动物行为实验指南丨啮齿动物电动转轮（MRW）测试

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　　电动转轮（MRW）用于啮齿动物的运动训练，与跑步机装置相比，电动转轮对动物造成的压力较小。然而，由于电动训练转轮的跑道由横杆构成，实验对象常常会通过抓住横杆来中断强制跑步训练。因此，该转轮更适合进行低强度和中等强度的跑步训练。电动转轮是众多常用于动物研究的运动系统之一，用于评估体育锻炼在改善健康和辅助康复方面的潜力。电动转轮采用强制跑步机制，而非自愿跑步。这使得在研究过程中运动参数能够保持一致。电动训练转轮由一个位于中心的电动轮子组成。该系统可以在一定程度上完成低强度和中等强度的强制跑步训练。轮子配备了红外传感器，用于追踪实验对象的运动。

　　电动转轮由透明亚克力材料制造成。轮子直径为35厘米，宽15厘米。跑步跑道由横杆构成。在轮子的一侧，有一个四分之一圆形区域作为实验对象的出入口。两根三角形亚克力柱将跑步轮框架支撑在离地面12.4厘米的高度。使用附着在两根三角形柱外侧的1毫米厚的半圆形透明亚克力板，在0°到140°（有效运动区域）之间以70°的间隔放置8个红外传感器。这些亚克力板距离跑步轮侧面约3厘米。轮子由中心电机驱动，并配有相关软件，可控制训练强度（低强度和中等强度）。

　　（A）定位转轮的设计图：转轮直径为55厘米，宽15厘米。在转轮的下半部分，每隔45度钻有一个孔，用于安装红外传感器。

　　（B）定位转轮的实物图：在亚克力转轮的内侧铺设了一层高摩擦力的橡胶跑道。转轮一侧的四分之一圆形开口既是训练动物的入口，也是出口。一根装有轴承的铁棒将转轮与三角形立柱相连，支撑着转轮。在转轮跑道外侧安装有一个电机，电机通过一个安装在中心轴上、长10厘米的橡胶圆盘与转轮跑道相连。一个微控制器控制着电机，进而驱动转轮运转。在三角形立柱上安装有一对半圆形的透明亚克力板，亚克力板中嵌入了四对红外传感器。

　　在训练前清洁电动转轮。确保装置光线充足。在可控环境中进行训练，以防止不必要的刺激影响训练效果。电动转轮无需预训练就可以使用。不过，可以让实验对象在转轮上进行训练，使其熟悉装置和轮子的加速情况。将实验对象放入训练轮中，根据实验要求开始运动方案。建议不要让实验对象过度劳累，并给予适当的休息间隔。

　　在定位跑轮（PRW）实验中，让大鼠在 0° 到 135° 之间保持稳定的奔跑状态。将该区域定义为有效运动区域，而将其他所有部分视为无效运动区域。对于传统的改良跑轮，将有效运动区域定义为 0° 到 140° 之间的部分。使用无刷直流电机和电机驱动器来驱动跑轮。在电机的中心轴上安装一个直径为 10 厘米的橡胶圆盘。使用铁架和弹簧来支撑电机，将电机中心轴上的橡胶圆盘与跑轮的外侧连接起来。注意：弹簧必须与螺丝配合使用，以便动态调整电机的高度，并防止因弹簧松动而导致橡胶圆盘与跑轮轨道脱离。使用微控制器操作电机来驱动直径为 10 厘米的橡胶圆盘，并观察由于橡胶圆盘与跑轮跑道之间的摩擦力而使跑轮转动，从而创建一个电动跑轮平台。在 0° 到 135° 之间依次安装四个红外传感器。使用单芯电缆将安装在两块亚克力板上的四对红外传感器连接到微控制器的通用引脚上，从而形成一个定位跑轮系统。在真正开始为期 3 周的运动训练前三天，通过手动操作跑轮来训练大鼠（注意：目的是让大鼠熟悉奔跑环境，并测试每只大鼠是否能承受 20 米/分钟的奔跑速度）。在手动操作训练期间，逐渐加快奔跑速度，直到大鼠跟不上节奏。当出现这样一种情况时，降低速度，直到大鼠恢复稳定的奔跑节奏，然后再逐渐提高速度，直到大鼠达到 20 米/分钟。

　　当摔倒事件的发生次数达到大鼠位置检测次数的 10% 阈值时，作为对训练大鼠的安全措施，自动降低跑轮的速度。注意：降低跑轮的速度，直到大鼠能够回到安全区域（0° 到 135°）并保持稳定的奔跑状态，以确保安全。

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　　按下 “开始” 按钮，启动第 1 周的训练模型。注意：电机根据自适应加速曲线 米 / 分钟，并在 30 分钟后自动停止。

　　按下 “开始” 按钮，启动第 2 周的训练模型。注意：电机根据自适应加速曲线 米 / 分钟，并在 30 分钟后自动停止。

　　按下 “开始” 按钮，启动第 3 周的训练模型。注意：电机根据自适应加速曲线 米 / 分钟，并在 60 分钟后自动停止。注意：在整个训练过程中，将从红外传感器接收到的信号数据无线传输到计算机。

　　使用18月龄的雄性大鼠研究中风后轻度运动对反应性神经发生和躯体感觉恢复的影响。实验对象被分为四组：久坐假手术组、运动假手术组、久坐中风组和运动中风组。手术后7天，运动组在电动转轮上进行为期4周的训练，在此期间速度和距离逐渐增加。久坐组被放置在静止的电动转轮中，时间与运动组相同。运动促进了躯体感觉功能的恢复。

　　电动转轮是一种结构相对比较简单、易于搭建的训练装置。该系统不用任何诸如跑步机装置中所采用的电击等厌恶性刺激作为动力。电动转轮提供两种训练强度级别，适合进行轻度运动训练。与自愿跑步轮相比，使用电动转轮可以更加好地控制运动参数。电动转轮的跑步跑道由横杆组成，实验对象可能会抓住横杆中断训练。该装置适用于轻度强度训练，不像定位转轮那样可用于高强度训练。在电动转轮上训练要求实验对象具备良好的运动和移动能力。在开始训练前一定要考虑实验对象的体重，因为不同体重组的表现可能不一样。对实验对象过度训练可能会引起肌肉疲劳。因此，一定要采用适当的训练方案，并给予休息时间。