Патент на изобретение №2255701

(54) ГОЛОВОДЕРЖАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к физиологии и экспериментальной медицине. Головодержатель содержит опорный лоток, направляющие, закрепленные на лотке, несущие каретки, выполненные с возможностью перемещения по направляющим, и снабженный прижимом сборный стержень-фиксатор, оснащенный втулками подвеса головы, концы которого закреплены в каретках. Концевые части и концевые втулки с цанговыми зажимами выполнены с возможностью осевого перемещения. Центральная часть стержня выполнена в виде резиновой трубки, ее средняя часть заполнена токопроводящим материалом, изменяющим электрическое сопротивление на внешние механические воздействия. Трубка снабжена проводниками, наружные концы которых последовательно соединены с мостовой схемой, усилителем, регистрирующим прибором и монитором. Концевые части стержня снабжены сквозными осевыми проточками. Прижим центральной части стержня к концевым частям осуществляется с помощью погружных винтов, размещенных в теле его частей. Головодержатель обеспечивает физиологически адекватную иммобилизацию к требуемым условиям ограничения подвижности и постоянный контроль за функциональным состоянием и поведенческими реакциями иммобилизированного животного в ходе эксперимента путем непрерывной регистрации физических движений и тонического напряжения подопытного животного. Устройство позволяет эффективно выявлять наличие слабовыраженных и латентных мышечных движений животного и предотвращать их артефактное влияние на форму и параметры регистрируемых в опытах биопотенциалов путем постоянного мониторинга двигательной активности животного. 4 ил.

Изобретение относится к физиологии и экспериментальной медицине.

Известны головодержатели, в которых фиксация головы осуществляется с помощью двух металлических стержней, жестко закрепляемых на верхней поверхности черепа подопытных животных (Кияткин, Жуков 1986; Noda et. al., 1971; Finch et. al. 1984). Использование указанных держателей сопровождается развитием иммобилизационного стресса – комплекса невротических нарушений и связанных с ними вегетативных и соматических нарушений, наблюдаемом при резком ограничении подвижности животных. Известно также устройство, содержащее регулируемые гибкие подвесы головы, установленные на одном сборном стержне-фиксаторе, концы которого закреплены в каретках, его центральная часть выполнена упругой, оснащена переходными хомутиками и концевыми втулками с цанговыми зажимами, установленными с возможностью осевого перемещения (С.В.Альбертин авт. свид. SU №1528473 от 24.02.87 – прототип устройства), которое обеспечивает процесс адаптации подопытных животных к требуемым условиям ограничения подвижности и препятствует развитию дистресса у иммобилизированных животных.

Вместе с тем указанное устройство имеет следующие недостатки:

1. Устройство не обеспечивает постоянного контроля за функциональным состоянием иммобилизированного животного в ходе эксперимента.

2. Устройство не обеспечивает возможности регистрировать движения головы или попытки животных совершать двигательные реакции на завершающих стадиях иммобилизационного процесса, когда возможности животных осуществлять движения физически ограничены.

3. Устройство не обеспечивает контроля за мышечным тонусом иммобилизированного животного.

4. Устройство не обеспечивает возможности осуществлять мониторинг и автоматическую регистрацию движений головы животного на всех этапах приучения животного к условиям иммобилизации и дальнейшем проведении эксперимента в условиях ограничения подвижности.

5. Устройство не позволяет выявлять и предотвращать влияние произвольных мышечных движений животного на форму и параметры регистрируемых в опытах биопотенциалов путем непрерывного мониторинга двигательной активности животного, позволяющего проводить сенсорное тестирование животного с регистрацией биопотенциалов в периоды, свободные от выполнения животным произвольных двигательных реакций.

Следует отметить, что применение для регистрации движений головы известных устройств, основанных на определении изменений в положении объекта с помощью электромагнитного поля (Nienhuis, Siegel, 1989) в электрофизиологическом эксперименте является неприемлемым, так как требует дополнительной установки на голову животного большого магнита, инерционный вес которого с отводящим кабелем составляет 200-300 г, а точность регистрации при использовании подобных устройств невысока и значительно варьирует в зависимости от изменения питающего напряжения и температурного режима регистрирующей электронной аппаратуры, что не обеспечивает возможность регистрации низкоамплитудных движений головы, а также наличие и изменение мышечного тонуса иммобилизированного животного.

Цель изобретения – обеспечение контроля за функциональным состоянием иммобилизированного животного и его поведенческими реакциями путем автоматического измерения и регистрации тонического напряжения и физической двигательной активности животного.

