利用转轮研究动物的昼夜节律主要分为如下几个部分:
一、实验准备
选择合适的动物:通常选用小鼠、大鼠等模式动物,它们具有明显的昼夜活动节律,且易于在实验室环境中饲养和观察。
准备转轮装置:确保转轮大小适合实验动物,转动灵活,且配备精确的记录系统,能够准确记录转轮的转动次数、时间等数据。将转轮安装在实验动物的饲养笼内,保证动物能够自由进出转轮。
设置实验环境:将饲养笼放置在光线、温度、湿度等环境条件可控的实验室内。设定固定的光照周期,如 12 小时光照、12 消时黑暗,模拟自然昼夜环境,并保持温度在 22 - 25℃,湿度在 40% - 60%,以提供稳定的实验条件。
二、实验过程
适应期:在正式实验开始前,让动物在转轮环境中适应 3 - 7 天,使它们熟悉转轮和周围环境,减少应激反应对实验结果的影响。在此期间,正常提供食物和水,让动物自由活动。
数据采集期:适应期结束后,开始正式记录数据。持续记录动物在转轮中的活动情况,一般以天为单位,记录多个连续的昼夜周期。记录内容包括转轮每次转动的时间、转动次数等信息,通过这些数据可以分析动物在不同时间段的活动强度和频率。
改变实验条件(可选):在完成基础数据采集后,可以根据研究目的改变一些实验条件,如调整光照时间、改变温度等,观察动物在转轮中的活动节律如何随环境变化而改变。例如,将光照时间延长或缩短,观察动物的活动高峰是否会相应地提前或推迟。
三、数据分析
绘制活动曲线:根据记录的数据,以时间为横轴,转轮转动次数或活动时间为纵轴,绘制动物的活动曲线。通过活动曲线可以直观地观察到动物在昼夜不同时间段的活动情况,确定其活动高峰和低谷出现的时间。
计算节律参数:利用专门的数据分析软件或统计方法,计算动物活动的节律参数,如昼夜活动周期、活动振幅(即活动高峰与低谷之间的差值)、活动相位(即活动高峰相对于光照 - 黑暗周期的时间位置)等。这些参数可以定量地描述动物的昼夜节律特征。
比较不同组别的差异:如果设置了不同的实验条件或有多个实验组,通过统计学分析方法(如方差分析、t 检验等)比较各组之间节律参数的差异,以确定不同因素对动物昼夜节律的影响。例如,比较正常光照组和光照改变组动物的活动周期、活动相位等参数,判断光照变化是否对动物的昼夜节律产生了显著影响。