脾陽,選以補(bǔ)脾益氣。白芍味苦、酸,性微寒,入肝經(jīng),既能養(yǎng)血斂陰,又能平抑肝陽,還能柔肝止痙;而龍骨味甘、澀,性微寒,入心、肝經(jīng),專攻平肝潛陽、鎮(zhèn)靜安神之用,兩者搭配,養(yǎng)陰寧心,平肝潛陽。五味子性溫,五味具備,酸能收斂,苦能清熱,咸能滋腎,溫而不燥,既能益氣生津,補(bǔ)腎養(yǎng)心,用其養(yǎng)心滋腎安神;遠(yuǎn)志、石菖蒲有安神益智、化痰開竅之功效。諸藥配伍,具有健脾滋腎、平肝熄風(fēng)、寧神益智、化痰開竅之功效。氟哌啶醇是目前治療ts的最有效藥物之一[9],療效確切,但因副作用明顯使其臨床應(yīng)用受到限制,通過實(shí)驗(yàn)結(jié)合臨床用藥發(fā)現(xiàn),益智寧神口服液的療效與氟哌啶醇無明顯差異,且療效更加穩(wěn)定,易為患兒及家屬接受。
【參考文獻(xiàn)】
[1] freeman r d, fast d k, burd l, et a1.an international perspective on tourette syndrome:selected findings from 3500 individuals in 22 countries[j].dev med child neurol, 2000,42( 7 ):436.
[2]楊麗新.培土抑木法治療小兒抽動(dòng)穢語綜合征36例[j].浙江中西醫(yī)結(jié)合雜志,2001,11(9):575.
[3] wakata n, araki y, sugimoto h, et al. idpninduced monoamine and hydroxyl radical changes in the rat brain[j]. neurochemical research, 2000, 25(3):401.
[4]劉智勝.小兒多發(fā)性抽動(dòng)癥[m]. 北京:人民衛(wèi)生出版社, 2002:237-238.
[5]劉師蓮,張兆蓮,劉賢錫,等. 大鼠腦組織單胺類遞質(zhì)及其代謝產(chǎn)物的檢測(cè)方法研究[j].山東大學(xué)學(xué)報(bào):醫(yī)學(xué)版,2002,40(5):472.
[6]wong d,brasic j,singer h,et a1.pet imaging of dopamine and serotonin in tourette syndrome[j]. neuroimage,2006,31(4):162.
[7]swerdlow n r, sutherland a n. using animal models to develop therapeutics for tourette syndrome[j]. pharmacol ther,2005, 108(3):281.
科學(xué)家的生活軼事、古人的科學(xué)觀點(diǎn)、文學(xué)作品中的科學(xué)現(xiàn)象以及科學(xué)哲學(xué)等人文知識(shí)均可以融于專業(yè)課堂中。從小癡迷于動(dòng)物的珍妮•古道爾26歲芳齡置身肯尼亞森林觀察黑猩猩,長期居住和接近使其獲得了黑猩猩的信任,并能仿效黑猩猩的動(dòng)作和呼叫聲和它們作一定程度的溝通,這直接證明了物種間聲音交流行為的存在。古人的一些哲學(xué)思想也和行為學(xué)相符,例如《易經(jīng)》中的小畜(通“蓄”)卦“”,為云行天上、小有蓄養(yǎng)之象,其實(shí)動(dòng)物的休息行為也符合這個(gè)道理,休息的目的是減少耗能、積蓄能量,但不能過度,因?yàn)椤靶睢笔菫榱恕鞍l(fā)”,休息的是為了活動(dòng),活動(dòng)才是動(dòng)物的最終目的。而古代農(nóng)書《齊民要術(shù)》中的“圈小則肥疾”則從科學(xué)的角度說明了休息在養(yǎng)殖中的應(yīng)用,其所述“處不厭穢,泥污得避暑”則指的是豬通過在泥水中打滾調(diào)節(jié)體溫的行為。另外,很多古代文學(xué)中也包含行為學(xué)知識(shí),如白居易的詩“須臾十來往,猶恐巢中饑。辛勤三十日,母瘦雛漸肥?!泵枋龅氖茄嘧拥挠仔袨?,杜甫的詩中“穿花蛺蝶深深見,點(diǎn)水蜻蜓款款飛”則是描述的昆蟲的。和動(dòng)物行為相關(guān)的成語更是不勝枚舉,如舐犢情深、呆若木雞、飛蛾撲火、驚弓之鳥、山雞舞鏡等。發(fā)掘科學(xué)技術(shù)知識(shí)相關(guān)的文化知識(shí),既能拓展學(xué)生的人文知識(shí),又能使抽象的理論、枯燥的知識(shí)變得生動(dòng)有趣。
二、培養(yǎng)科學(xué)精神
1.闡明科學(xué)影響
將科研成果及其對(duì)人類文明的影響納入教學(xué)內(nèi)容中,并介紹學(xué)科中與當(dāng)前國計(jì)民生密切關(guān)聯(lián)的知識(shí)。例如,對(duì)動(dòng)物學(xué)習(xí)行為的了解有助于動(dòng)物管理,動(dòng)物的調(diào)教多是操作式條件學(xué)習(xí)的過程,這就必須控制行為和獎(jiǎng)懲的時(shí)間間隔,研究表明在小馬咬人30秒后再懲罰無濟(jì)于事,卻會(huì)增加其對(duì)人的恐懼,充分利用幼畜的模仿學(xué)習(xí)也可以更快速有效的進(jìn)行調(diào)教。利用動(dòng)物探究行為的特點(diǎn)可以開發(fā)相應(yīng)的養(yǎng)殖器械,不同動(dòng)物的專門飲水器便是最典型的應(yīng)用。通過科學(xué)應(yīng)用的講述可以使學(xué)生了解科學(xué)與人類社會(huì)生產(chǎn)和生活的密切關(guān)系及其重大作用,激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣和造福人類與社會(huì)的熱情??