常見嗅覺行為學(xué)實(shí)驗(yàn)方法及嗅覺行為訓(xùn)練系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)案例的介紹
從感知到學(xué)習(xí)記憶，嗅覺行為實(shí)驗(yàn)（如 Go-No go、DNMS 和 DPA 任務(wù)等）在神經(jīng)機(jī)制研究中得到了廣泛應(yīng)用，嗅覺刺激在認(rèn)知及神經(jīng)系統(tǒng)疾病機(jī)制研究中發(fā)揮著重要作用 （點(diǎn)擊查看往期推文）。
研究表明，嗅覺功能障礙是神經(jīng)退行性疾病（如帕金森病、阿爾茨海默�。┖蜕窠�(jīng)發(fā)育性疾�。ㄈ缱蚤]癥、癲癇）的顯著表型之一[1,2]。這不僅為疾病的早期診斷提供了重要依據(jù)，也為治療機(jī)制的探索開辟了新方向[3]。
嗅覺康復(fù)訓(xùn)練是一種通過系統(tǒng)化、多樣化氣味刺激改善嗅覺功能的方法，已被廣泛應(yīng)用于嗅覺障礙的干預(yù)研究。
研究表明，定期接觸多種氣味能夠促進(jìn)嗅覺感受器和相關(guān)神經(jīng)通路的重塑，幫助恢復(fù)嗅覺功能，甚至改善與嗅覺相關(guān)的疾病癥狀（如阿爾茨海默病、自閉癥和抑郁癥等）[4]。
接下來，我們將介紹幾種常見的嗅覺行為學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，并展示瑞沃德嗅覺行為訓(xùn)練系統(tǒng)如何助力嗅覺辨別能力檢測、嗅覺靈敏度檢測和嗅覺康復(fù)訓(xùn)練。
01 常見嗅覺行為學(xué)實(shí)驗(yàn)方法
01. 掩埋食物測試
Buried food test
目的：檢測嗅覺靈敏度
方法：小鼠禁食24小時(shí)，將食物顆粒埋藏在沙子或其他基質(zhì)中，將小鼠放入測試盒中，記錄其找到食物所需的時(shí)間。通過比較不同模型小鼠找到食物所需的時(shí)間，評估其嗅覺功能。
02. 習(xí)慣/去習(xí)慣測試
—— Habituation/Dishabitution test
目的：檢測嗅覺辨別能力
方法：讓小鼠習(xí)慣一種氣味后，呈現(xiàn)另一種新的氣味，記錄小鼠對新氣味的探索次數(shù)和時(shí)間。如果小鼠能夠區(qū)分兩種氣味，則會花費(fèi)更多時(shí)間探索新氣味。通過比較不同模型小鼠探索新氣味的次數(shù)及時(shí)間，評估其嗅覺辨別能力。
03. 嗅探板測試
Hole board test
目的：檢測嗅覺識別能力
方法：將小鼠放入含有多個(gè)孔洞的測試板，每個(gè)孔洞中放置一種不同的氣味，記錄小鼠對不同孔洞的嗅探次數(shù)。通過比較不同模型小鼠的嗅探次數(shù)，評估其嗅覺識別能力。
04. 氣味偏好測試
—— Odor preference test
目的：檢測動物對不同氣味的偏好
方法：將小鼠放入測試盒中，提供兩種氣味源，記錄小鼠在每種氣味源附近停留的時(shí)間。通過比較不用模型小鼠在兩種氣味源附近停留的時(shí)間，評估其氣味偏好。
盡管這些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法操作簡便，但在實(shí)驗(yàn)過程中，小鼠容易受到外界環(huán)境和人為因素的影響，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性、操作效率以及與其他研究技術(shù)（如光遺傳、光纖記錄、電生理等）的聯(lián)用性方面存在諸多局限。
為此，瑞沃德開發(fā)了嗅覺行為訓(xùn)練系統(tǒng)，通過精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、自動化的數(shù)據(jù)記錄以及高兼容性的設(shè)備配置，不僅是嗅覺研究的可靠工具，還為學(xué)習(xí)、記憶、決策等方向的研究提供了一種新穎的行為學(xué)方式。
02 瑞沃德嗅覺行為訓(xùn)練系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)示例
1 嗅覺辨別檢測
實(shí)驗(yàn)方法：
給小鼠提供兩種氣味：獎(jiǎng)勵(lì)氣味和非獎(jiǎng)勵(lì)氣味。在獎(jiǎng)勵(lì)氣味下舔舐水嘴可獲得飲水獎(jiǎng)勵(lì)，非獎(jiǎng)勵(lì)氣味下舔舐水嘴則沒有獎(jiǎng)勵(lì)。軟件自動統(tǒng)計(jì)小鼠的正確選擇率，用以評估其氣味辨別能力。
系統(tǒng)優(yōu)勢：
