神经行为毒理学研究方法1课件

神经行为毒理学

研究方法2012.9.24前言

神经行为毒性的研究方法主要是神经行为测试方法。神经行为毒性是一种非死亡效应。可以用半数效应浓度(Medianeffectconcentration,EC50)和半数抑制浓度(Medianinhibitionconcentration,IC50)来作为神经行为毒性试验常用的参数。半数效应浓度是指能引起50%受试生物或受试者的某种效应发生变化的浓度。半数抑制浓度则是指能引起受试生物或受试者的某种效应50%抑制的浓度。

神经行为功能测试的特点在完整机体反复接触低剂量化学物及停止接触后分别测试；方法敏感；主要测定亚临床表现；可定量测定；具有相对特异性；可检测感觉、运动及认识功能。第一节动物神经行为毒理的研究方法动物试验的神经行为功能测定方法，分为两级：一级，神经行为功能测试:包括功能测试组合及活动度和反射等测试项目(表21-1),测试方法较为简单；二级，测试有害因素导致的感觉、运动、认知功能变化，测试方法较为复杂。二级神经行为功能测试用于研究有害因素的生物学机理及尚无临床表现的副作用，即亚临床表现或最低副作用的水平，评价特异的感觉、运动及认知功能障碍（表21-2）。动物神经行为一级测试－基本功能观察组合测验神经行为基本功能观察项目组合1.主动的运动行为流泪，唾液，瞳孔反应，眼睑关闭，排便，排尿2.中枢神经系统活动在家笼内姿势，后肢站立，运动活动度3.中枢神经系统兴奋性步态，活动态，足展开，前肢握力，后肢握力，平面翻正反射4.神经肌肉移动灵活，操作反应性，肢体屈曲运动，肢体伸直运动，惊愕，发音5.生理指标体重，体温6.感觉运动夹尾效应，对咔哒声的效应，触摸效应，靠近效应

动物神经行为二级测试－感觉运动与学习记忆功能测试

神经行为功能测试分类测试方法感觉与运动功能：传统性条件反射操作性行为运动能力回避条件反射抑制条件反射足迹过程闪烁敏感性、恒定的刺激辨别性效应、时期辨别反射性改变、前节奏抑制握力、悬吊力、游泳耐力等学习与记忆功能：传统性条件反射习惯性使用仪器的条件反射眼闪烁反射、味觉厌恶惊愕反射被动回避及主动回避放射臂迷宫及水迷宫

反复获得与延迟获得行为功能测试的动物试验分为两类：即典型(传统)条件反射和操作条件反射。典型条件反射由巴甫洛夫提出，通过先后给予动物条件刺激及非条件刺激使条件反射形成。操作条件反射由斯金纳提出，即本能行为需一定的环境条件制约并保持反应的频率及形式。近年Evans等提出通过本能的、不需要训练的行为进行测试。二、本能的、不需要训练的行为功能测试方法Evans等提出本方法的背景是行为是机体适应环境的表现。适应的行为表示能成功地通过机体的屏障功能等防御机制，使机体免造危害。生物为了适应生存，随环境改变而表现出各种适应功能，即行为改变。本能的行为功能及“非学习”的行为功能与通过实验训练的行为不同。本能的行为表现为掠夺、攻击或惊愕反射等。测试前不需要烦琐的准备工作及训练动物，即不需要人为的干预。为此，试前准备工作简单，试验开始快。如，旷场实验和游泳实验等。水迷宫试验2007年生理学博士论文答辩Morris水迷宫1、试验最长潜伏期设置：60s2、定位航行试验(placenavigationtask,PNT)3、游泳速度(swimvelocity)4、空间搜索试验(spatialprobetask,SPT)5、可视平台试验(visibleplatformtest,VPT)2007年生理学博士论文答辩第二节人类神经行为毒理研究方法人类神经行为毒理研究多用神经行为功能测试组合方法。该测试组合方法一般有两类：一是WHO核心测试组合(neurobehavioralcoretestbattery,NCTB)；二是WHO及NIOSH(美国职业安全和卫生研究所)联合提出的计算机化神经行为评价系统（neurobehavioralevaluationsystem,NES）。1984～1987年推出的8套神经行为测试组合

