DVC獨立通氣籠系統科研應用之晝夜節律研究
晝夜節律 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小時的節奏精準調控著生命的脈搏。這一“晝夜節律”不僅是生命適應地球自轉的演化奇跡，更是代謝、免疫、神經乃至基因表達網絡的核心調控因子，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的前提下精準捕捉節律的細微變化，一直是科研領域的重要挑戰。傳統研究方法往往依賴單一行為指標，難以全面呈現生物鐘的動態調控。
傳統方法的困境 跑輪實驗的局限性
半個世紀以來，科學家主要依賴“跑輪實驗”研究小鼠的晝夜節律，通過記錄動物自主跑動的時間推斷其生物鐘狀態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、探索等關鍵行為，且跑輪本身可能改變小鼠的代謝水平、睡眠結構及社交行為，從而引入實驗偏差。此外，該方法無法同步測量環境因素（如光照強度、溫度變化）對節律的直接影響，使得研究結論在不同實驗室間的可重復性受限。因此，科研界急需一種高精度、非侵入、可連續監測的技術方案，以真正揭示生物鐘的全貌。
一場實驗室監測的技術革命
DVC系統，重新定義了晝夜節律研究的范式。其核心技術涵蓋：
• 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，精準構建“活動指紋”，實現連續、無干擾監測；獨立光控單元：每個籠體配備獨立Leddy（LED光源系統），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：所有數據實時上傳至DVC Analytics平臺，通過AI算法解析節律強度、相位偏移、行為碎片化程度等核心參數，為科研提供高通量的節律分析解決方案。
牛津大學研究團隊于2025年1月底在Scientific Reports上發表的題為“Evaluation of the Digital Ventilated Cage® system for circadian phenotyping”的研究表明，泰尼百斯集團的DVC系統能夠精確捕捉生物鐘的細微變化。例如，在持續黑暗（DD）環境下，小鼠展現出23.5小時的內源性周期，且在持續光照（LL）下，周期延長至25.1小時，這一結果與經典理論高度一致，驗證了光照對生物節律的調控機制。此外，DVC系統還能夠復現微弱的節律擾動，比如在夜間光脈沖的作用下，活動起始點延遲了1.3小時，精準復現了Aschoff II型相位響應曲線，證明其對微小節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境下完全失去了節律，但在正常光照周期中，依然保持了表觀節律，揭示了傳統方法可能忽略的“假性節律”現象。
從實驗室到臨床這是關于「跨界潛力工」
DVC系統的應用已經突破了基礎研究的邊界，展現了其在多個臨床研究領域的巨大潛力。在神經退行性疾病研究中，DVC可以在漸凍癥（ALS）模型中捕捉到活動節律變化早于運動癥狀出現的生物標記物，提前發現疾病的跡象⁶。在代謝研究方面，結合進食監測模塊，DVC能夠建立起節律紊亂與能量代謝之間的實時關聯圖譜，推動精準醫學的發展。同時，DVC的自動化節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，為新藥的研發提供強有力的支持。
研究還發現，雌鼠在相位重置速度、活動碎片化等方面顯著不同于雄鼠，這一發現挑戰了“雌性數據噪聲大”的傳統偏見。DVC系統的非侵入式監測避免了激素波動對實驗結果的干擾，為性別醫學研究提供了全新的視角和工具。
DVC系統，它不僅是實驗工具的創新，更在于重構了實驗動物與科研者的關系。通過持續、多維度的生物信號流，DVC系統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的關鍵。“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的必經之路。”
研究還發現，雌鼠在相位重置速度、活動碎片化等方面顯著不同于雄鼠，這一發現挑戰了“雌性數據噪聲大”的傳統偏見。DVC系統的非侵入式監測避免了激素波動對實驗結果的干擾，為性別醫學研究提供了全新的視角和工具。
DVC系統，它不僅是實驗工具的創新，更在于重構了實驗動物與科研者的關系。通過持續、多維度的生物信號流，DVC系統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的關鍵。“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的必經之路。”
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