引言

跑步機(jī)作為一種先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于嚙齒類動(dòng)物的強(qiáng)迫訓(xùn)練研究中。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡約性使得實(shí)驗(yàn)者能夠輕松調(diào)節(jié)跑道帶的速度和傾斜度，以適應(yīng)不同的實(shí)驗(yàn)需求。

跑步機(jī)不僅是一個(gè)評(píng)估運(yùn)動(dòng)和訓(xùn)練對(duì)身體健康影響的工具，更是研究認(rèn)知健康（Hwang等，2016）和心理健康（Costa等，2012）的重要平臺(tái)。特別是在多跑道跑步機(jī)系統(tǒng)中，實(shí)驗(yàn)者可以同時(shí)觀察不同治療組的表現(xiàn)，從而更全面地了解各種因素對(duì)動(dòng)物運(yùn)動(dòng)能力的影響。此外，跑步機(jī)還被廣泛應(yīng)用于身體疲勞（Dougherty、Springer和Gershengorn，2016）的研究，以及受傷后運(yùn)動(dòng)和行動(dòng)功能恢復(fù)情況（English、Wilhelm和Sabatier，2011）的評(píng)估。

一、實(shí)驗(yàn)原理

小動(dòng)物跑步機(jī)實(shí)驗(yàn)的核心原理是通過強(qiáng)迫動(dòng)物在跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)，觀察并記錄其運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，從而評(píng)估不同因素對(duì)動(dòng)物身體健康、認(rèn)知健康以及心理健康的影響。跑步機(jī)的速度和傾斜度可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，以模擬不同的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和難度。同時(shí)，通過電擊網(wǎng)或其他激勵(lì)方式，可以確保動(dòng)物在跑步過程中保持持續(xù)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

二、設(shè)備

小動(dòng)物跑步機(jī)（動(dòng)物實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)）是實(shí)驗(yàn)的核心設(shè)備，適用于大、小鼠等嚙齒類動(dòng)物。該設(shè)備設(shè)計(jì)精巧，操作簡便，所有參數(shù)設(shè)置均可通過儀器上的觸摸屏完成。觸摸屏不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還方便實(shí)驗(yàn)者實(shí)時(shí)觀察數(shù)據(jù)，及時(shí)修正實(shí)驗(yàn)方案。

跑步機(jī)的速度設(shè)定范圍廣泛，從1-60m/min，精度高達(dá)1mm/min，能夠滿足不同實(shí)驗(yàn)需求。此外，跑步機(jī)還具備勻速模式、加速模式以及定角度坡道模式等多種選擇，使得實(shí)驗(yàn)者可以根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行靈活設(shè)置。跑道可手動(dòng)傾斜0-45°，以適應(yīng)不同的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。

跑步機(jī)的另一大特色在于其電擊網(wǎng)格設(shè)計(jì)。當(dāng)需要進(jìn)行厭惡刺激時(shí)，可以對(duì)動(dòng)物進(jìn)行電擊，電擊范圍0-5mA，精度0.1mA。這種設(shè)計(jì)能夠確保動(dòng)物在受到適度刺激的同時(shí)，不會(huì)受到過度的傷害。同時(shí)，設(shè)備還配備了專門用于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案及管理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的軟件，使得實(shí)驗(yàn)過程更加便捷、高效。

大小鼠通用跑步機(jī)，上海欣軟，型號(hào)XR-PT-10B

三、實(shí)驗(yàn)方案

在實(shí)驗(yàn)開始前，需要對(duì)跑步機(jī)裝置進(jìn)行徹底的清潔，以防止任何殘留的刺激物影響受試者的表現(xiàn)。同時(shí)，需要確保裝置照明適當(dāng)，并在不受干擾的環(huán)境中進(jìn)行任務(wù)，以最大限度地減少外部刺激對(duì)表現(xiàn)的影響。

對(duì)于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)，受試者無需進(jìn)行任何預(yù)訓(xùn)練。但是，在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練之前，可以讓受試者熟悉跑步機(jī)和電擊網(wǎng)，以最大限度地減少新異刺激引起的壓力。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和持續(xù)時(shí)間取決于調(diào)查類型。無論訓(xùn)練計(jì)劃如何，受試者都必須有適當(dāng)?shù)男菹r(shí)間，以防止肌肉疲勞。

