多通道大小鼠轉輪節(jié)律監(jiān)測系統(tǒng)是一種集運動行為記錄、生物節(jié)律分析和神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)控研究于一體的高通量科研平臺。該系統(tǒng)通過同步追蹤多只動物的自發(fā)轉輪活動，結合環(huán)境調(diào)控模塊，實現(xiàn)對晝夜節(jié)律、睡眠-覺醒周期及代謝節(jié)律的準確量化。以下是其核心功能與技術特點：

一、系統(tǒng)核心功能

晝夜節(jié)律分析：活動相位、周期長度(τ)；研究生物鐘基因突變或光周期干預的節(jié)律紊亂

睡眠-覺醒監(jiān)測：非快速眼動睡眠(NREM)時長；評估神經(jīng)調(diào)節(jié)藥對睡眠結構的影響

能量代謝關聯(lián)：運動量與攝食/飲水同步性；揭示運動節(jié)律與代謝綜合征的相互作用

神經(jīng)藥理學研究：多巴胺能藥誘導的運動亢進；量化帕金森模型藥的運動副作用

二、關鍵技術設計

1. 多通道并行采集

獨立轉輪單元：每通道配置直徑34cm（大鼠）/12cm（小鼠）的靜音轉輪，承重≥1kg（大鼠）

高精度傳感器：

磁感應編碼器（分辨率0.1°）實時記錄轉速及方向

采樣頻率≥100Hz，可檢測微顫動（如震顫模型）

2. 環(huán)境準確調(diào)控

光照強度：0-1000 lux（LED可調(diào)光譜）；±5 lux

光周期：4-48小時循環(huán)（模擬極晝/極夜）；切換誤差<1秒

溫濕度：15-30℃ / 30-70% RH；±0.5℃ / ±3%

3. 智能行為識別

AI運動解析：

通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(CNN)區(qū)分跑動、站立理毛等8類行為

行為誤判率<3%（經(jīng)3D標記點驗證）

節(jié)律參數(shù)自動計算：

余弦分析法計算中值節(jié)律(MT)、相對振幅(RA)

非參數(shù)分析獲取活動穩(wěn)定性(IS)與片段化指數(shù)(IV)

三、應用場景

? 神經(jīng)科學領域

生物鐘機制研究：

在Per2基因敲除小鼠中檢測自由運轉周期從24h延長至26.3h

神經(jīng)退行?。?/p>

阿爾茨海默模型(APP/PS1)出現(xiàn)活動相位前移（早于病理指標出現(xiàn)）

? 代謝藥理研究

高脂飲食干預：

大鼠攝食節(jié)律紊亂（夜間進食減少20%）→ 早于體重增加的預警指標

藥品時效評估：

褪黑素緩釋劑使節(jié)律相位延遲達2.1小時（對照速釋劑僅0.7h）

? 航天醫(yī)學拓展

模擬空間節(jié)律失調(diào)：

結合不規(guī)則光暗周期，評估艙內(nèi)節(jié)律干預方案