反映的功能组合1(Mantere1984)组合2(Baker1984)组合3(Cherry1985)组合4(Jeyaratnam1986)组合5(Maizlish1985)组合6(Mazlish1987)组合7(Fidler1987)组合8(Williams1986)1.感觉功能闪烁融合闪烁融合2.运动能力利手提转捷度提转捷度打点,形板复位反应时提转捷度反应时叩击叩击手眼协调手眼协调手动稳定反应时视觉追踪3.注意力/感觉运动速度点丛检索警觉数字译码数字译码视检索数字理序点丛检索数字译码视检索数字理序色-字判别持续操纵数字译码持续操纵数字译码持久注意4.视智能/空间位置判断积木图案图画完成积木图案积木图案智力旋转图形辨认5.视记忆视觉记忆视觉记忆数字译码记忆扫描记忆广度持续识别记忆图形记忆图形记忆感觉记忆联想学习6.言语记忆数字广度局部记忆数字广度局部记忆相关记忆智力控制动物名称数字广度记忆扫描记忆广度持续识别记忆数字广度记忆扫描感觉记忆联想学习7.言语智能/词汇相似判别相似判别词汇阅读测试8.情绪情绪量表情绪量表(一)情绪状态测试情绪状态测试（promoodstates,POMS），测定受试者近一周的心境和情感状态。以问卷记录，表上列有65个形容词，分别描述紧张-焦虑、抑郁、愤怒、精力充沛、疲劳和困惑-迷茫6个方面的情感。每一形容词（情感状态）附有5档评分（分别为0、1、2、3、4），表示情感状态的程度的档次（即一点没有、略有一点、中等程度、相当明显、极明显）。6个方面的情感包括7～15种情感状态，共58种。在65个形容词中的“友好的”（第1）、“头脑清醒的”（第6）、“体贴的”（第13）、“富有同情心”（第25）、“乐于助人的”（第30）、“性情温顺的”（第43）和“信任他人的”（第55）等7个形容词为干预项目，检验受试者是否真实合作，不计得分。评分时利用6张评分框图，分别计出6个方面情感的得分。

(二)手提转速度测试

手提转速度或手提转捷度测试(SantaAna)，测试利手和非利手提转敏捷度及眼-手快速协调的能力。测试器材为一木板（或有机玻璃板），板上横向排列12个方孔，纵向排列4个方孔，总计48个孔。孔中嵌进一底方上圆的小栓，栓子漆为半白半黑色。受试者用利手（如右手）及非利手（如左手）分别在30秒内，以最快速度从孔中取出栓子，然后快速将栓子水平提转180o，再插入原孔中。分别记录利手及非利手的正确提转数及总和，作为评价依据。(四)简单反应时测试简单反应时测试(simplereactiontime)，测试视觉感知及手部运动反应时间，包括感觉及运动两种成分。方法为受试者看到测试仪上信号红灯闪亮时，以尽快速度按相应开关熄灯。信号红灯不定时闪亮，再次按灭，如此反复。依程序规定时间内，记录仪自动记录可得出受试者的正确反应次数、错误与漏失反应次数，并求出平均反应时间与标准差、最快反应速度和最慢反应速度等。(五)数字译码测试

数字译码测试(digitsymbol)，取自韦氏智力量表，可测试视觉感知、记忆、模拟学习及手部反应能力。测试工具为测试表，表列有数字及与之联系的符号。测试时，先向受试者展示1～9数字及其译码20秒，然后在表内示例中试填20秒，继之受试者在表的空格内依次逐一填上相应的译码。全部测试历时90秒，每正确填写1格得1分。(六)视觉保留测试