Сущность заявляемого головодержателя, содержащего опорный лоток, направляющие, закрепленные на лотке, несущие каретки, выполненные с возможностью перемещения по направляющим, и оснащенный втулками подвеса головы сборный стержень-фиксатор, концы которого закреплены в каретках, его центральная часть выполнена упругой, концевые части и концевые втулки с цанговыми зажимами, установленные с возможностью осевого перемещения, и переходные хомутики, заключается в том, что центральная часть – стержень – выполнена в виде резиновой трубки, заполненной токопроводящим материалом, изменяющим электрическое сопротивление на внешние механические воздействия, и включенным в мостовую схему, последовательно соединенную с усилителем, регистрирующим прибором и монитором, причем концевые части стержня снабжены сквозными осевыми проточками, а прижим центральной части стержня к его концевым частям осуществляется с помощью погружных винтов, размещенных в теле его частей.

На Фиг.1 изображена схема фиксации головы животного, где

1. опорный лоток.

2. направляющие.

3. несущие каретки.

4. сборный стержень-фиксатор.

5. основная втулка подвеса головы.

6. дополнительная втулка подвеса головы.

7. винты фиксации.

8. отводящие проводники.

На Фиг.2. показана конструкция сборного стержня-фиксатора, где

9. центральная часть сборного стержня-фиксатора.

10. переходные хомутики с поворотными фиксаторами.

11. концевые втулки с цанговыми зажимами.

12. концевые части сборного стержня-фиксатора.

На Фиг.3. показана конструкция центральной части сборного стержня-фиксатора, выполняющая функцию тензодатчика, где

13. корпус центральной части сборного стержня-фиксатора, выполненной в виде резиновой трубки

14. полость трубки, заполненная токопроводящим материалом (например, угольный порошок).

На Фиг.4. показана блок-схема включения тензодатчика, где

15. тензодатчик.

16. мостовая схема.

17. усилитель.

18. регистратор.

19. монитор.

Предлагаемый головодержатель изображен на Фиг.1-3 и содержит опорный лоток 1, направляющие 2, закрепленные на лотке, несущие каретки 3, выполненные с возможностью перемещения по направляющим 2 и сборный стержень-фиксатор 4, концы которого закреплены в каретках 3, его центральная часть 9 выполнена в виде резиновой трубки, средняя часть которого заполнена токопроводящим материалом 14, изменяющим свое электрическое сопротивление на механические воздействия (например, угольный порошок), служит тензодатчиком и находится в контакте с отводящими проводниками 8, которые герметически закреплены в концевых отделах резинового стержня, а их свободные концы выведены наружу и последовательно соединены с мостовой схемой 16, усилителем 17, регистрирующим прибором 18 и монитором 19. В состав сборного стержня-фиксатора также входят концевые втулки с цанговыми зажимами 11 и концевые части 12 стержня, снабженные сквозными осевыми проточками для вывода отводящих проводников 8 наружу и прижима центральной части стержня 9 к концевым частям 12 с помощью погружных винтов, расположенных в теле конечных частей 12 сборного стержня-фиксатора 4.

Устройство работает следующим образом.

Подопытное животное с жестко закрепленными на черепе втулками подвеса головы 5 и 6 помещают на опорный лоток 1 стереотаксического аппарата. Центральную часть 9 сборного стержня фиксатора 4 последовательно пропускают через основную втулку 5 подвеса головы, прижимные хомутики с поворотными фиксаторами 10, концевые втулки 11 и концевые части 12 сборного стержня-фиксатора 4. Прижимные хомутики с поворотными фиксаторами 10 сочленяют с втулками 5 и 6 подвеса головы и закрепляют на центральном части стержня 9 с помощью поджимных гаек, а прижим центральной части стержня 9 к концевым частям осуществляют с помощью погружных фиксирующих винтов 7. Концевые части 12 стержня устанавливают в сквозные отверстия кареток 3, расположенных на направляющих 2, и фиксируют их положение винтами 7. Установка требуемой рабочей длины центральной части стержня осуществляется с помощью осевого перемещения надвижных конечных втулок 11, положение которых на концевых частях 12 сборного стержня-фиксатора 4 фиксируются винтами 7. Отводящие проводники 8 центральной части 9 сборного стержня-фиксатора 4 подключают к входным клеммам мостовой схемы 16, последовательно соединенной с усилителем 17, регистрирующим прибором 18 и монитором 19. Устройство обеспечивает возможность регулировать чувствительность регистрации двигательной активности животного путем исходного растягивания в продольном направлении центральной части 9 сборного стержня-фиксатора 4. Снятие фиксирующих элементов головодержателя после окончания эксперимента производится в обратной последовательности.