茖W(xué)對(duì)社會(huì)既有正面作用也有負(fù)面影響。例如,育種科學(xué)的進(jìn)步使人工選擇的進(jìn)程大大快于自然選擇,特別是分子遺傳工程的發(fā)展使動(dòng)物承受極高強(qiáng)度的選擇壓力,而育種過程中育種目標(biāo)和生物適應(yīng)度的不一致使得動(dòng)物環(huán)境應(yīng)對(duì)能力下降,一些行為甚至出現(xiàn)異常,例如雄性火雞的能力下降、高產(chǎn)蛋雞的孵化行為減弱、高瘦肉率的皮特蘭豬應(yīng)激增多、高產(chǎn)奶牛的互吮癖等。教學(xué)過程中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生反思科學(xué)對(duì)自然和社會(huì)帶來的危害,使學(xué)生注意科學(xué)應(yīng)用的社會(huì)后果,引導(dǎo)學(xué)生形成正確的科學(xué)道德觀,樹立社會(huì)責(zé)任感。
2.再現(xiàn)科研歷程
科學(xué)發(fā)展歷程是不斷修正錯(cuò)誤、走向真理的過程,也是無數(shù)人付出的過程。關(guān)于蜜蜂是色盲的說法曾經(jīng)一度流行,有人在實(shí)驗(yàn)室用變換顏色的燈對(duì)蜜蜂辨別顏色的能力做了實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)無論顏色如何變化,蜜蜂總是飛向較亮的一邊,于是認(rèn)為蜜蜂只能分辨光的強(qiáng)弱,不能分辨顏色。但動(dòng)物學(xué)家卡爾•馮•弗里希對(duì)這一結(jié)論持懷疑態(tài)度,他在自然環(huán)境中對(duì)正在采蜜的蜂作了實(shí)驗(yàn),而且他用的不是燈,而是帶有各種顏色的紙板和不同色調(diào)的灰色紙板。結(jié)果發(fā)現(xiàn):采蜜的蜂對(duì)顏色是產(chǎn)生反應(yīng)的,特別是對(duì)黃色和藍(lán)色。之所以會(huì)得出不同的反應(yīng),是因?yàn)槌鲇谔由鷦?dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的蜜蜂只會(huì)對(duì)光的強(qiáng)度產(chǎn)生反應(yīng),所以飛向較明亮的地方,而采蜜的蜂對(duì)顏色產(chǎn)生興趣則是采蜜動(dòng)機(jī)的作用。弗里希對(duì)蜜蜂研究的最著名成就是蜜蜂的舞蹈語言,盡管很多人都難以相信蜜蜂具有這么奇妙的溝通能力,在生物界爭(zhēng)論多年后,最終證明他的發(fā)現(xiàn)是正確的,他也因此獲得諾貝爾獎(jiǎng)。但對(duì)于蜜蜂舞蹈的重要性現(xiàn)在仍有爭(zhēng)議,克里斯托弗•格魯特等最近的研究發(fā)現(xiàn),在和找到食物的蜜蜂一同跳舞的那批蜜蜂中有93%的蜜蜂未能理解這只蜜蜂表達(dá)的有關(guān)食物的信息,而是飛到有其他食物來源的地方。事實(shí)上,在很多情況下,蜜蜂通常都無法搞懂跳舞的蜜蜂所傳遞的信息。有些蜜蜂甚至看了超過50遍的舞蹈,并且?guī)走M(jìn)幾出蜂巢,但最終還是未能找到食物。而以前有關(guān)蜜蜂搖擺舞的多數(shù)實(shí)驗(yàn)都是在非自然條件下實(shí)現(xiàn)的,外部環(huán)境很單一,因而蜜蜂舞蹈的表現(xiàn)也很簡(jiǎn)單。毋庸置疑,搖擺舞對(duì)蜜蜂傳遞而言確實(shí)起著一定作用,但其真實(shí)的效果尚需進(jìn)一步的研究來確定。科學(xué)發(fā)展歷程是不斷修正錯(cuò)誤、走向真理的過程,也是無數(shù)人付出的過程,對(duì)科研歷程的了解有助于學(xué)生真正理解實(shí)事求是、敢于批判、甘于奉獻(xiàn)、勇于探索的精神是科學(xué)發(fā)展的動(dòng)力。
3.突出科學(xué)美學(xué)
科學(xué)本身就蘊(yùn)涵了美,科學(xué)因其邏輯力量的內(nèi)在和諧、理論架構(gòu)的奇妙想象而具有極大的美學(xué)力量。行為學(xué)由于動(dòng)物的多樣性,其中更是蘊(yùn)含著力量之美、運(yùn)動(dòng)之美、情愛之美、和諧之美,等。例如,大部分幼年動(dòng)物,不管哺乳動(dòng)物還是鳥類,大都有共同的面部特征:短臉、寬額、大眼和圓鼓鼓的雙頰,因?yàn)檫@些視覺刺激可以激發(fā)母,這體現(xiàn)了動(dòng)物的關(guān)愛之美;幼畜之間及母子之間的游戲行為則體現(xiàn)了和諧之美;雄性動(dòng)物的領(lǐng)地保護(hù)行為體現(xiàn)的則是力量之美;雄鳥求偶炫耀的巢則體現(xiàn)了一種精益求精的巧妙之美。當(dāng)然,不僅動(dòng)物行為本身是美的體現(xiàn),科學(xué)探索的過程也是對(duì)完美的追求,通過突出科學(xué)中的美學(xué)可以將學(xué)生吸引到這一充滿情趣的殿堂,激發(fā)學(xué)生投身科學(xué)的興趣。
三、塑造健全人格
1.完善教學(xué)方式
