一种底部释放式的昆虫运动能力测定系统技术方案

本发明专利技术涉及一种新型由底部释放昆虫向上爬行的运动能力测定系统，可测定昆虫个体或群体的运动能力，可用于科研或者药物筛选等用途。本系统的原理是使昆虫在非受外力状态下，从容器底部聚集，同时释放而观测昆虫向上爬行的攀爬与运动能力分析。本系统可有效避免传统外力磕碰而聚集昆虫到底部开始实验的干扰。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及一种昆虫行为能力的测定系统，涉及新型底部释放的原理及相关系统的硬件。

技术介绍

果蝇等昆虫运动能力的特征，包含有往逆重力方向运动的特性，即向上垂直攀爬。该项特征被广泛用来检测昆虫的行为能力及分析控制行为能力的单元——即神经系统的高层次协调状态；同时该特征也被用于运动类与神经类药物的开发与筛选。
早在1967年，美国科学家西蒙·本泽尔与其同事发表了一种测定果蝇攀爬能力的方法“CounterCurrent”，其方法是：将若干数量的果蝇放入两个直立连接在一起的玻璃管底部，任果蝇自由爬行，一定时间后将分布于上下管的果蝇独立分离，再将上下两组果蝇连接到新的玻璃管中进行下一轮实验，此方法需重复5次以上，统计所有上管与所有下管的果蝇数量的比例。此方法由于连续操作数个周期，果蝇实际爬行距离相对较长，可有效分析出果蝇运动能力的实际状况。但由于操作复杂，耗时耗力，不利于快速实验。
随后科学家们由于效率问题，开发了一种简化版的果蝇行为能力测定系统“磕管法系统”，将若干数量的果蝇放入玻璃爬行管中，利用人力举起玻璃管约数十厘米后，向下磕动管子至桌面，使其先产生一定的加速度然后骤停，迫使所有果蝇跌落于管底（此时间点即为起始时间点），随即观察果蝇向上攀爬的现象，统计在单位时间内爬到超过一定高度的果蝇数量，占总数的比例作为爬行能力的标准。由于实验简便而被广泛使用。但不足之处是人为施加的外力轻重有别，太小时果蝇无法完全磕到底部，使得数据分析受到影响；外力太大时其震动与声波会干扰昆虫的正常运动能力，导致其运动能力较实际值偏低，甚至磕破管子，造成果蝇逃逸与人身危险；同时此方法的人力介入较高，不同操作者间会导致结果有很大不同，不利于科学实验要求的可重复性操作。

技术实现思路

本专利技术开发出的“底部释放法”，完全消除了传统“磕管法”中，磕碰与人力误差对实验造成的影响。本系统能够轻易的达成规范化操作的要求，同时保证数据统计的精确，最终可快速、精确的测量昆虫的运动能力。
本专利技术系统硬件说明如下：
本系统的硬件包括两部分，一是传统的玻璃爬行管（一端封闭的玻璃管，高度10~50厘米，直径2~5厘米），另一是可达成将果蝇聚集在底部后，再一起释放的装置。本专利技术提供三种同步释放装置（包括活塞式（图1）、抽屉式（图2）、套管式（图3））。
附图说明
图1活塞式底部释放系统；
图2抽屉式底部释放系统；
图3套管式底部释放系统；
图4底部释放式操作与磕管式操作的果蝇分布状态对比图；
图5底部释放式操作与磕管式操作的果蝇攀爬能力对比图。
具体实施方式
活塞式底部释放（见图1）系统如下所述：
1.将一定数量的昆虫装入垂直爬行管中；
2.将带有拉杆的塞子塞上，一直向下缓慢推至距管底约1厘米处，注意下推过程避免伤及昆虫；
3.将果蝇与系统静置数秒至数分钟；
4.测试开始时，在1秒内把拉杆活塞拉到顶部，让昆虫有条件开展向上爬行的空间；
5.观察记录昆虫的爬行模式，如距离、速度、绝对高度、角度等。一定时间后，操作结束。
抽屉式底部静止释放（见图2）系统如下所述：
1.将一定数量的昆虫装入同步释放装置中下方的小容器中（除上方外各方封闭的容器，可在同步释放装置下滑动，状似抽屉）；
2.将昆虫静置数秒至数分钟；
3.将玻璃爬行管垂直倒扣在同步释放装置的接口上方；
4.横向拉动“抽屉”至接口下方，使其与玻璃爬行管连接，让昆虫有条件开展向上爬行的空间；
5.观察记录昆虫的爬行模式，如距离、速度、绝对高度、角度等。一定时间后，操作结束。
套管式底部静止释放（见图3）系统如下所述：
1.将一定数量的昆虫装入同步释放装置的小套管中，将可开启的活动闸门封闭；
2.将昆虫静置数秒至数分钟；
3.将玻璃爬行管垂直倒扣在同步释放装置的活动闸门上方；
4.开启活动闸门，使其与玻璃爬行管连接，让昆虫有条件开展向上爬行的空间；
5.观察记录昆虫的爬行模式，如距离、速度、绝对高度、角度等。一定时间后，操作结束。
本专利技术的优点在于：
1.本专利技术有效的降低对实验操作者所需要的精力集中程度与培训要求。传统的“磕管法”操作如果磕管力度太小或角度不对，昆虫无法全部跌落于管底；而力度过大时，果蝇掉落后会反弹，甚至会磕破玻璃管。本专利技术可保证所有昆虫在开始攀爬前全部位于底部，能精确起始爬行（即释放）的时间点，方便后续数据分析，并杜绝“磕管法”操作时磕破管的安全隐患；
2.底部释放式操作可极大程度降低外界震动与音波对实验结果的负面干扰。仅就野生型果蝇而言，采用底部释放式操作时，其果蝇爬行的模式更加线性化的增长（见图4，果蝇分布状态），其攀爬能力也优于传统磕管法（见图5，果蝇在静止释放后8秒的攀爬平均高度与攀爬指数，及果蝇不同时间点的平均攀爬高度）；
3.在科研探索中，有一些对于震动有高度敏感的特殊果蝇突变种（如bss,bas,eas,Shaker等），该类型突变种的特色是由于特定基因突变后，如受一定程度的震荡或外力撞击，果蝇会麻痹甚至直接昏厥，完全无法进行运动能力的分析。本专利举例的3种底部释放操作，均可有效降低震动干扰，使得此类型的实验变得可能。
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【技术保护点】
一种底部释放式的昆虫运动能力测定系统，其特征在于，包含可测量昆虫运动能力的爬行管和与之配合工作的同步释放装置。

【技术特征摘要】
1.一种底部释放式的昆虫运动能力测定系统，其特征在于，包含可测量昆虫运动能力的爬行管和与之配合工作的同步释放装置。
2.如权利要求1所述，包含一种爬行管，其特征在于，透明材质，一端封闭，高度10~50厘米，直径2~5厘米。
3.如权利要求1所述，包含一种同步释放装置，其特征在于，与爬行管配合使用，可将一定数量昆虫聚集于管底，并可使所有昆虫同时释放进入爬行管；本新型提供了三种基于以上原理的同步释放装置：活塞式（图1）、抽屉式（图2）、套管式（图3）。
4.如权利要求3所述，包含一种活塞式释放装置，其特征在于，活塞先缓缓下降，使昆...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，彭一峰，
申请(专利权)人：苏州卓凯生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32