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浅谈动物行为实验方法学的发展展望
点击次数:217 发布时间:2020-09-08

   现代科技发展使得人类生存环境、生活模式发生了重大转变,老年性痴呆、抑郁、焦虑和睡眠障碍等神经精神性疾病正成为危害人类身心健康的头号杀手人类正向极地、高原、深海和太空拓展的全新生活环境也对人类认知、情绪产生重大影响。研究这些挑战人类生存发展难题,寻找其有效的防治措施,正受到国际科学界的高度重视。

   由于直接以人体为对象开展科学研究尤其是暴露于物理刺激源或特殊极端环境下的生物效应研究存在极da的风险并受到伦理学制约,鉴于动物与人类在进化上的高度保守性,利用实验动物在不同层次的相应特征与人类相比具有相似性,按照结构、预测、表面效度三原则,进行动物行为实验研究,建立模型推演,进行动物行为与人之间的生物效应等效性分析,已经成为揭示人体生物效应及生命活动的基本规律,研究人类疾病表现和发病机制,开展新药和健康产品发现、安全和风险监测分析的有效途径。

 

1、动物行为学实验是神经精神性疾病药物发现的主要方法和手段

   由于神经精神性疾病具有复杂和多基源特性,其产生涉及到大脑最复杂的高级思维活动,与注意、兴趣等其它因素密切相关,这其中包括有胆碱能、兴奋性氨基酸、神经肽等众多神经递质参与的复杂的生理生化反应。神经药理学家们已经认识到以单一靶标为起点的传统药物研发模式不适用于神经精神性疾病药物的研发。的确,对癌症、传染病或心血管等疾病的临床前药物研发而言,以单一靶点为基础的分子生物学和分子药理学知识具有广泛应用价值,但神经系统药物作用靶点的鉴定和验证、有效成分 / 部位的确定都只能通过一系列的行为学研究,可以说,行为学数据是神经精神药物发现和开发的基石。采用动物行为学进行神经精神疾病药物的发现和安全评价具有更全面、可靠和准确的特点,在国际科学界受到广泛应用。

2、 动物行为实验在军事领域具有不可替代的地位和作用

   现代战争正呈现海、陆、空、天、电一体化联合作战态势,军事人员的作业能力脑力、体力已成为决定战争胜负的关键要素。另外,基于人道主义理念,不以造成人员致命性损伤为目的,通过干扰运动、认知和情绪功能致人员失能的非致命性打击是现代文明时代维护国jia安全的主要手段。上世纪 90 年代,欧美多个发达国家几乎同步推出了人员失能非致命性新型装备概念,包括激光致眩、声波驱散、微波拒止等。2007 年成功推出了主动拒止系统的新一代微波装备。俄罗斯也致力于积极推进僵尸枪等装备研究计划。我国正启动非致命性装备的研制,以适应这一国际发展趋势、满足保卫国jia安全和fan维稳的现实紧迫需求。

这些非致命性生物效应的评价和作业能力研究主要是神经精神层面功能性的影响,需要依靠行为学实验研究。

3、动物行为实验对于脑科学研究具重大推动作用

  阐释认知和情绪发生现象和产生机制,揭示生命的本源,一直是人类梦寐以求的目标和理想。美国在上世纪 90 年代即启动了脑科学 10 研究计划,欧盟、加拿大和日本等发达国家纷纷启动了新的脑研究计划,投入巨资,研究控制神经精神活动的大脑奥秘。动物行为实验方法将为认知、情绪和运动等复杂生命现象本质的探索研究,发现新的生命现象提供得天独厚的实验手段,有助于推动我国乃至国际脑科学研究手段发生革命性的变化。

4、不断发展的现代科技和多学科的交叉融合,给构建新行为学实验方法提供良好机遇 

  实验研究方法的发展与同时代的科学技术水平密不可分。19 世纪以前的动物行为实验研究主要还是借助于人体自身的观察来实现的,随着晶体管的发明,电子工程技术和各种传感技术的出现,20世纪动物行为实验研究方法有了突破性的发展。

   不断发展的现代科技和多学科的交叉融合,尤其是信息、计算机、电子工程及材料科学等生命科学以外学科的新技术、新方法向动物行为实验研究领域的不断渗透,为发展自动化、智能化和精细化程度更高的动物行为实验方法提供了强大的推动作用。

   以啮齿类动物为重点,认知、情绪和运动行为实验方法正从传统的二维信息向三维行为信息的提取和分析,评价指标正逐步精细化、定量化和自动化单一个体的行为检测手段正向群体环境下交互行为研究方法转变,使得更逼近人类社会行为;适应航天等军事特因作业环境的行为实验方法研究已受到我国科学界的高度重视,执行操作任务时的认知作业评价方法已在我国成功应用 复杂操作任务下的大动物认知行为检测方法国外推出商业化产品行为实验检测分析设备日趋微型化、集成化和智能化特因环境高低温、高湿、低压,以及声、电、光等多重刺激源条件下进行动物行为实验的实时在线检测分析开始受到重点关注并集行为 - 神经电生理 - 生理信号和生化指标同步采集分析,以全面反映行为效应发生真实机制的实验方法是将来的发展方向。

   动物行为学实验方法的研究涉及到实验动物、医学、药学、电子工程、计算机和图像识别等多学科、跨领域交叉和集成,有可能促进多学科的融合和新学科的产生,使人类认识生命和疾病过程的方法和手段从整体和综合的角度得到充实和完善。动物行为实验研究将为探索认知、情绪和运动等复杂生命现象,保障人类将来长期在太空、极地和深海等生活环境的健康,发现新的生命现象提供得天独厚的实验手段

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