重視學(xué)生的主體性,摒棄灌輸式授課,教學(xué)過程中不斷改進(jìn)教學(xué)方式以起到很好的人文教育效果。例如,啟發(fā)式教學(xué)可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力;探究式教學(xué)以學(xué)生為主體,通過學(xué)生自覺地、主動(dòng)地探索,掌握認(rèn)識(shí)和解決問題的方法和步驟,使學(xué)生的主體地位、自主能力都得到加強(qiáng);討論式教學(xué)使學(xué)生始終處于“問題-思考-探索-解答”的積極狀態(tài),因?qū)W生看問題的方法不同,會(huì)有不同的觀點(diǎn),并展開討論,從而在不同角度來揭示科學(xué)的內(nèi)涵和基本規(guī)律可以培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神和創(chuàng)新精神。通過課堂分組討論和課下布置團(tuán)隊(duì)型作業(yè),可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神、合作精神和奉獻(xiàn)精神。不同的教學(xué)方式,可以對(duì)學(xué)生人文精神的培養(yǎng)產(chǎn)生不同的作用。
2.營造民主課堂
營造一個(gè)良好的課堂氛圍,可以起到潛移默化的人文精神培養(yǎng)作用。通過多樣化的教學(xué)方式實(shí)施還有助于營造一種平等、和諧、民主、寬容、打破權(quán)威的課堂氛圍,讓學(xué)生去感受、體驗(yàn),既有助于學(xué)生產(chǎn)生對(duì)科學(xué)的熱愛和興趣,也接受了蘊(yùn)含著人文精神的專業(yè)教育,養(yǎng)成了活潑、寬容的品行,強(qiáng)化了民主、自由精神,人文隨知識(shí)滲透到了學(xué)生的人格中。同時(shí),通過大量的人文知識(shí)和實(shí)踐案例激發(fā)學(xué)生的興趣,可以有效地活躍課堂氣氛,充分的課堂討論也能激發(fā)學(xué)生的注意。活躍的課堂氣氛既有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)和記憶,也有利民主課堂氛圍的形成。
3.加強(qiáng)人文關(guān)懷
加強(qiáng)人文教育,更要在教學(xué)中體現(xiàn)人文精神,堅(jiān)持以人為本的原則,要求學(xué)生樹立以人為本的思想。以人為本,就是對(duì)人的尊重、信任和關(guān)心,把最大限度地實(shí)現(xiàn)人的價(jià)值和自由作為教育的目的,一切為學(xué)生的發(fā)展服務(wù)。在教學(xué)過程中把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生,而不是把學(xué)生當(dāng)作加工的原料;為學(xué)生的學(xué)習(xí)起到引導(dǎo)作用,而不是指導(dǎo),尊重學(xué)生的主體性;高度重視學(xué)生的個(gè)性差異,切實(shí)做到因材施教;樹立為學(xué)生服務(wù)的思想,關(guān)心學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活,盡可能為學(xué)生提供幫助。
4.樹立教師模范
【摘要】 [目的]探討電針對(duì)SD大鼠的行為學(xué)的影響。[方法]健康SD大鼠30只,隨機(jī)分為正常對(duì)照組(簡(jiǎn)稱正常組)10只,模型對(duì)照組(簡(jiǎn)稱模型組)10只,電針加模型組(簡(jiǎn)稱電 針組)10只三組;正常組采用大平臺(tái)法造模;模型組采用小平臺(tái)法造模,電針組造模同模型組,給予每日1次的電針治療。采用曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法,觀察針灸的抗睡眠剝奪作用。[結(jié)果]電針能明顯改變其行為學(xué)指標(biāo)。[結(jié)論]電針可以改善其行為學(xué),這種作用可能與電針促進(jìn)神經(jīng)內(nèi)分泌免疫學(xué)機(jī)制有關(guān)。
【關(guān)鍵詞】 電針;大鼠睡眠剝奪(SD);行為學(xué);百會(huì);三陰交
Abstract: [Objective] To investigate the effects of REMl sleep deprivation (SD) on actions to investigate the efficacy of application of electroacupuncture for treating sleep deprivation.[Methods]Thirty healthy SD rats randomly allocated to three groups (normal control,model (A1),electrotreatment groups).The rats of model (A1)group and electrotreatment group were induced in male rats by housing them on small platforms overwater,normalcontrol group rats were on big platforms overwater.After electrotreatment for electrotreatment groups,the changes of normal status and Open Field Test were measured with all rats.[Results]Electroacupuncture treatment can improve the actions.[Conclusion]Application of electroacupuncture can produce a fighting effect on sleep deprivation.The effect may be related to promoting the nerval endocrine cytokine of electroacupuncture.
