DE2149090A1 - Vorrichtung zur messung der aktivitaet von versuchstieren - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Messung der Aktivität von Versuchstieren.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung der Wirkung von Psychostimulantien auf die Aktivität von Versuchstieren.
• Die Erfindung beruht auf der Anwendung eines Spannungsgradienten über isolierten Segmenten des Käfigbodens, wodurch die Bewegung des Tieres innerhalb des Käfigs gemessen wird. Zwischen den Bodensegmenten verschiedener Polarität entsteht abwechselnd ein Kontakt, während das Tier sich über den Boden fortbewegt und ergibt einen durch den Tierkörper laufenden niedrigen Strom. Der Strom wird verstärkt, und die Impulse werden gezählt; die Impulszahl je Zeiteinheit ist ein Maß der Tieraktivität und der Wirksamkeit der verabreichten Droge.
• Bei pharmakologischen Untersuchungen von chemischen Substanzen ist es oft erwünscht, die Ergebnisse der Tieraktivität in vivo zu erlangen, wobei sehr aktive Tiere wie Mäuse und Ratten für diese Aufgaben am bert eri geeignet sirld.
• Bei Motilitätsversachen mißt man die totale Motilität des Tieres, worauf man das Meßergebnis mit der Wirksamkeit der Substanz in Zusammenhang bringt. Eine andere Möglichkeit besteht in der Wahl eines '@Bewegungsmusters", dessen Frequenz man registriert Zuverlässige Ergebnisse über Bewegungsmuster von Versuchstieren waren vor 1961 durch die Fotozellen-Methode von C.A. Winter und L. J. Flataker erreichbar, beschrieben in J. Pharm. Exp. Therapy Vol. 103, Seite 93 (1951), Diese Methode wurde später durch P. B. Dews modifiziert, Br. J Pharm. Vol. 8, Seite 96 (1953), Der Vorteil eines Gerätes, das die Frequenz von Bewegungsmustern mißt, besteht darin, daß Drogen, die eine Unkoordination, Kämpfe oder Fibrillationen hervorrufen können, von anderen Substanzen unterschieden Dverden, die eine bedeutende Erhöhung der Motilität ergeben während einer Zunahme der koordinierten motorischen Aktivität, wie Rennen, Gehen, Suchen, Orientieren usw.
• Die Fotozellen-Methode hat den Nachteil, daß die Messungen nicht zuverlässig sind, wenn das Tier vor der Fotozelle steht und das Licht blockiert Deswegen müssen die Tiere während der Messung unter Beobachtung bleiben. Ferner ist die Fotozellen-Methode bei Untersuchungen der koordinierten },iotoraktivität über gröftt re Flächen, wie bei der "Hungermotilität", beim Finden eines Gegenstandes usw. nicht wirtschaftlich urid zu kompliziert.
• Ein anderes Gerät, das zum Messen des Bewegungsmusters der Tieraktivität benützt werden kann, wurde von Knoll und Vajnovsky in Arch. Int. de Pharmacod. et de Therapy, Vol. 130, Seiten 141 bis 154 (1961) beschrieben. Hierbei bewegt sich das Tier innerhalb eines Kunststoffgehäuses über Aluminiumplatten, die am Boden befestigt sind und voneinander etwa 3 mm entfernt sind. Während sich das Tier über die Platten bewegt, wird eine verbundene Schaltung betätigt. Zwar hat dieses Gerät einige Vorteile gegenüber der oben erwähnten Fotozellen-Methode, besitzt jedoch die folgenden Nachteile: 1. der hohe Spannungsgradient zwischen den Platten resultiert in einem Stromfluß durch den Tierkörper von manchmal mehr als 8 Mikroampere. Dieses ist hauptsächlich der Fall, wenn ein vierbeiniges Tier mit mehr als zwei benachbarten Platten in Kontakt gelangt (es ergeben sich mehrere Kanäle), Ein Strom von mehr als 8 Mikroampere übt auf das Tier einen biologischen Effekt aus und modifiziert sein Benehmen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung steigt der Strom nie über 3 Mikroampere.
• Z. Das Tier bewegt sich in einem durchsichtigen Käfig. Da bei allen Untersuchungen von Drogen grundsätzlich das Tier von außen nicht abgelenkt oder durch visuelle Effekte beeinflußt werden soll, gewährleistet der angewandte transparente Käfig nicht konstante Kriterien bei der Untersuchung.
• 3. Die Metallplatten, die den Boden der Einrichtung bilden, werden durch Urin und Fäkalien der Tiere korrodiert, führen häufig zu Kurzschlüssen und ergeben falsche Ablesungen.