3.1 預(yù)訓(xùn)練

預(yù)訓(xùn)練的目的是讓受試者熟悉跑步機(jī)和電擊網(wǎng)，減少新異刺激引起的壓力。具體步驟如下：

關(guān)閉跑步機(jī)，將受試者放在跑步機(jī)的傳送帶上。

立即打開電擊網(wǎng)，但此時(shí)不啟動(dòng)跑步機(jī)。

讓受試者在不受限制的情況下探索跑道（至少1至3分鐘），直到它探索了整個(gè)跑道并/或至少受到一次電擊。

探索結(jié)束后，啟動(dòng)跑步機(jī)，緩慢增加速度，直到跑道開始移動(dòng)。

確保受試者在移動(dòng)而不是向電擊網(wǎng)移動(dòng)；如果沒有移動(dòng)，請(qǐng)用鋼絲刷輕拍或用尾巴輕撓來鼓勵(lì)它。

繼續(xù)緩慢增加速度（最高可達(dá)10米/分鐘），并在10分鐘后停止跑步機(jī)。

讓受試者在返回籠子前再次探索跑道。

在接下來的訓(xùn)練中，可以逐漸增加速度增量，進(jìn)行15分鐘的訓(xùn)練。根據(jù)需要重復(fù)此過程，直到受試者能夠穩(wěn)定地在跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)。

3.2 疲勞測試

疲勞測試的目的是評(píng)估受試者在持續(xù)運(yùn)動(dòng)下的疲勞程度。具體步驟如下：

將受試者放在跑步機(jī)上，并立即打開電擊網(wǎng)。

以預(yù)定的速度啟動(dòng)跑步機(jī)并開始觀察。

逐漸增加跑道的速度，直到受試者表現(xiàn)出明顯的疲勞跡象。

如果受試者在靠近電擊區(qū)或位于電擊網(wǎng)（疲勞區(qū)）的一個(gè)身體長度的區(qū)域內(nèi)停留超過5秒，則將其移除。

除非移除符合移除標(biāo)準(zhǔn)的受試者，否則不要中斷測試。

在測試過程中，需要密切觀察受試者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、呼吸頻率以及身體姿勢(shì)等指標(biāo)，以評(píng)估其疲勞程度。

四、測試流程

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：確保跑步機(jī)裝置清潔、照明適當(dāng)，并設(shè)置好實(shí)驗(yàn)參數(shù)。

受試者準(zhǔn)備：將受試者放入跑步機(jī)傳送帶上，并讓其熟悉環(huán)境。

啟動(dòng)跑步機(jī)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求選擇合適的速度模式和傾斜度，啟動(dòng)跑步機(jī)。

觀察記錄：密切觀察受試者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并記錄跑步時(shí)間、行進(jìn)距離、達(dá)到的最大速度等指標(biāo)。

施加刺激：根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候施加厭惡刺激（如電擊）。

結(jié)束實(shí)驗(yàn)：當(dāng)受試者達(dá)到疲勞狀態(tài)或?qū)嶒?yàn)時(shí)間結(jié)束時(shí)，停止跑步機(jī)并移除受試者。

數(shù)據(jù)處理：將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件進(jìn)行分析處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

五、測試指標(biāo)

小動(dòng)物跑步機(jī)實(shí)驗(yàn)的主要測試指標(biāo)包括：

跑步時(shí)間：受試者在跑步機(jī)上持續(xù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。該指標(biāo)能夠反映受試者的耐力水平以及運(yùn)動(dòng)能力。

行進(jìn)距離：受試者在跑步機(jī)上跑過的總距離。該指標(biāo)能夠直觀地反映受試者的運(yùn)動(dòng)能力和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。

達(dá)到的最大速度：受試者在跑步過程中達(dá)到的最高速度。該指標(biāo)能夠反映受試者的爆發(fā)力以及運(yùn)動(dòng)能力上限。

厭惡刺激的次數(shù)：在實(shí)驗(yàn)過程中施加厭惡刺激的次數(shù)。該指標(biāo)能夠反映受試者對(duì)厭惡刺激的耐受程度以及運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的效果。

在跑道上的平均位置：受試者在跑步過程中在跑道上的平均位置。該指標(biāo)能夠反映受試者的運(yùn)動(dòng)軌跡以及運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。

疲勞/力竭時(shí)間：受試者達(dá)到疲勞或力竭狀態(tài)所需的時(shí)間。該指標(biāo)能夠反映受試者的耐力水平以及運(yùn)動(dòng)能力極限。

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