Key words:electroacupuncture; rats sleep deprivation; actions;Baihui; San yinjiao
睡眠剝奪(sleep deprivation,SD)是指由于某些原因?qū)е碌乃杷邤?shù)量被迫減少[1]。本研究通過觀察針刺對(duì)睡眠剝奪大鼠行為學(xué)的影響。探索針刺改善失眠等睡眠障礙患者臨床癥狀的作用機(jī)理。
1 SD大鼠模型的建立
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
健康SpragueDawley(SD)大鼠30只,雌、雄各半,體重200~250g,由成都中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。動(dòng)物飼養(yǎng)環(huán)境溫度:(20±2)℃;濕度:60%~80%;水溫:保持在20℃左右。
1.2 主要儀器設(shè)備
小平臺(tái)(20個(gè)):根據(jù)文獻(xiàn)[2]制成30cm×30cm×40cm鼠箱,睡眠剝奪裝置為圓柱形,正中立一直徑6cm,高8cm的小平臺(tái),從箱底注水,使水面離平臺(tái)約1cm。每天早晚8:30更換鼠箱中的水。上午8∶00~11∶00之間在安靜的房間內(nèi)進(jìn)行觀察記錄。將大鼠置于中心方格內(nèi),記錄大鼠在3min曠場(chǎng)內(nèi)的活動(dòng),徹底清潔敞箱后再進(jìn)行下1只大鼠的觀察。
1.3 動(dòng)物造模
采用小平臺(tái)水環(huán)境法,剝奪箱為30cm×30cm×40cm大小的塑料水箱,正中立一直徑6cm圓形平臺(tái),箱中注滿水,水面距平臺(tái)面約1.0cm。大鼠在平臺(tái)上可自由進(jìn)食進(jìn)水,如果睡眠,會(huì)因?yàn)榧埩λ沙诙淙胨校蚨斐蒘D。為排除隔離、限制活動(dòng)和水環(huán)境造成的應(yīng)激影響,我們采用了大平臺(tái)水環(huán)境法,其平臺(tái)直徑為18.0cm,大鼠在平臺(tái)上可以睡眠,其他環(huán)境與小平臺(tái)水環(huán)境法相同。SD期間持續(xù)燈光照射,室內(nèi)溫度控制在18℃~22℃。每天更換箱中的水,水溫保持在20℃左右。正常組(大平臺(tái)組)單獨(dú)籠養(yǎng),自然晝夜光照,電針組條件同睡眠剝奪組,共持續(xù)9d。結(jié)果:健康SpragueDawley(SD)大鼠30只,成功造模28只,實(shí)驗(yàn)大鼠在造模過程中死亡兩只。其中正常組9只,電針組10只,模型組9只。
1.4 實(shí)驗(yàn)分組及處理
SD動(dòng)物模型成功28只,按照隨機(jī)分組的原則,分為正常組(即大平臺(tái)組)、電針組、模型組。
正常對(duì)照組(簡(jiǎn)稱正常組):9只,采用大平臺(tái),大鼠在已注水平臺(tái)上可以自由進(jìn)食飲水和睡眠;并在電針組治療時(shí),用與電針組相同方法進(jìn)行抓放、固定,但不針刺。試驗(yàn)期間持續(xù)燈光照射,室溫(20±2)℃。
模型對(duì)照組(簡(jiǎn)稱模型組):10只,采用小平臺(tái)水環(huán)境法。將大鼠放于已注水的小平臺(tái)上,大鼠在平臺(tái)上可自由進(jìn)食飲水,如果睡眠,會(huì)因?yàn)榧埩λ沙诙淙胨?。余同正常組。
電針加模型組(簡(jiǎn)稱電針組):9只,從試驗(yàn)第2天開始,于每天上午9∶00針刺針灸組大鼠“百會(huì)”、“三陰交”,選用1寸30號(hào)毫針,電針,留針20min。穴位定位:根據(jù)李忠仁編著的《實(shí)驗(yàn)針灸學(xué)》的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物穴位定位。電針治療儀:采用G6805I型電針儀(青島生產(chǎn));電針刺激參數(shù):頻率100HZ;電壓24V;波形:疏密波;強(qiáng)度:以大鼠能安靜耐受為度,約為2mA; 療程:1次/d,共治療9d。余同模型組。
2 電針SD大鼠一般狀況的影響