• 4. Da der "Ein"/"Aus"-Schalter die Netzleitung unterbricht, ist ein genaues Einhalten der Meßperiode wegen der nötigen Zeit, die Vakuumröhre auf die Emissionstemperatur zu bringen, unmöglich.
• Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die oben erwähnten Nachteile durch die Isolierung des Versuchstieres in einer Umgebung, die eine Ablenkung durch äußere Einflüsse ausschließt, zu beseitigen. So kann derTierkäfig aus lichtdurchlässigem Material gebaut werden, oder aus opakem Material oder auch aus Material, das Licht nicht durchläßt Im letzteren Fall kann innerhalb des Käfigs Licht vorhanden sein, wenn das Sehvermögen des Tieres ein Parameter der Untersuchung ist.
• Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, daß an den Platten, die den Boden des abgeschlossenen Raumes bilden, ein niedrigeres Potential angelegt wird Das ergibt einen niedrigeren Gitterstrom und der Strom durch den Körper des Tieres übersteigt nie 2 bis 3 Mikroampere.
• Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Anwendung von rostfreiem Stahl für die Platten, die den Boden bilden.
• Es wurde festgestellt, daß die Fläche aus rostfreiem Stahl durch einen konstanten Flachenwiderstand charakt eriæiert ist im Vergleich zu Aluminium und anderen Werkstoffen, deren Flächenwiderstand durch Korrosion wesentlich modifiziert wird.
• Ein anderer Vorteil des hier beschriebenen Gerätes besteht darin, daß die Metallplatten über die Bodenfläche gehoben und durch Isolationsbolzen unterstützt sind. Dieser Aufbau erlaubt, daß die Exkremente des Tieres durch die Öffnungen zwischen den Platten durchfallen, sodaß Kurzschlüsse der Platten vermieden werden.
• Fehler, die durch die zum Aufwärmen der Verstärkerröhre bis zur Emissionstemperatur erforderliche Zeit entstehen, werden durch die Anwendung eines Relais eliminiert, welches die Anodenleitung der Röhre öffnet und schließt. Auf diese Weise kann der Versuch durch das Bedienungspersonal augenblicklich begonnen oder beendet werden und gibt die Möglichkeit zur geregelten Ablesung der abgelaufenen Zeit.
• Die obigen Vorteile werden entsprechend der vorliegenden Erfindung durch Konstruktionsmerkmale erreicht, die in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen anhand eines Beispieles erläutert werden; es zeigen: Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Tierkäfigs; Fig. 2 einen Schnitt durch den Tierlciifig entlang der Linie 2-2 inFig. 1; Fig. 3 ein Diagramm, wie die stromführenden Platten mit dem Verstärkereingang zu verbinden sind; Fig. 4 einen Schaltplan des Verstärkers und der Zähleranlage.
• Wie in Fig. 1 gezeigt besteht das Gerät der vorliegenden Erfindung aus einem Käfig oder einem abgeschlossenen Raum 10 für das Versuchstier, und die Abmessung des Käfigs hängt von der Größe des Versuchstieres -ab. Wenn es gewünscht wird, kann ein ganz großes Gehäuse gebraucht werden, um eine größere Zahl von Tieren gleichzeitig zu untersuchen. DasGehäuse hat eine rechteckige Form und ist mit einem schwenkbaren Oberteil versehen. Eine Anzahl von Platten 14 aus rostfreiem Stahl ist in einer gemeinsamen Ebene über dem Boden 16 des Gehäuses auf isolierenden Bolzen angeordnet.
• Die benachbarten Platten sind voneinander durch einen Spalt getrennt, der in der Zeichnung der Klarheit wegen etwas vergrößert dargestellt ist. Der Spalt zwischen den Platten ist etwa 3 mm groß, und jede Platte ist etwa 25 cm2 groß, wenn Mäuse als Versuchstiere gebraucht werden. Nicht benachbarte Platten sind parallel an den Anschlußpunkten 19 und 20 angeschlossen, wie Fig. 3 zeigt. Diese Anschlußpunkte werden gebraucht, um die leitenden Platten an den Verstärkereingang anzuschließen und können am besten an der Rückwand des Gehäuses angebracht werden, wie in Fig. 1 gezeigt.
• Der Verstärkerzählerteil des Gerätes ist in Fig. 4 gezeigt und besteht aus einem Netzteil 22 und einem Verstärker mit einer Vakuumröhre 24. Geeignete Werte der Bauteile im Schaltplan sind: CI - 8 Mikrofarad 450V Fi - 0, 5 Ampere Sicherung.
• M - 5 mA Drehspulinstrument RI - 6,8 Ohm I W RZ - 1000 Ohm 6 W R3 - 68000 Ohm 1 W R4 - 10 kOhm 1 W R5 - l 6s 8 kOhm 1 W R6 - 220 Ohm 10% 1/2 W R7 - 5 MOhm 10% 1/4 W 51 - Schalter, 2 x Um 52 - Schalter, 1 x Um Tl - Isolationstransformer VI - 6AQ5.