實(shí)驗(yàn)方法：
將測試氣味按梯度稀釋，用稀釋溶劑作為非獎(jiǎng)勵(lì)氣味。創(chuàng)建多個(gè)Go-No go程序并組合運(yùn)行，讓小鼠接受不同濃度的氣味刺激，記錄其對不同濃度的響應(yīng)準(zhǔn)確率，用以評估小鼠的嗅覺靈敏度。其學(xué)習(xí)時(shí)間也可作為評估早期疾病模型的依據(jù)，如阿爾茲海默癥。
系統(tǒng)優(yōu)勢：
實(shí)驗(yàn)方法：選擇一組多樣化氣味（如花香、果香、香料氣味等），利用嗅覺行為訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)定序列氣味釋放規(guī)則，精確控制氣味釋放時(shí)間和流量，確保每只小鼠接收到標(biāo)準(zhǔn)化的氣味刺激。訓(xùn)練周期結(jié)束后，通過行為學(xué)測試和嗅覺功能檢測，評估小鼠的嗅覺功能和相關(guān)疾病癥狀是否得到改善。
系統(tǒng)優(yōu)勢：
單通道嗅覺設(shè)備可精確控制16種氣味依次釋放，滿足多樣化訓(xùn)練需求。
專業(yè)軟件自動控制實(shí)驗(yàn)流程，減少人工干預(yù)，確保每次訓(xùn)練的高可重復(fù)性。
預(yù)留8個(gè)TTL信號傳輸端口，支持聯(lián)用光遺傳學(xué)、光纖記錄、電生理和雙光子等設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測接收氣味刺激時(shí)腦區(qū)的神經(jīng)信號變化，為復(fù)雜機(jī)制的聯(lián)合探索提供支持。
瑞沃德嗅覺行為訓(xùn)練系統(tǒng)旨在為神經(jīng)科學(xué)研究提供更多樣、高效、精確的解決方案。
如果您對系統(tǒng)功能或?qū)嶒?yàn)方法感興趣，歡迎聯(lián)系我們，探索更多應(yīng)用場景！
參考文獻(xiàn)
[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，嗅覺功能障礙是神經(jīng)退行性疾病（如帕金森病、阿爾茨海默�。┖蜕窠�(jīng)發(fā)育性疾�。ㄈ缱蚤]癥、癲癇）的顯著表型之一[1,2]。這不僅為疾病的早期診斷提供了重要依據(jù)，也為治療機(jī)制的探索開辟了新方向[3]。
嗅覺康復(fù)訓(xùn)練是一種通過系統(tǒng)化、多樣化氣味刺激改善嗅覺功能的方法，已被廣泛應(yīng)用于嗅覺障礙的干預(yù)研究。
研究表明，定期接觸多種氣味能夠促進(jìn)嗅覺感受器和相關(guān)神經(jīng)通路的重塑，幫助恢復(fù)嗅覺功能，甚至改善與嗅覺相關(guān)的疾病癥狀（如阿爾茨海默病、自閉癥和抑郁癥等）[4]。
接下來，我們將介紹幾種常見的嗅覺行為學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，并展示瑞沃德嗅覺行為訓(xùn)練系統(tǒng)如何助力嗅覺辨別能力檢測、嗅覺靈敏度檢測和嗅覺康復(fù)訓(xùn)練。
01 常見嗅覺行為學(xué)實(shí)驗(yàn)方法
Buried food test
目的：檢測嗅覺靈敏度
方法：小鼠禁食24小時(shí)，將食物顆粒埋藏在沙子或其他基質(zhì)中，將小鼠放入測試盒中，記錄其找到食物所需的時(shí)間。通過比較不同模型小鼠找到食物所需的時(shí)間，評估其嗅覺功能。
—— Habituation/Dishabitution test
目的：檢測嗅覺辨別能力
方法：讓小鼠習(xí)慣一種氣味后，呈現(xiàn)另一種新的氣味，記錄小鼠對新氣味的探索次數(shù)和時(shí)間。如果小鼠能夠區(qū)分兩種氣味，則會花費(fèi)更多時(shí)間探索新氣味。通過比較不同模型小鼠探索新氣味的次數(shù)及時(shí)間，評估其嗅覺辨別能力。
Hole board test
目的：檢測嗅覺識別能力
方法：將小鼠放入含有多個(gè)孔洞的測試板，每個(gè)孔洞中放置一種不同的氣味，記錄小鼠對不同孔洞的嗅探次數(shù)。通過比較不同模型小鼠的嗅探次數(shù)，評估其嗅覺識別能力。
—— Odor preference test
目的：檢測動物對不同氣味的偏好
方法：將小鼠放入測試盒中，提供兩種氣味源，記錄小鼠在每種氣味源附近停留的時(shí)間。通過比較不用模型小鼠在兩種氣味源附近停留的時(shí)間，評估其氣味偏好。