模型組與電針組在早期均表現(xiàn)為興奮性增高,易激惹,對(duì)外界的反應(yīng)性及攻擊性增強(qiáng),但72h后,可見身體明顯消瘦、精神萎靡、反應(yīng)遲鈍、警覺力下降等現(xiàn)象。而電針組在72h后大鼠并無身體明顯消瘦、精神萎靡、反應(yīng)遲鈍、警覺力下降等現(xiàn)象。正常組全程全部精神活潑、穩(wěn)定;活動(dòng)如常;抓取時(shí)反抗較劇,咬人;自48h起全部對(duì)照動(dòng)物耳廓、雙目和四肢末顏色呈淡粉紅色;144~216h,本組鼠毛由正常變?yōu)槁钥蓍?、潮濕?/p>
3 電針對(duì)SD大鼠的曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的影響
3.1 指標(biāo)檢測(cè)方法
各組動(dòng)物每天按組處理,并于處理后30min放入曠場(chǎng)中,測(cè)試其水平得分、垂直得分和中央格停留時(shí)間。曠場(chǎng)箱為木質(zhì)箱,底面為12m 的正方形,劃為25個(gè)面積相等的小方格,箱高40cm,周壁涂成黑色。測(cè)試時(shí),將大鼠置于曠場(chǎng)測(cè)試箱底面中心,觀察其3min內(nèi)的行為。觀察指標(biāo):以大鼠在中央格(即不靠近周壁的9個(gè)格子)停留的時(shí)間為中央格停留時(shí)間(time of staying in center),以大鼠穿越底面的方格數(shù)為水平得分(crossing core ),以后肢站立的次數(shù)為垂直得分(rearing core)。記錄各組動(dòng)物每天的垂直活動(dòng)得分、水平活動(dòng)得分和中央格內(nèi)停留時(shí)間。并觀察動(dòng)物修飾行為和大小便次數(shù)。每只動(dòng)物僅做一次行為測(cè)定,每次試驗(yàn)后,清洗曠場(chǎng)周壁及底面,以免上次動(dòng)物余留的信息影響下次測(cè)試結(jié)果。
3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1、2及圖2~4。 表 1 不同時(shí)間大鼠在曠場(chǎng)反應(yīng)中的水平得分(s)(略)表2 不同時(shí)間大鼠在曠場(chǎng)反應(yīng)中的水平得分(s)(略)
圖1及表1、2所示:正常組與電針組相比較,水平得分比較無意義,P=0.507(P>0.05);正常組與模型組比較有極顯著差異,P=0.001(P
圖2及表3、4所示:正常組與電針組相比較,垂直得分比較無意義,P=0.681(P>0.05);正常組與模型組比較有極顯著差異,P=0.002(P
從圖3、表5及表6可知,正常組與模型組比較有極顯著差異(P
4 討論
4.1 關(guān)于SD動(dòng)物模型的選擇
睡眠剝奪動(dòng)物模型是引起失眠較理想的研究睡眠的手段。本研究采用小平臺(tái)水環(huán)境法進(jìn)行SD表明:平臺(tái)面積與大鼠體重量之比為1∶1時(shí)不會(huì)產(chǎn)生SD,故本研究中大平臺(tái)直徑為18.0cm,在實(shí)驗(yàn)前后大平臺(tái)組體重?zé)o明顯變化,說明其應(yīng)激水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于SD組。水環(huán)境和隔離對(duì)動(dòng)物確實(shí)產(chǎn)生一定的應(yīng)激作用,這從曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)得分可知。由曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)得知,與正常組相比,大鼠SD后精神行為表現(xiàn)出一定的興奮性,修飾行為或“洗臉”行為增多。我們知道修飾行為常發(fā)生于產(chǎn)生矛盾或害怕的情境中[3],說明SD環(huán)境使大鼠情緒非常緊張恐懼,攻擊行為增多。SD時(shí)間短,表現(xiàn)為一定的興奮,72h以后則有抑制趨勢(shì)。正常組由于一定的應(yīng)激作用,興奮性較高,并且沒有SD的影響,所以曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)得分優(yōu)于其他各組。由于大鼠SD后興奮性的提高,隨著SD時(shí)間的延長,剝奪程度加深。
4.2 電針對(duì)SD大鼠曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的影響
曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)(Open Field Test)是目前最常用的一種動(dòng)物心理實(shí)驗(yàn)方法,用來研究新環(huán)境中自發(fā)活動(dòng)(Spontaneous Activity)和探究行為(Explore behavior),檢驗(yàn)受試動(dòng)物在新環(huán)境下探究行為和適應(yīng)性。
從測(cè)試結(jié)果可知,正常組動(dòng)物的水平得分及垂直得分呈下降趨勢(shì),表明動(dòng)物活動(dòng)性下降。實(shí)驗(yàn)中觀察到,正常組動(dòng)物生活相對(duì)安逸,又因?yàn)闀鐖?chǎng)測(cè)試在白天進(jìn)行,正是大鼠的相對(duì)安靜時(shí)間,故而動(dòng)物不愛活動(dòng);實(shí)驗(yàn)的后期尤其如此;這可能也同其對(duì)曠場(chǎng)環(huán)境的逐步熟悉有關(guān)[4]。但與此同時(shí),正常組動(dòng)物表現(xiàn)機(jī)敏、反應(yīng)靈活、目光有神、空間識(shí)別能力強(qiáng)。模型組動(dòng)物卻不如此,水平得分及垂直得分均有很大的波動(dòng),在SD192h時(shí)仍相當(dāng)高,在最后一次測(cè)試時(shí)仍在增加。此時(shí)動(dòng)物極為疲憊,體力己衰弱而殆盡,行走時(shí)表現(xiàn)方向感極差。與此同時(shí),電針組動(dòng)物則表現(xiàn)較為穩(wěn)定,波動(dòng)比較小。
中央格停留時(shí)間反映動(dòng)物對(duì)環(huán)境的認(rèn)知能力。正常動(dòng)物會(huì)避開空曠環(huán)境,迅速離開中央格,沿周邊活動(dòng)。如果對(duì)新環(huán)境的認(rèn)知能力差,則停留在中央格的時(shí)間就會(huì)延長。從我們的測(cè)試結(jié)果來看,正常組大鼠在中央格的停留時(shí)間日益減少;事實(shí)上,這組動(dòng)物在放入曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)箱后通常會(huì)迅速離開中央地帶,行至角落或箱壁下,整理毛發(fā),偶爾站立,少有行走。模型組動(dòng)物經(jīng)過長時(shí)間SD,對(duì)環(huán)境的認(rèn)知能力明顯下降,常反復(fù)穿越中央地帶并在其中逗留,呆在中央格中的時(shí)間不斷增長。電針組動(dòng)物的中央格停留時(shí)間則有不同程度的下降,提示電針可以改善睡眠剝奪大鼠的空間認(rèn)知能力。
此外,曠場(chǎng)行為測(cè)試指標(biāo)還包括理毛時(shí)間(修飾時(shí)間)和排便次數(shù)。理毛是動(dòng)物滿足的表現(xiàn);排便多則反映了動(dòng)物的緊張程度高。由于我們采用改良多平臺(tái)水環(huán)境法造模,接受SD的動(dòng)物常常水濕毛發(fā),放入曠場(chǎng)中時(shí)欲將其毛發(fā)舔干而使理毛時(shí)間增加,從而對(duì)結(jié)果產(chǎn)生干擾。本實(shí)驗(yàn)中,接受SD的動(dòng)物雖然與正常動(dòng)物有同樣的進(jìn)食進(jìn)水機(jī)會(huì),但由于中樞、軀體雙重應(yīng)激的影響,食欲明顯下降,尤其是實(shí)驗(yàn)后期,進(jìn)食顯著減少,因此,排便次數(shù)作為考察指標(biāo)的準(zhǔn)確性特異性也不強(qiáng)。故而我們沒有將這兩項(xiàng)作為考察藥物作用效果的指標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
[1]Drummond SP,Brown GG.The effects of total sleep deprivation on cerebral Responses to cognitive performance[J].Neuropsychopharmacology,2001,25(5):68.
[2]Mendelson W.B,Guthrie R.D,et al.The flowerpot technique of rapid eye movement sleep deprivation[J].Pharmacol Behave,1974,2:553556.