• Das Netzteil ist ein Zweiweggleichrichter, der unter Last eine der Netzspannung gleiche Gleichspannung liefern kann. Er liefert auch eine Vorspannung von 24 V für den Gitterpunkt der Tetrode.
• Diese Vorspannung sperrt die Röhre. Hilfsgitter und Anode sind an der Tetrode kurzgeschlossen Beim Versuch schließt die Bewegung des Tieres über den leitenden Platten den Gitterpunjct und Katode kurz, so daß die sperrende negative Spannung vom Gitter aufgehoben ist. Die Röhre öffnet jetzt und der Anodenstrom betätigt den Zähler. Der Zähler soll vorzugsweise eine Zählgeschwindigkeit von 15/sec haben. Es kann auch ein Druckzähler verwendet werden, wie z, B, ein Digitaldrucker.
• Die Zeit des Versuches kann genau geregelt werden durch Gebrauch der Arbeitskontakte eines Relais (wie Potter und Brumfield Typ K. H. P Series), mit dem man die Röhrenanode von der Anodenspannung trennt. Das Relais ist in Ruhestellung gezeigt mit der punktierten Linie in Fig. 4, und jeder aus der Tierbewegung resultierende Stromimpuls wird gezählt, bis die Anodenleitung durch das Relais zu dem gewünschten Zeitpunkt nicht unterbrochen wird. Ein bevorzugtes Gerät hat ein Relais, das die genaue Zeit, während der die Anodenspannung an der Anode liegt, regelt und einen Zähldrucker, der die automatische Ablesung der gezählten Impulse je Zeiteinheit gewährleistet.
• Bei Gebrauch ist SI zur Betätigung des Netzteils und der Meizspamiung der Röhre geschlossen Das Zeitrelais ist eingeschaltet, um eine positive Spannung an die Anoder der Röhre anzulegen und der Schalter S2 ist geschlossen, um den leitenden Zustand der leitfähigen Platten 14 festzustellen. Wenn irgendeine der Platten durch Schmutz oder Fremdkörper durch Uberbrückung der Spalte kurzgeschlossen wird, so wird der Zeiger des Instruments M abgelenkt Wenn der Zeigertest zufriedenstellend ist, wird das Zeitrelais geöffnet, die gewünschte Zahl von Tieren wird in das Gehäuse 10 gesetzt und der Versuch wird durch Einschalten des Zeitrelais (gezeigt in ausgezogener Linie) begonnen. Im allgemeinen reicht der Ablesungszeitraum von 10 bis 15 Minuten bis zu mehreren Stunden.

Claims (6)

1. Patentansprüche

   Vorrichtung zum Messen der physikalischen Aktivität von Versuchstieren, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, um das Tier innerhalb eines vorbestimmten Raumes und einer vorbestimmten Umgebung zu halten, einen unterteilten Boden innerhalb des Gehäuses, bestehend aus individuellen antikorrosiven Platten, deren maximale Abmessung kürzer ist als die Länge des Versuchstieres, wobei die Platten in einer gemeinsamen Ebene über dem Boden auf Isolierstücken angeordnet sind, so daß benachbarte Platten durch Spalte getrennt sind, welche etwas größer als der Fuß des Tieres sind, einer Einrichtung, mittels der ein Spannungsgradient zwischen benachbarten leitfähigen Platten ermöglicht wird, der ausreicht, um einen Strom von 2 bis 3 Mikroampere durch das Versuch stier zu schicken, wenn das Tier mit zwei benachbarten Platten gleichzeitig in Kontakt ist, zwei Leitern, um die nicht-benachbarten Platten mit dem Eingang des Verstärkers zu verbinden und Mittel zum Zählen, die an den Ausgang des erwähnten Verstärkers angeschlossen sind, wobei die Bewegung des Tieres innerhalb des Gehäuses einen unterbrochenen Strom hervorruft, welcher verstärkt und gezählt wird, wobei die Aktivität des Tieres mit den gezählten Impulsen pro Zeiteinheit in Zusammenhang gebracht wird.
2. 2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die antikorrosiven Platten aus rostfreiem Stahl sind.
3. 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse gegen Licht opak ist.
4. 4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ve'rstärker ein Vakuumröhrenverstärker ist und die Zähleinrichtung mit der Röhrenanode in Serie liegt.
5. 5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung ein Druckzähler ist.
6. 6. Vorrichtung gemäß Anspruch 41 dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitrelais die Funktion hat, die Anodenleitung zu öffnen und zu schließen.

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