[实用新型]一种高通量分析昆虫运动能力的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种研究昆虫行为能力的测定系统，可实现实时高通量数据采集及处理。

背景技术

在一些昆虫（如果蝇）可作为模型动物来进行相关生物学功能的研究。其中，各种突变果蝇种能提供人类疾病模型的造模，而相对应的运动能力可以反映出人类疾病的病征；创造出来的疾病模型对于开发可用于人类疾病的药物筛选至关重要，是满足可用于人类药物开发无可避免的一环。

测定昆虫的运动能力可以作为评估外界环境（如药物）与遗传因子（如基因突变）对神经与运动系统的影响，是极其重要的生理生物学指标。其中，攀爬能力是一个重要指标，它利用果蝇天生的抗重力性而在饲养容器中向上爬行的特性，可以检测生物的整体运动能力，在神经退行性疾病模型中（如帕金森氏症、亨廷顿氏舞蹈症）被广泛使用。近几十年来人们已经进行了很多的相关实验，传统的攀爬测试方法单一：先将一定数量的果蝇放于密闭的实验空管之中，手动操作，轻磕实验管，让测试动物跌落到底部，然后观察果蝇向上爬行的表征与总体果蝇分布情形。由于实验涉及到同时对一群果蝇的运动模式进行追踪，传统的肉眼观察每次只能记录一个样品，同时仅能记录某特定时间果蝇攀爬至某一高度的比例，且实验结束后很难再查询实验过程中的一些细节，无法事后追溯与验证，容易造成人为误差。本实用新型可同时进行多个样品的测定，并实时记录实验，所以实验过程和实验结果都可长期保存，方便事后分析，且统计结果足够精确，利用同一批实验操作可计算得出多个结果，一批多用，进而可以利用其作为大规模神经药物筛选的理想模型。

发明内容

本实用新型说明如下：本系统包括三个模块：操作模块、特殊照明模块及数据采集处理模块（图1）。将一定数量的昆虫装入操作模块的垂直爬行管内，利用外力或非外力的方式，使所有昆虫在同一时间点都聚集于管底，然后使所有昆虫同时向上攀爬，此操作模块可以并联方式同时进行多组实验，达到大规模操作的目的。以上操作在特殊照明模块提供的合适环境下完成。由数据采集处理模块实时采集相关数据，供后续的数据统计分析，计算得出昆虫的爬行能力。

三个模块的硬件描述如下所述（图2）：

操作模块：垂直爬行管(1)（一端封闭的玻璃管，高度10~50cm，直径2~5cm）、可支持多根爬行管的滑动支架(2)（2~100根）、利用向下滑动所产生的加速度，让实验动物在同一时间内坠落聚集于管底的装置；

特殊照明模块：可调式照明灯箱(3)（白光与红光切换、冷光源）、散射屏(4)（对光源背景进行均值化）、刻度尺标(5)（每2cm为一个刻度）；

数据采集处理模块：数码摄像机(6)（满足低光照的特殊环境，如SONYHDR-CX240E型号等）、电脑(7)（数据存储、影像回放与处理、数据分析，如CPU1.2GHz以上、硬盘容量500G的电脑）。

附图说明

图1是高通量分析昆虫运动能力系统的模块示意图；

图2是高通量分析昆虫运动能力系统的硬件结构示意图；

图3是高通量分析昆虫运动能力系统的多种实验结果示意图。

[0004]具体实施方式：

1.整套硬件设备置于暗室中，仅以灯箱（3）的白光灯照明或以红光灯照明（对于某些特殊种类昆虫，红光可避免激发其趋光性从而减少干扰因素）；

2.将一定数量的昆虫装入垂直爬行管（1）中，可同时进行多组实验以达到高通量实验的目的；摄像机（6）水平方向对准标记有刻度尺标（5）的散射屏（4）操作模块并开始拍摄视频；

3.使所有昆虫同时聚集于管底，通常是利用滑动支架（2），用重力加速度或人力，将爬行管由上至下滑落，磕碰后可造成果蝇坠落底部；

4.利用摄像机（6）记录从磕碰坠落前，到起身向上攀爬的连续影像。一定时间后，视频拍摄结束；

5.利用电脑（7）分析视频，进行数据统计分析。

本实用新型的优点在于：

1.由于本系统可同时并联多组操作模块，又有特殊光源模块可以提供均值的环境，还有数据采集处理模块可实时记录多级数据，故可实现高通量、大规模的测试，以满足学术界与医药界对高通量测试平台的需要。下表比较了传统单通道与新型六通道平台在实验时间上的优劣程度。

2.由于本系统不像传统式磕管法过于依赖人工操作，同次实验中，所有实验爬行管所受力均等，故数据的可重复性大为提高；同时实验数据具有可回放性与可验证性，能满足相关产业所需要的高标准测试；