試驗(yàn)用鰱均由湖北宜都漁場(chǎng)提供。試驗(yàn)用魚通過充氧水包或供氧水箱車分批運(yùn)送到三峽大學(xué)生態(tài)水工實(shí)驗(yàn)室,暫養(yǎng)3d后進(jìn)行試驗(yàn)。暫養(yǎng)水槽為直徑2m、深為0.5m的圓形水槽。暫養(yǎng)期間水溫為(20.00±1.00)℃,24h連續(xù)持續(xù)充氧。每2d換暫養(yǎng)水的30%,每1d投食餌料和吸糞便、殘?jiān)?次。
2試驗(yàn)方法
試驗(yàn)使用的圓形水槽同暫養(yǎng)水槽。試驗(yàn)魚選擇鰱幼魚體長為(8.79±0.62)cm。試驗(yàn)魚禁食24h后,放置于試驗(yàn)水槽中適應(yīng)區(qū),適應(yīng)30min后進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)使用20尾魚,2尾魚為一組,共10組。每一組記錄視頻24h,白天采用自然光,晚上紅外光。試驗(yàn)裝置的頂部1.6m處放置紅外攝像頭記錄試驗(yàn)魚的自由游泳行為(圖1)。試驗(yàn)水溫為(20.00±1.00)℃,溶解氧保持在6.0mg/L以上。試驗(yàn)使用遮光布把試驗(yàn)水槽圍住,避免與外界光干擾,禁止試驗(yàn)水槽附近的活動(dòng),避免外界聲干擾。使用紅外攝像頭進(jìn)行錄像,通過視頻回放每個(gè)小時(shí)隨機(jī)選取的10個(gè)1min視頻片段,采用SwisTrack4.0軟件、LoggerPro32軟件和手動(dòng)視頻分幀處理方法收集鰱游泳過程中的數(shù)據(jù),以比較各數(shù)據(jù)采集方法的優(yōu)劣。SwisTrack軟件通過背景差值法實(shí)現(xiàn)二維平面上多目標(biāo)自動(dòng)追蹤功能,LoggerPro32軟件通過連續(xù)手動(dòng)點(diǎn)擊跟蹤軌跡實(shí)現(xiàn)手動(dòng)跟蹤,手動(dòng)視頻分幀處理技術(shù)采用逐幀推進(jìn)和像素定位換算的方法實(shí)現(xiàn)魚類行為測(cè)試。在SwisTrack軟件視頻分析的的過程中,如果隨意挑選視頻片段,常產(chǎn)生較多非正常值。通過視頻回放和肉眼觀察,發(fā)現(xiàn)這部分視頻出錯(cuò)片段對(duì)比度不高,或出現(xiàn)反光,或魚類個(gè)體重疊。因此,在隨后的視頻處理中,選取對(duì)比度清晰,無反光,無個(gè)體游泳交叉行為的視頻。試驗(yàn)記錄體長(BL)、自由游泳速度(cm/s)、相對(duì)自由游泳速度(BL/s)、最大自由游泳速度(cm/s)和相對(duì)最大自由游泳速度(BL/s)。自由游泳速度為非靜止時(shí)魚的速度,相對(duì)速度為游泳速度與體長的比值,最大游泳速度為該視頻片段中兩幀之間的速度最大值。為了比較各種方法,引入效率值表征各種方法的優(yōu)劣,效率值由三位操作人員根據(jù)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn),以手動(dòng)視頻分析為基礎(chǔ)分1分進(jìn)行打分。
3討論
魚類游泳行為學(xué)在各種高科技的支持下取得了很大的發(fā)展,近年來涌現(xiàn)出了多種前沿技術(shù)。如彈出式衛(wèi)星數(shù)據(jù)回收標(biāo)志(Pop-upArchivalTag)的中華鱘幼魚,RFID技術(shù),DIDSON雙頻識(shí)別聲吶技術(shù)[7—9]。但是,上述各種技術(shù)對(duì)設(shè)備的要求高,成本大,同時(shí)對(duì)人員的要求高,不易廣泛推廣普及應(yīng)用。因此,有必要尋找成本較低,較為易學(xué)且普通人群能夠接觸的技術(shù)。魚類視頻分析具備視頻易得的優(yōu)點(diǎn),配合視頻分析軟件,已經(jīng)有力的推動(dòng)了魚類行為學(xué)的研究。如Paglianti和Domeniqi利用商業(yè)行為軟件WINanalyze分析了鹿角杜父魚(Leptocottusarmatus)的逃逸行為[10],Kanea,etal.[11]創(chuàng)建了視頻分析方法探討了底鳉(Fundulusheteroclitus)應(yīng)激行為,吳冠豪和曾理江[12]開發(fā)了移動(dòng)視頻平臺(tái)研究魚類游泳動(dòng)力學(xué),Wong,etal.借助商業(yè)行為軟件NoldusEthovision研究了斑馬魚(Daniore-rio)[13]行為在藥物篩選中的方法,徐盼麟等利用單攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)了魚類的三維定位[14]。但是,魚類視頻分析技術(shù)仍沒有得到廣泛應(yīng)用,其原因主要是有關(guān)行為學(xué)軟件的高昂成本或復(fù)雜性。SwisTrack作為一款免費(fèi)軟件,操作簡(jiǎn)單,成本低廉,能夠?qū)崿F(xiàn)魚類行為定量。SwisTrack軟件的追蹤核心是基于OpenCV庫編寫的一套程序,主要技術(shù)路線如圖4。載入視頻后,SwisTrack對(duì)視頻分析解碼,通過OpenCV庫把視頻轉(zhuǎn)化為可處理格式,用背景圖對(duì)比視頻畫面,減掉靜止不變的背景畫面,標(biāo)出運(yùn)動(dòng)的物體;加上蒙版,限制視頻檢測(cè)區(qū)域,算出只含有目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)圖像。