盡管這些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法操作簡便，但在實(shí)驗(yàn)過程中，小鼠容易受到外界環(huán)境和人為因素的影響，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性、操作效率以及與其他研究技術(shù)（如光遺傳、光纖記錄、電生理等）的聯(lián)用性方面存在諸多局限。
為此，瑞沃德開發(fā)了嗅覺行為訓(xùn)練系統(tǒng)，通過精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、自動化的數(shù)據(jù)記錄以及高兼容性的設(shè)備配置，不僅是嗅覺研究的可靠工具，還為學(xué)習(xí)、記憶、決策等方向的研究提供了一種新穎的行為學(xué)方式。
02 瑞沃德嗅覺行為訓(xùn)練系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)示例
1 嗅覺辨別檢測
實(shí)驗(yàn)方法：
給小鼠提供兩種氣味：獎(jiǎng)勵(lì)氣味和非獎(jiǎng)勵(lì)氣味。在獎(jiǎng)勵(lì)氣味下舔舐水嘴可獲得飲水獎(jiǎng)勵(lì)，非獎(jiǎng)勵(lì)氣味下舔舐水嘴則沒有獎(jiǎng)勵(lì)。軟件自動統(tǒng)計(jì)小鼠的正確選擇率，用以評估其氣味辨別能力。
系統(tǒng)優(yōu)勢：
- 可自定義32種獎(jiǎng)勵(lì)和非獎(jiǎng)勵(lì)試驗(yàn)的隨機(jī)運(yùn)行，滿足復(fù)雜訓(xùn)練需求。
- 氣味快速切換，背景稀釋氣流持續(xù)沖刷管路，有效避免氣味串?dāng)_。
- 精準(zhǔn)控制氣味釋放時(shí)間和流量，水嘴傳感器精確檢測舔水行為，提升實(shí)驗(yàn)重復(fù)性。
示例1
示例2
2 嗅覺靈敏度檢測實(shí)驗(yàn)方法：
將測試氣味按梯度稀釋，用稀釋溶劑作為非獎(jiǎng)勵(lì)氣味。創(chuàng)建多個(gè)Go-No go程序并組合運(yùn)行，讓小鼠接受不同濃度的氣味刺激，記錄其對不同濃度的響應(yīng)準(zhǔn)確率，用以評估小鼠的嗅覺靈敏度。其學(xué)習(xí)時(shí)間也可作為評估早期疾病模型的依據(jù)，如阿爾茲海默癥。
系統(tǒng)優(yōu)勢：
- 支持多程序組合運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)靈活的濃度梯度刺激設(shè)計(jì)。
- 小鼠在清醒固定狀態(tài)下接受氣味刺激，有效避免本能探索行為干擾，提升實(shí)驗(yàn)效率和準(zhǔn)確性。
- 自動保存事件與結(jié)果數(shù)據(jù)為CSV格式，提供靈敏度直觀量化結(jié)果。
示例1
示例2
3 嗅覺康復(fù)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)方法：選擇一組多樣化氣味（如花香、果香、香料氣味等），利用嗅覺行為訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)定序列氣味釋放規(guī)則，精確控制氣味釋放時(shí)間和流量，確保每只小鼠接收到標(biāo)準(zhǔn)化的氣味刺激。訓(xùn)練周期結(jié)束后，通過行為學(xué)測試和嗅覺功能檢測，評估小鼠的嗅覺功能和相關(guān)疾病癥狀是否得到改善。
系統(tǒng)優(yōu)勢：
單通道嗅覺設(shè)備可精確控制16種氣味依次釋放，滿足多樣化訓(xùn)練需求。
專業(yè)軟件自動控制實(shí)驗(yàn)流程，減少人工干預(yù)，確保每次訓(xùn)練的高可重復(fù)性。
預(yù)留8個(gè)TTL信號傳輸端口，支持聯(lián)用光遺傳學(xué)、光纖記錄、電生理和雙光子等設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測接收氣味刺激時(shí)腦區(qū)的神經(jīng)信號變化，為復(fù)雜機(jī)制的聯(lián)合探索提供支持。
示例
瑞沃德嗅覺行為訓(xùn)練系統(tǒng)旨在為神經(jīng)科學(xué)研究提供更多樣、高效、精確的解決方案。
如果您對系統(tǒng)功能或?qū)嶒?yàn)方法感興趣，歡迎聯(lián)系我們，探索更多應(yīng)用場景！
參考文獻(xiàn)
[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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