转棒实验（Rotarod test）测试方法及注意事项

转棒实验（Rotarod test）测试方法及注意事项

转棒实验（Rotarod test）是一种常用的神经科学和药理学实验方法，用于评估动物的运动协调能力和平衡感。该实验通过测量动物在旋转杆上保持平衡的时间，来检测中枢神经系统疾病或药物对运动协调功能的影响。本文将详细介绍转棒实验的原理、操作步骤、注意事项以及具体的应用案例。

转棒实验的基本原理

转棒实验（Rotarod test）提供了一种检测啮齿类动物运动功能的方便方法。中枢神经系统疾病或损坏以及药物对运动协调功能和疲劳的影响可以通过测量动物在滚筒上行走的持续时间检测评定。可用于疲劳实验、骨骼肌松驰实验、中枢神经抑制实验以及其它需用运动方式检测药物作用的实验，如毒性对运动能力的影响，体内某种物质缺乏对运动能力的影响，心脑血管药物对运动能力的影响等。转棒疲劳实验为检测啮齿动物运动功能、协调能力、抗疲劳能力和昼夜节律提供了方法，主要用于运动协调性、平衡感测试、抗疲劳药物筛选和鉴定，也可间接反映动物的昼夜节律。实验期间，当动物被放置在滚筒中央的转棒上时，为避免滑落，需调整平衡，随转棒转动而跑动。通过测量动物在滚筒上行走的时间来评定实验对象的中枢神经系统疾病。

转棒疲劳仪以动物运动时间作为实验指标，若动物掉落，仪器将自动记录动物在转棒上的坚持时间以及滑落瞬间转棒的速度。因小鼠的协调性由小鼠的中枢神经系统决定，协调性越差的小鼠会在越短时间内从转棒下掉落。转棒疲劳仪运动能力在帕金森病、酒精依赖、亨廷顿病、智力发育、运动失调和阿尔茨海默病的药物评价等研究上，被认为是非常重要的检测指标。ASD的多种症状与纹状体脑区的功能异常密切相关。其中，背侧纹状体介导的运动和执行功能，可能与重复刻板行为和运动功能障碍有关，因此也可用转棒实验检测。

实验操作步骤

小鼠转棒实验

小鼠转棒实验通常需要进行适应训练。实验前，小鼠需要提前3天进行运动适应训练，每天20分钟，两次训练之间间隔20分钟作为疲劳恢复时间。最终选择在第3天适应时在300秒内从转棒上落下次数<3次的小鼠进行正式测试。实验当天，所有小鼠均按转速16r／min进行测试，记录小鼠在转棒仪上连续行走的时间。若小鼠在棒上停留的时间大于120秒，则按120秒计；同时记录其掉下转棒后受电刺激又跳上转棒的时间。若120秒后小鼠仍未跳上转棒，则按120秒计。

AD小鼠转棒实验举例：
实验选用3月龄、6月龄AD和WT小鼠各15只进行实验，实验适应阶段分为三个阶段，三个阶段间无时间间隙：T1阶段，转棒以加速度5r/min²从静止开始匀加速至速度为5r/min；T2阶段，更改加速度为10r/min²，加速至15r/min后匀速转动2分钟；T3阶段，继续以加速度10r/min²加速至20r/min后继续匀速2分钟。若小鼠在测试过程中掉落，记录掉落时间，待20分钟后重新对掉落小鼠开始实验，记录小鼠在转棒上持续的时间。小鼠在进行适应实验期间训练小鼠体力，加强小鼠协调能力。正式实验阶段，T1、T2、T3各阶段加速度不变，结束时匀速速度分别达到5r/min、15r/min、18r/min，记录小鼠在转棒持续时间。

大鼠转棒实验

测试时保持实验环境安静，用秒表记录大鼠在棒上的停留时间，每只动物测试5次，取时间最长的3次作为实验结果。在棒上停留时间最长为180秒，超过这个时间则记为180秒。测试时保持实验环境安静，用秒表记录大鼠在棒上的停留时间，每只动物测试5次，取时间最长的3次作为实验结果。在棒上停留时间最长为180秒，超过这个时间则记为180秒。大鼠从转棒上掉落，或者抓住转棒后连续旋转两圈而不在转棒上行走即停止实验，记录大鼠掉落的时间。每只大鼠测试3次，每次实验间隔30分钟，取3次实验的最大值。