SwisTrack依據(jù)視頻分辨率建立坐標(biāo)系,視頻的左下角即為(0,0),根據(jù)視頻分辨率的像素點(diǎn),以像素點(diǎn)為橫縱坐標(biāo),1個(gè)像素為一個(gè)單位,并根據(jù)像素點(diǎn)分配給運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的目標(biāo)物,在預(yù)先限制的蒙版范圍內(nèi)對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行追蹤檢測(cè)、處理。最后以視頻幀數(shù)作為時(shí)間軸,以像素點(diǎn)賦值追蹤目標(biāo),自動(dòng)追蹤目標(biāo)移動(dòng)的過程,并生成數(shù)據(jù)報(bào)表。SwisTrack最初開發(fā)是作為一種機(jī)器人追蹤平臺(tái),開展群機(jī)器人研究和行為生物學(xué)方面的研究,如通過追蹤一群蟑螂研究未知環(huán)境中蟑螂如何通過行為控制方式完成行為與步態(tài)生成[15]。將SwisTrack軟件靈活應(yīng)用于魚類研究,取得了極好的數(shù)據(jù)獲取效果。與商業(yè)軟件LoggerPro和手工視頻處理方法比較,SwisTrack具有準(zhǔn)確、高效的特點(diǎn),克服了LoggerPro和手工視頻處理時(shí)的繁瑣,能很好地避免由于視頻中運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)軌跡的錯(cuò)綜復(fù)雜帶來的干擾。本文來自于《水生生物學(xué)報(bào)》雜志。水生生物學(xué)報(bào)雜志簡(jiǎn)介詳見
在自然界,數(shù)只紙巢蜂的蜂后時(shí)常共同建立巢穴,它們通過比武來確定各自在巢穴中的地位。此時(shí),紙巢蜂必須要記住那些比試過的同伴,以避免反復(fù)爭(zhēng)斗。為確定它們確實(shí)是依靠記憶同伴的面容來對(duì)此進(jìn)行分辨,科學(xué)家設(shè)計(jì)了一個(gè)有岔路的帶電迷宮,一邊是沒有電的安全區(qū),另一邊則為通電道路,岔路用紙質(zhì)的蜂臉圖片作為路標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果顯示,紙巢蜂能夠識(shí)別這種路標(biāo),當(dāng)代表“有電”的蜂臉出現(xiàn)時(shí),紙巢蜂都會(huì)避開這條路,并選擇走向“沒電”的蜂臉道路。
其實(shí)不僅是紙巢蜂,螞蟻中有一種厚結(jié)猛蟻也能互相識(shí)別,并且認(rèn)得巢穴中的每一個(gè)成員。不過,這種情況只出現(xiàn)在成員比較少的群體中,如果蟻巢成員數(shù)量太多,它們就認(rèn)不過來啦。過去,如果昆蟲稍微表現(xiàn)出學(xué)習(xí)或者智力傾向,滿臉嚴(yán)肅的專家們立刻就會(huì)糾正說這是一種本能。因?yàn)?,昆蟲的大腦好比針尖大小,和我們的人腦相差太遠(yuǎn)?!?5年前,如果有人說昆蟲能夠識(shí)別同伴的面容,肯定被認(rèn)為是瘋了!”倫敦大學(xué)瑪麗女王學(xué)院的動(dòng)物行為學(xué)家拉爾斯教授這樣評(píng)價(jià)道。
無獨(dú)有偶,2010年10月,法國圖盧茲大學(xué)的行為學(xué)家奧若瑞等人訓(xùn)練蜜蜂分辨方向也取得了成功。他們也使用分叉的迷宮來做實(shí)驗(yàn),并將繪制有位置的簡(jiǎn)單圖像展示給蜜蜂,蜜蜂只有飛到正確的位置才能獲得蜂蜜作為獎(jiǎng)勵(lì),如果飛錯(cuò)了則會(huì)受到一些懲罰性刺激。經(jīng)過訓(xùn)練,蜜蜂迅速完成了學(xué)習(xí),它們不僅能分辨出圖像中代表的“上”“下”“左”“右”,并且能從混合圖像中找出學(xué)過的圖像,甚至能夠理解一些和原來不同的圖像,可謂戰(zhàn)績驚人!
而這些小生靈給我們帶來的震撼還遠(yuǎn)不止這些。數(shù)年前,有人曾飼養(yǎng)并觀察黃猄蟻的行為。這是一種利用絲黏合樹葉做巢的樹棲螞蟻,上千年來廣東的果農(nóng)都用它們來獵殺柑橘害蟲。當(dāng)時(shí),他們將黃猄蟻的巢穴從樹上摘下來,因?yàn)榕滤鼈兲右?,還特意用一個(gè)大號(hào)魚缸裝滿水,做了一個(gè)孤島把巢放上去。為了美觀,人們還在水中養(yǎng)了些很小的熱帶魚。隨后怪事便發(fā)生了,這些小小的熱帶魚莫名其妙地少了許多!這讓所有的人都百思不得其解。
終于,人們從黃猄蟻的巢中找到了小魚的尸體,揭開了謎底。原來,樹棲的黃猄蟻很快適應(yīng)了魚缸的環(huán)境,這些原本是樹上的獵手竟然搞起了漁民的營生,它們將不經(jīng)意間游到島邊的小魚拖上岸來吃掉了!這真的是單純的本能嗎?我無法確定。但是,如果將我們放在孤島上,估計(jì)也會(huì)是同樣的做法吧!
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國期刊全文數(shù)據(jù)庫(CJFD)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