Report For Toxicology Conference

ОБО РУД ОВ АНИЯ ДЛ Я ДОК ЛИ НИ ЧЕСК ИХ ИССЛ ЕД ОВ АНИЙ

* Др. Левон Багдасарян ВАЖНОСТЬ ПАРАМЕТРА ЭНЕРГИИ В ПОВЕДЕНЬЧЕСКОЙ ФАРМАКОЛОГИИ Введение

Поведенческая фармакология – область доклинических исследований, которая занимается изучением эффектов лекарственных средств на поведение лабораторных животных. Лекарственные средства производят определенные эффекты в теле в виде изменения энергии (к примеру, биохимической энергии, внутренней энергии, энтропии). Изменения потенциальной энергии в теле животного, после некоторого времени, приводят к изменению кинетической энергии животного, что впоследствии становится видимым как изменение поведения животного. Таким образом, вся кинетическая энергия является очень важным параметром в исследованиях связанных с поведением животных. До настоящего времени, большинство экспериментов в доклинических исследованиях основаны на наблюдениях специалистов или наблюдениях при помощи видеозаписи. Оба этих метода используют зрительное восприятие как параметр для определения поведения животного. Это относится и к автоматическим системам наблюдения, основанным на видео и использующим изменение позиции животного. Все эти методы не имеют возможности для определения полной кинетической энергии животного. Именно по этой причине, в данном докладе предлагается альтернативный метод измерения полной кинетической энергии.

ЭНЕРГИЯ И ФАРМАКОЛОГИЯ Для того чтобы понять всю важность энергии, ниже следует краткое описание нескольких важных законов энергии: 1. Закон Сохранения Энергии Тела Сумма кинетической энергии K и потенциальной энергии U постоянна, при условии, что нет добавлений энергии. E = K + U = constant

(Формула энергетического баланса)

2. Потенциальная Энергия Тела

Потенциальная энергия тела зависит от внутренней энергии тела, энтропии, биохимической энергии и термодинамической энергии. P = ∆U+ δ(ε − Tη + Pν) Данное уравнение представляет полную потенциальную энергию организма. ∆U - изменение в биохимической энергии системы во время процесса ε - внутренняя энергия, Tη - энергия энтропии, и Pv - термодинамическая энергия.

3. Кинетическая Энергия Тела Полную кинетическую энергию тела часто называют энергией механической работы совершенной телом. Ее обозначение - ∑ E k. Кинетическая энергия тела равна потенциальной энергии тела, как выраженно в уравнении энергетического баланса тела ∑E p= ∑E k

Total Kinetic Energy E Locomotion = Mv²/2 V = velocity, M = total mass of body

∑

Ek=

Mv²/2

E Locomotion

+

δmω²R²/2

E Oscillation

E Oscillation = δm ω²R²/2 ω = radial frequency, R = radius of oscillation, δm = mass of oscillating body part

ОБО РУД ОВ АНИЯ ДЛ Я ДОК ЛИ НИ ЧЕСК ИХ ИССЛ ЕД ОВ АНИЙ E Locomotion (энергия Передвижения) - это кинетическая энергия образующаяся из поведений Передвижения животного, как ходьба и лазание. E Oscillation (энергия Колебания) – это кинетическая энергия образующаяся из различных движений и поведений без изменения позиции животного, такие поведения и движения включают: царапание, самоочищение, карабканье, жевание, фырканье, встряхивания (встряхивание «мокрой собаки», встряхивание головой, судороги головы) и т.д. Во многих ситуациях энергия колебания превышает уровень энергии передвижения [δmω²R²/2 >> mv²/2 ~ Самоочищение + Царапание + Жевание + Встряхивание как у мокрой собаки + ..… >> Передвижение + Лазание ] Важным фармакологическим параметром может быть коэффициент Q = Энергия Передвижения / Энергия Колебания, который показывает распределение энергии между этими двумя видами кинетической энергии. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛНОЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Измерение силы в противопоставление методам Наблюдения Движения поведений (к примеру, встряхивание головой, царапание, жевание), которые вызывают образование энергии колебания, часто являются короткими, слабыми, быстрыми и высоко частотными. Именно поэтому данные поведения трудно или невозможно наблюдать или записывать на видео. Компания Metris создала систему LABORAS, которая в состоянии измерить оба вида кинетических энергий, надежным и бесконтактным путем, используя преобразователи силы, размещенные под клеткой животного. Матричный метод анализа поведения Статистические данные и надлежащий анализ очень важны в доклинических исследованиях. Использование нескольких независимых параметров в процессе автоматического распознавания поведения является ключевым. Для того чтобы распознать поведение автоматически, система LABORAS использует так называемый матричный метод, который включает анализ нескольких параметров, которые полученным из системы вычисления.

Определенное поведение

X1,X2, X3 - - - - - - - Xn Y1,Y2, Y3 - - - - - - - Yn A1, A2, A3 - - - - - - An

=

- -- - - - - - - - - - - - - -

E1, E2, E3 - - - - - - - En Вышеуказанный матрикс показывает пример различных параметров определенного поведения. Где X1,X2, X3 - - - - - - - Xn, ; E1, E2, E3 - - - - - - - En функции от определенного поведения (например амплитуда, частота, полная энергия, энергия передвижения / энергия колебания, и т.д.) ВЫВОД При измерении полной кинетической энергии в экспериментах in-vivo(лат. на живом организме) очень важно получить полную этограмму всех поведений, показанных лабораторным животным. Традиционные методы, основанные на наблюдении или видео анализе, слишком ограниченны для этого. Система LABORAS компании Metris делает возможным измерения всех видов кинетической энергии, в то время как другие автоматические системы для распознавания поведения могут измерять лишь только энергию передвижения (mv²/2) от всей кинетической энергии. Вдобавок, матричный метод и технология, использованная в системе Laboras, предоставляют возможность измерять намного больше поведений, распознавая их более точно и полностью автоматически, нежели когда-либо прежде. На данный момент система LABORAS считается самым лучшим методом для поведенческих исследований животн

Metris B.V. Kruisweg 825

•

2132 NG Hoofddorp

•

The Netherlands

•

Tel. +31 (0)23 562 3400

•

www.metris.nl

•

[email protected]