DVC獨立通氣籠系統(tǒng)科研應(yīng)用之晝夜節(jié)律研究
晝夜節(jié)律 生命暗藏的精密時鐘
從植物感知晨光破土而出，到人類睡眠與覺醒的周期律動，生物鐘以近乎24小時的節(jié)奏精準(zhǔn)調(diào)控著生命的脈搏。這一“晝夜節(jié)律”不僅是生命適應(yīng)地球自轉(zhuǎn)的演化奇跡，更是代謝、免疫、神經(jīng)乃至基因表達網(wǎng)絡(luò)的核心調(diào)控因子，直接影響糖尿病、抑郁癥、阿爾茨海默病乃至癌癥等多種疾病。然而，如何在不干擾自然狀態(tài)的前提下精準(zhǔn)捕捉節(jié)律的細微變化，一直是科研領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)研究方法往往依賴單一行為指標(biāo)，難以全面呈現(xiàn)生物鐘的動態(tài)調(diào)控。
傳統(tǒng)方法的困境 跑輪實驗的局限性
半個世紀以來，科學(xué)家主要依賴“跑輪實驗”研究小鼠的晝夜節(jié)律，通過記錄動物自主跑動的時間推斷其生物鐘狀態(tài)¹ ² ³ ⁴ ⁵。然而，這種方法如同通過腳步聲猜測舞者的全貌，忽略了進食、理毛、探索等關(guān)鍵行為，且跑輪本身可能改變小鼠的代謝水平、睡眠結(jié)構(gòu)及社交行為，從而引入實驗偏差。此外，該方法無法同步測量環(huán)境因素（如光照強度、溫度變化）對節(jié)律的直接影響，使得研究結(jié)論在不同實驗室間的可重復(fù)性受限。因此，科研界急需一種高精度、非侵入、可連續(xù)監(jiān)測的技術(shù)方案，以真正揭示生物鐘的全貌。
一場實驗室監(jiān)測的技術(shù)革命
DVC系統(tǒng)，重新定義了晝夜節(jié)律研究的范式。其核心技術(shù)涵蓋：
• 電容傳感矩陣：籠底嵌入12電極陣列，以250毫秒級的超高分辨率捕捉小鼠活動模式，精準(zhǔn)構(gòu)建“活動指紋”，實現(xiàn)連續(xù)、無干擾監(jiān)測；獨立光控單元：每個籠體配備獨立Leddy（LED光源系統(tǒng)），能夠滿足不同的實驗需求，為研究人員提供了高度的實驗靈活性和定制化選項；云端智能分析：所有數(shù)據(jù)實時上傳至DVC Analytics平臺，通過AI算法解析節(jié)律強度、相位偏移、行為碎片化程度等核心參數(shù)，為科研提供高通量的節(jié)律分析解決方案。
牛津大學(xué)研究團隊于2025年1月底在Scientific Reports上發(fā)表的題為“Evaluation of the Digital Ventilated Cage® system for circadian phenotyping”的研究表明，泰尼百斯集團的DVC系統(tǒng)能夠精確捕捉生物鐘的細微變化。例如，在持續(xù)黑暗（DD）環(huán)境下，小鼠展現(xiàn)出23.5小時的內(nèi)源性周期，且在持續(xù)光照（LL）下，周期延長至25.1小時，這一結(jié)果與經(jīng)典理論高度一致，驗證了光照對生物節(jié)律的調(diào)控機制。此外，DVC系統(tǒng)還能夠復(fù)現(xiàn)微弱的節(jié)律擾動，比如在夜間光脈沖的作用下，活動起始點延遲了1.3小時，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)了Aschoff II型相位響應(yīng)曲線，證明其對微小節(jié)律變化的高度敏感性。而在基因缺陷模型中，Cry1/2雙敲除小鼠在黑暗環(huán)境下完全失去了節(jié)律，但在正常光照周期中，依然保持了表觀節(jié)律，揭示了傳統(tǒng)方法可能忽略的“假性節(jié)律”現(xiàn)象。
從實驗室到臨床這是關(guān)于「跨界潛力工」
DVC系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)突破了基礎(chǔ)研究的邊界，展現(xiàn)了其在多個臨床研究領(lǐng)域的巨大潛力。在神經(jīng)退行性疾病研究中，DVC可以在漸凍癥（ALS）模型中捕捉到活動節(jié)律變化早于運動癥狀出現(xiàn)的生物標(biāo)記物，提前發(fā)現(xiàn)疾病的跡象⁶。在代謝研究方面，結(jié)合進食監(jiān)測模塊，DVC能夠建立起節(jié)律紊亂與能量代謝之間的實時關(guān)聯(lián)圖譜，推動精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展。同時，DVC的自動化節(jié)律分析平臺還將大幅提升睡眠障礙藥物的高通量篩選效率，為新藥的研發(fā)提供強有力的支持。
研究還發(fā)現(xiàn)，雌鼠在相位重置速度、活動碎片化等方面顯著不同于雄鼠，這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了“雌性數(shù)據(jù)噪聲大”的傳統(tǒng)偏見。DVC系統(tǒng)的非侵入式監(jiān)測避免了激素波動對實驗結(jié)果的干擾，為性別醫(yī)學(xué)研究提供了全新的視角和工具。
DVC系統(tǒng)，它不僅是實驗工具的創(chuàng)新，更在于重構(gòu)了實驗動物與科研者的關(guān)系。通過持續(xù)、多維度的生物信號流，DVC系統(tǒng)為科研者提供了一個觀察生命的全新視角，不再將實驗小鼠視為被測量的對象，而是將其作為理解生物鐘本質(zhì)的關(guān)鍵。“我們第一次能夠以動物的時間尺度觀察世界——這是理解生物鐘本質(zhì)的必經(jīng)之路。”
研究還發(fā)現(xiàn)，雌鼠在相位重置速度、活動碎片化等方面顯著不同于雄鼠，這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了“雌性數(shù)據(jù)噪聲大”的傳統(tǒng)偏見。DVC系統(tǒng)的非侵入式監(jiān)測避免了激素波動對實驗結(jié)果的干擾，為性別醫(yī)學(xué)研究提供了全新的視角和工具。
DVC系統(tǒng)，它不僅是實驗工具的創(chuàng)新，更在于重構(gòu)了實驗動物與科研者的關(guān)系。通過持續(xù)、多維度的生物信號流，DVC系統(tǒng)為科研者提供了一個觀察生命的全新視角，不再將實驗小鼠視為被測量的對象，而是將其作為理解生物鐘本質(zhì)的關(guān)鍵。“我們第一次能夠以動物的時間尺度觀察世界——這是理解生物鐘本質(zhì)的必經(jīng)之路。”
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