视觉保留测试(Bentonvisualretention)，测试几何图形组织和瞬时视觉记忆能力。用测试图，先向受试者展示一几何图形10秒，然后展示略有不同的4张图形（其中一张与原展示图形相同）。要求受试者在10秒之内认出与原图相同者，每正确认出一图得1分。NCTB测试组合项目及反映的神经行为功能

测试项目反映的神经行为功能神经行为功能分类情绪状态(promoodstates,POMS)近一周的心境和情感情绪情感手提转速度测试(SantaAna)手部操作敏捷度及眼手快速协调能力手工操作敏捷度目标瞄准追击测试(aiming)手部运动速度及准确性运动的稳定性简单反应时(simplereactiontime)视觉感知与手部运动反应的时间注意及应答速度数字译码(digitsymbol)视感知、记忆、模拟学习及手部反应能力感知运动速度视觉保留测试(Bentonvisualretention)几何图形组织和瞬时视觉记忆能力视感知及记忆数字广度(digitspan)听觉记忆听感觉记忆三、NES神经行为评价系统NES是利用计算机测试接触者的神经行为功能，可用于工作场所现场测试。其特点为标准化、高效率。计算机所给予受试者的刺激均等且准确，并可立即提供部分结果，客观可定量。测试由计算机程序控制，避免人为的偏倚所致系统误差，出现问题可及时反馈（如受试者操作不当或出现错误时可及时改正），可以需要选择、调整测试组合。NES与NCTB手工测试与其他程序手工测试比较，重现性较稳定，灵敏度及可比性与NCTB所反映的功能基本一致。测试项目以菜单形式排列，可供选择及随机组合，每个测试项目各自独立。受试者均有自己的文件档案以储存测试结果，用统计程序软件包，即可直接进行数据处理。测试内容包括心理活动、记忆及学习和认知三方面。五种特异测试主要为活动功能，如数字译码、手眼协调、简单反应时、目标追踪及手指灵活性。NCTB所包括的项目少，但其中有特异反映活动功能的项目，为目标瞄准追击测试及简单反应时测试等。

NES神经行为功能评价系统(美国LetzandBaker)

神经行为功能分类测试项目反映的神经行为功能心理活动数字译码(symbol-digit)*译码速度眼-手协调(hand-eyecoordination)协调功能简单反应时(simplereactiontime)*视感知活动速度连续操作测试(continuousperformancetest)注意力及速度指叩(fingertapping)运动速度感知能力图案比较(patterncomparison)视觉感知记忆及学习数字广度(digitspan)*短时记忆及注意联想学习(paired-associatelearning)视觉学习联想回忆(paired-associaterecall)瞬时记忆视觉保留(visualretention)*视觉记忆图象记忆(patternmemory)视觉记忆记忆扫描(memoryscanning)记忆速度系列数字学习(serialdigitlearning)学习与记忆认知(cognitive)词汇测试(vocabulary)词汇能力横向加法(horizontaladdition)算术能力注意力调转(switchingattention)思想灵活性心情(affect)情绪状态测试(moodtest)情绪NES-C3神经行为功能评价系统主要测试项目(中国上海)

神经行为功能分类测试项目1.情感(Emotion)POMS问卷半结构投射试验(Semi-structureprojectivetest)2.智力(Intelligence)心算(Mentalarithmetic)系列加减(Serialadditionandsubtraction)3.学习与记忆力(Learningandmemory)视觉保留(visualretention)成对词联想(Paired-associatelearning)记忆扫描(Memoryscanning)连续识别记忆(Continuousrecognition4.感知(Perception)数字检索(Two-digitsearch)符号译码(Symbol-digitsubstitution)长度判断(Lengthdiscrimination)注意力调转(switchingattention)听数字广度测试(Auditorydigitspan)立体视觉(3D-pictu