常见嗅觉行为学实验方法及嗅觉行为训练系统实验案例的介绍
2024-12-20 来源:本站 点击次数:1201
从感知到学习记忆，嗅觉行为实验（如 Go-No go、DNMS 和 DPA 任务等）在神经机制研究中得到了广泛应用，嗅觉刺激在认知及神经系统疾病机制研究中发挥着重要作用 （点击查看往期推文）。
研究表明，嗅觉功能障碍是神经退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病）和神经发育性疾病（如自闭症、癫痫）的显著表型之一[1,2]。这不仅为疾病的早期诊断提供了重要依据，也为治疗机制的探索开辟了新方向[3]。
嗅觉康复训练是一种通过系统化、多样化气味刺激改善嗅觉功能的方法，已被广泛应用于嗅觉障碍的干预研究。
研究表明，定期接触多种气味能够促进嗅觉感受器和相关神经通路的重塑，帮助恢复嗅觉功能，甚至改善与嗅觉相关的疾病症状（如阿尔茨海默病、自闭症和抑郁症等）[4]。
接下来，我们将介绍几种常见的嗅觉行为学实验方法，并展示瑞沃德嗅觉行为训练系统如何助力嗅觉辨别能力检测、嗅觉灵敏度检测和嗅觉康复训练。
01 常见嗅觉行为学实验方法
01. 掩埋食物测试
Buried food test
目的：检测嗅觉灵敏度
方法：小鼠禁食24小时，将食物颗粒埋藏在沙子或其他基质中，将小鼠放入测试盒中，记录其找到食物所需的时间。通过比较不同模型小鼠找到食物所需的时间，评估其嗅觉功能。
02. 习惯/去习惯测试
—— Habituation/Dishabitution test
目的：检测嗅觉辨别能力
方法：让小鼠习惯一种气味后，呈现另一种新的气味，记录小鼠对新气味的探索次数和时间。如果小鼠能够区分两种气味，则会花费更多时间探索新气味。通过比较不同模型小鼠探索新气味的次数及时间，评估其嗅觉辨别能力。
03. 嗅探板测试
Hole board test
目的：检测嗅觉识别能力
方法：将小鼠放入含有多个孔洞的测试板，每个孔洞中放置一种不同的气味，记录小鼠对不同孔洞的嗅探次数。通过比较不同模型小鼠的嗅探次数，评估其嗅觉识别能力。
04. 气味偏好测试
—— Odor preference test
目的：检测动物对不同气味的偏好
方法：将小鼠放入测试盒中，提供两种气味源，记录小鼠在每种气味源附近停留的时间。通过比较不用模型小鼠在两种气味源附近停留的时间，评估其气味偏好。
尽管这些传统实验方法操作简便，但在实验过程中，小鼠容易受到外界环境和人为因素的影响，导致实验的重复性、操作效率以及与其他研究技术（如光遗传、光纤记录、电生理等）的联用性方面存在诸多局限。
为此，瑞沃德开发了嗅觉行为训练系统，通过精准的实验设计、自动化的数据记录以及高兼容性的设备配置，不仅是嗅觉研究的可靠工具，还为学习、记忆、决策等方向的研究提供了一种新颖的行为学方式。
02 瑞沃德嗅觉行为训练系统实验示例
1 嗅觉辨别检测
实验方法：
给小鼠提供两种气味：奖励气味和非奖励气味。在奖励气味下舔舐水嘴可获得饮水奖励，非奖励气味下舔舐水嘴则没有奖励。软件自动统计小鼠的正确选择率，用以评估其气味辨别能力。
系统优势：
实验方法：
将测试气味按梯度稀释，用稀释溶剂作为非奖励气味。创建多个Go-No go程序并组合运行，让小鼠接受不同浓度的气味刺激，记录其对不同浓度的响应准确率，用以评估小鼠的嗅觉灵敏度。其学习时间也可作为评估早期疾病模型的依据，如阿尔兹海默症。
系统优势：
实验方法：选择一组多样化气味（如花香、果香、香料气味等），利用嗅觉行为训练系统设定序列气味释放规则，精确控制气味释放时间和流量，确保每只小鼠接收到标准化的气味刺激。训练周期结束后，通过行为学测试和嗅觉功能检测，评估小鼠的嗅觉功能和相关疾病症状是否得到改善。
系统优势：
单通道嗅觉设备可精确控制16种气味依次释放，满足多样化训练需求。
专业软件自动控制实验流程，减少人工干预，确保每次训练的高可重复性。
预留8个TTL信号传输端口，支持联用光遗传学、光纤记录、电生理和双光子等设备，实时监测接收气味刺激时脑区的神经信号变化，为复杂机制的联合探索提供支持。
瑞沃德嗅觉行为训练系统旨在为神经科学研究提供更多样、高效、精确的解决方案。
如果您对系统功能或实验方法感兴趣，欢迎联系我们，探索更多应用场景！
参考文献
[1] Hornix, Betty E., Havekes, Robbert., Kas, Martien J H.. Multisensory cortical processing and dysfunction across the neuropsychiatric spectrum. Neuroscience and biobehavioral reviews, 2018, 97:138-151.
