神经行为毒理学研究方法1

神经行为毒理学研究方法,张文平山西医科大学毒理教研室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。,神经行为测试指南,1991年，美国环境保护总局(EPA)提出，神经行为测试指南包括行为功能观察、活动度和程序控制行为测定，后又增加发育神经行为毒性测定，包括神经行为功能测定、活动度、听觉惊愕、学习及记忆，必要时应观察神经病理。FDA要求在药物常规检查中加入临床观察。对各种场所如车间接触化学物质的神经行为测试，要求制订化学物质的阈限值（TLV）。,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,动物神经行为二级测试感觉运动与学习记忆功能测试,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。,一、程序控制的行为功能测试方法,本类型测试方法包括程序控制行为、听觉功能、本能的或通过学习获得的行为测试方法等。主要用于学习及记忆的测定。这类测试要求动物必须按预置程序操作进行强化。强化方法包括给予动物食物或饮水、电击等以维持动物操作行为控制程序进行。另外，尚有用操作环境中声、光刺激强化者。程序可分为固定程序和非固定程序。固定程序分为固定间期及固定比率。非固定程序分为非固定间期及非固定比率。,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。,三、个体行为功能的研究,食物及饮料摄取行为体重活动度步态分析游泳实验震颤及姿势摇摆,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）。,19841987年推出的8套神经行为测试组合,二、NCTB神经行为核心测试组合,情绪状态测试手提转速度测试目标瞄准追踪测试简单反应时测试数字译码测试视觉保留测试数字广度测试,(一)情绪状态测试,情绪状态测试（profileofmoodstates,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715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。,(三)目标瞄准追踪测试,目标瞄准追踪测试(aiming)，测试手部运动速度和准确性以及目视的协调配合能力。测试工具为一测试图，图上有60个1mm直径的圆圈。用铅笔在60秒内尽可能快速地在圆圈内打点，但打点不能触及圆圈的边，共测两次，计算两次正确打点数和、错误打点数和、两次总和，提供评价使用。,(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19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。,(七)数字广度测试,数字广度测试(digitspan)，取自韦氏成人智力量表，测试瞬时听觉记忆及注意力集中程度，即数字组合顺序及倒序复述，按正确复述出序列数打分，每一序列得1分。,NCTB测试组合项目及反映的神经行为功能,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),NES-C