ПРЕИМУЩЕСТВА УСТРОЙСТВА

1. Устройство обеспечивает постоянный контроль за функциональным состоянием и поведенческими реакциями иммобилизированного животного в ходе эксперимента. Это преимущество обеспечивается за счет того, что использование в качестве центральной части сборного стержня-фиксатора резиновой трубки, заполненной токопроводящим материалом, изменяющим при механических нагрузках электрическое сопротивление, позволяет осуществлять непрерывную регистрацию как фазических движений, так и тонического напряжения подопытного животного.

2. Устройство обеспечивает возможность регистрировать минимальные движения головы или попытки животных совершать двигательные реакции на завершающих стадиях иммобилизационного процесса, когда возможности животных осуществлять движения физически ограничены. Это преимущество обеспечивается за счет того, что оно является достаточно чувствительным для регистрации минимальной двигательной активности подопытного животного.

3. Устройство обеспечивает возможность регулировать и калибровать чувствительность регистрации двигательной активности животного путем исходного растягивания в продольном направлении центральной части сборного стержня-фиксатора, выполненного в виде резиновой трубки, заполненной токопроводящим материалом, изменяющим при механических нагрузках регистрируемое электрическое сопротивление. Это преимущество обеспечивается за счет того, что конечные части сборного стержня-фиксатора снабжены сквозной осевой проточкой с отверстиями для прижимных винтов, в которых при требуемом растягивании размещается центральный стержень и фиксируется в нем прижимными винтами.

4. Устройство обеспечивает контроль за мышечным тонусом иммобилизированного животного. Это преимущество обеспечивается за счет возможности дифференцировать при регистрации медленные (соответствующие тоническим напряжениям подопытного животного) и быстрые (соответствующие фазическим двигательным реакциям) компоненты изменений электрического сопротивления центральной части сборного стержня-фиксатора, заполненного токопроводящим материалом.

5. Устройство обеспечивает возможности осуществлять мониторинг и автоматическую регистрацию движений головы животного на всех этапах приучения животного к условиям иммобилизации и дальнейшем проведении эксперимента в условиях ограничения подвижности. Это преимущество обеспечивается за счет того, что устройство содержит регистрирующий прибор и средства визуального наблюдения (монитор) за процессом регистрации двигательной активности.

6. Устройство позволяет однозначно выявлять двигательные артефакты – искажение формы и изменение параметров регистрируемых в опытах биопотенциалов, связанных с генерацией биоэлектрической активности при произвольных мышечных движениях животного. Это преимущество обеспечивается путем временного сопоставления регистрируемых двигательных реакций и отводимых в ходе опыта биопотенциалов.

7. Устройство позволяет предотвращать влияние произвольных мышечных движений животного на форму и параметры регистрируемых в опытах биопотенциалов путем непрерывного мониторинга двигательной активности животного, позволяющего проводить сенсорное тестирование животного с регистрацией биопотенциалов в периоды, свободные от выполнения животным произвольных двигательных реакций.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Альбертин С.В. Устройство для иммобилизации головы животного. А.с. SU №1528473, 1989, приоритет от 24.02.87 (прототип).

2. Кияткин Е.А, Жуков В.И. Приспособление для стереотаксической фиксации черепа у бодрствующих крыс при электрофизиологических и микроионофоретических исследованиях отдельных нейронов. – Физиол. журн. СССР, 1986, т.72, №5, с.691-694.

3. Finch D.M., Feld R.E., Babb T.L. Effects of mesencephalic and pontine electrical stimulation on neuronal activity in drug free cat. Exp. Neurology, 1984, v.61, №2, pp. 318-336.

4. Nienhuis R., Siegel J.M. Analysis of Head Movement an Position Using Hall Effect Devices Physiology & Behavior, 1989, v.45, pp.199-203.

5. Noda H., Freeman R.B., Gies В., Creutzfeldt D. Neuronal responses in the visual cortex of awake cats to stationary and moving targets. Exp.Brain Res., 1971, v.12, №4, pp.389-405.

Формула изобретения

Головодержатель, содержащий опорный лоток, направляющие, закрепленные на лотке, несущие каретки, выполненные с возможностью перемещения по направляющим, и оснащенный втулками подвеса головы сборный стержень-фиксатор, концы которого закреплены в каретках, его центральная часть выполнена упругой, концевые части и концевые втулки с цанговыми зажимами, установленные с возможностью осевого перемещения, и переходные хомутики, отличающийся тем, что центральная часть стержня выполнена в виде резиновой трубки, заполненной токопроводящим материалом, изменяющим электрическое сопротивление на внешние механические воздействия и включенным в мостовую схему, последовательно соединенную с усилителем, регистрирующим прибором и монитором, причем концевые части стержня снабжены сквозными осевыми проточками, а прижим центральной части стержня к его концевым частям осуществляется с помощью погружных винтов, размещенных в теле его частей.

РИСУНКИ