[2] Dan, Xiuli., Wechter, Noah., Gray, Samuel., Mohanty, Joy G., Croteau, Deborah L.. Olfactory dysfunction in aging and neurodegenerative diseases. Ageing research reviews, 2021, 70.
[3] Lyons-Warren, Ariel M., Herman, Isabella., Hunt, Patrick J., Arenkiel, Benjamin R.A systematic-review of olfactory deficits in neurodevelopmental disorders: From mouse to human. Neuroscience and biobehavioral reviews, 2021, 125:110-121.
[4] Vance, David E., Del Bene, Victor A., Kamath, Vidyulata., Frank, Jennifer Sandson., Billings, Rebecca.. Does Olfactory Training Improve Brain Function and Cognition? A Systematic Review. Neuropsychology review, 2023, .
研究表明，嗅觉功能障碍是神经退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病）和神经发育性疾病（如自闭症、癫痫）的显著表型之一[1,2]。这不仅为疾病的早期诊断提供了重要依据，也为治疗机制的探索开辟了新方向[3]。
嗅觉康复训练是一种通过系统化、多样化气味刺激改善嗅觉功能的方法，已被广泛应用于嗅觉障碍的干预研究。
研究表明，定期接触多种气味能够促进嗅觉感受器和相关神经通路的重塑，帮助恢复嗅觉功能，甚至改善与嗅觉相关的疾病症状（如阿尔茨海默病、自闭症和抑郁症等）[4]。
接下来，我们将介绍几种常见的嗅觉行为学实验方法，并展示瑞沃德嗅觉行为训练系统如何助力嗅觉辨别能力检测、嗅觉灵敏度检测和嗅觉康复训练。
01 常见嗅觉行为学实验方法
Buried food test
目的：检测嗅觉灵敏度
方法：小鼠禁食24小时，将食物颗粒埋藏在沙子或其他基质中，将小鼠放入测试盒中，记录其找到食物所需的时间。通过比较不同模型小鼠找到食物所需的时间，评估其嗅觉功能。
—— Habituation/Dishabitution test
目的：检测嗅觉辨别能力
方法：让小鼠习惯一种气味后，呈现另一种新的气味，记录小鼠对新气味的探索次数和时间。如果小鼠能够区分两种气味，则会花费更多时间探索新气味。通过比较不同模型小鼠探索新气味的次数及时间，评估其嗅觉辨别能力。
Hole board test
目的：检测嗅觉识别能力
方法：将小鼠放入含有多个孔洞的测试板，每个孔洞中放置一种不同的气味，记录小鼠对不同孔洞的嗅探次数。通过比较不同模型小鼠的嗅探次数，评估其嗅觉识别能力。
—— Odor preference test
目的：检测动物对不同气味的偏好
方法：将小鼠放入测试盒中，提供两种气味源，记录小鼠在每种气味源附近停留的时间。通过比较不用模型小鼠在两种气味源附近停留的时间，评估其气味偏好。
尽管这些传统实验方法操作简便，但在实验过程中，小鼠容易受到外界环境和人为因素的影响，导致实验的重复性、操作效率以及与其他研究技术（如光遗传、光纤记录、电生理等）的联用性方面存在诸多局限。
为此，瑞沃德开发了嗅觉行为训练系统，通过精准的实验设计、自动化的数据记录以及高兼容性的设备配置，不仅是嗅觉研究的可靠工具，还为学习、记忆、决策等方向的研究提供了一种新颖的行为学方式。
02 瑞沃德嗅觉行为训练系统实验示例
1 嗅觉辨别检测
实验方法：