注意事项

1. 实验者将笼子带到旋转杆上，抓住老鼠的尾巴并将其放在旋转杆上，背对实验者。盖上盖子并打开旋转杆，预设为80RPM/分钟的持续加速速率。开始计时。这应该需要不到15秒的时间。对第二只鼠重复上述步骤。如果小鼠跌倒或跳跃，它会被放回到旋转杆上的通道中，直到所有小鼠就位。
2. 在每次试验中，实验者坐在距旋转杆四英尺远的位置。
3. 记录每只小鼠从旋转杆上跌落的潜伏期。当每只鼠跌倒时，它都会被留在杆下的玉米芯床上，直到两只鼠都跌倒。
4. 两只小鼠倒下后，关闭旋转棒并用纸巾除去所有的玻利。自最后一只小鼠跌倒后30秒的ITI后，按所述对小鼠进行第二次试验。进行十次集中试验，然后将小鼠放回它们的笼子，将笼子放回桌子上，然后将两个笼子放回架子上。
5. 有时鼠会从旋转杆上掉下来，因为它试图爬上圆盘的平坦表面。如果发生这种情况，记录“下落”延迟（可与鼠最终从杆上抛出时发生的最终延迟区分开），立即将鼠放回（仍在旋转的）磁盘上。
6. 如果小鼠跳跃，记录跳跃潜伏期，并立即将其放回旋转杆上。如果它继续跳跃，继续记录跳跃潜伏期，并更换动物。将使用常识来确定何时/是否从实验中消除不合作的动物。
7. 训练开始时将干净的床上用品放入托盘中，直到训练结束才更换。
8. 环境因素可能会导致小鼠的焦虑程度。温度、湿度、通风、噪音强度和照明强度必须保持在适合小鼠的水平。测试前后必须将小鼠保持在统一的环境中，以避免获得异常结果。

局限性

在转棒设备设计上的局限性，如通道宽度受限、转杆离底座的高度有限，使得成年大鼠在慢性实验中更易掉落或转身，进而中断实验并影响最终实验结果。

文献引用

1. Matias M, Silvestre S, Falcão A, Alves G. Considerations and Pitfalls in Selecting the Drug Vehicles for Evaluation of New Drug Candidates: Focus on in vivo Pharmaco-Toxicological Assays Based on the Rotarod Performance Test. J Pharm Pharm Sci. 2018;21(1):110-118.
2. Chen Z, Wei H, Pertovaara A, Wang J, Carlson S. Anxiety- and activity-related effects of paracetamol on healthy and neuropathic rats. Pharmacol Res Perspect. 2018 Feb;6(1):e00367.
3. Specific gap junctions enhance the neuronal vulnerability to brain traumatic injury.[J]. Frantseva Marina V;;Kokarovtseva Larisa;;Naus Christian G;;Carlen Peter L;;MacFabe Derrick;;Perez Velazquez Jose L.The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience,2002
4. Santos JR, Cunha JA, Dierschnabel AL, Campêlo CL, Leão AH, Silva AF, Engelberth RC, Izídio GS, Cavalcante JS, Abílio VC, Ribeiro AM, Silva RH. Cognitive, motor and tyrosine hydroxylase temporal impairment in a model of parkinsonism induced by reserpine. Behav Brain Res. 2013 Sep 15;253:68-77
5. 尚培骏,姬乃春,杨锦雯等.基于APP/PS1双转基因小鼠与野生型小鼠比较综述学习记忆相关行为学实验优缺点和注意事项[J].中国实验动物学报,2023,31(08):969-984.
6. Shiotsuki H, Yoshimi K, Shimo Y, Funayama M, Takamatsu Y, Ikeda K, Takahashi R, Kitazawa S, Hattori N. A rotarod test for evaluation of motor skill learning. J Neurosci Methods. 2010 Jun 15;189(2):180-5.
7. Nerve growth factor and doublecortin expression correlates with improved outcome in children with severe traumatic brain injury.[J]. Chiaretti Antonio;;Antonelli Alessia;;Genovese Orazio;;Pezzotti Patrizio;;Rocco Concezio Di;;Viola Luigi;;Riccardi Riccardo.The Journal of trauma,2008
8. Nerve growth factor induces endothelial cell invasion and cord formation by promoting matrix metalloproteinase-2 expression through the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt signaling pathway and AP-2 transcription factor.[J]. Park Myung-Jin;;Kwak Hee-Jin;;Lee Hyung-Chahn;;Yoo Doo-Hyun;;Park In-Chul;;Kim Mi-Suk;;Lee Seung-Hoon;;Rhee Chang Hun;;Hong Seok-Il.The Journal of biological chemistry,2007
9. Nerve growth factor and corneal wound healing in dogs[J]. Heung-Myong Woo;;Ellison Bentley;;Sean F. Campbell;;Carl F. Marfurt;;Christopher J. Murphy.Experimental Eye Research,2004