给小鼠提供两种气味：奖励气味和非奖励气味。在奖励气味下舔舐水嘴可获得饮水奖励，非奖励气味下舔舐水嘴则没有奖励。软件自动统计小鼠的正确选择率，用以评估其气味辨别能力。
系统优势：
- 可自定义32种奖励和非奖励试验的随机运行，满足复杂训练需求。
- 气味快速切换，背景稀释气流持续冲刷管路，有效避免气味串扰。
- 精准控制气味释放时间和流量，水嘴传感器精确检测舔水行为，提升实验重复性。
示例1
示例2
2 嗅觉灵敏度检测实验方法：
将测试气味按梯度稀释，用稀释溶剂作为非奖励气味。创建多个Go-No go程序并组合运行，让小鼠接受不同浓度的气味刺激，记录其对不同浓度的响应准确率，用以评估小鼠的嗅觉灵敏度。其学习时间也可作为评估早期疾病模型的依据，如阿尔兹海默症。
系统优势：
- 支持多程序组合运行，实现灵活的浓度梯度刺激设计。
- 小鼠在清醒固定状态下接受气味刺激，有效避免本能探索行为干扰，提升实验效率和准确性。
- 自动保存事件与结果数据为CSV格式，提供灵敏度直观量化结果。
示例1
示例2
3 嗅觉康复训练实验方法：选择一组多样化气味（如花香、果香、香料气味等），利用嗅觉行为训练系统设定序列气味释放规则，精确控制气味释放时间和流量，确保每只小鼠接收到标准化的气味刺激。训练周期结束后，通过行为学测试和嗅觉功能检测，评估小鼠的嗅觉功能和相关疾病症状是否得到改善。
系统优势：
单通道嗅觉设备可精确控制16种气味依次释放，满足多样化训练需求。
专业软件自动控制实验流程，减少人工干预，确保每次训练的高可重复性。
预留8个TTL信号传输端口，支持联用光遗传学、光纤记录、电生理和双光子等设备，实时监测接收气味刺激时脑区的神经信号变化，为复杂机制的联合探索提供支持。
示例
瑞沃德嗅觉行为训练系统旨在为神经科学研究提供更多样、高效、精确的解决方案。
如果您对系统功能或实验方法感兴趣，欢迎联系我们，探索更多应用场景！
参考文献
[1] Hornix, Betty E., Havekes, Robbert., Kas, Martien J H.. Multisensory cortical processing and dysfunction across the neuropsychiatric spectrum. Neuroscience and biobehavioral reviews, 2018, 97:138-151.
[2] Dan, Xiuli., Wechter, Noah., Gray, Samuel., Mohanty, Joy G., Croteau, Deborah L.. Olfactory dysfunction in aging and neurodegenerative diseases. Ageing research reviews, 2021, 70.
[3] Lyons-Warren, Ariel M., Herman, Isabella., Hunt, Patrick J., Arenkiel, Benjamin R.A systematic-review of olfactory deficits in neurodevelopmental disorders: From mouse to human. Neuroscience and biobehavioral reviews, 2021, 125:110-121.
[4] Vance, David E., Del Bene, Victor A., Kamath, Vidyulata., Frank, Jennifer Sandson., Billings, Rebecca.. Does Olfactory Training Improve Brain Function and Cognition? A Systematic Review. Neuropsychology review, 2023, .
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