一种用于多种训练方法的游泳诱导斑马鱼锻炼器材

在斑马鱼研究中，可以使用市售或定制的游泳隧道进行体育锻炼。在这里，我们使用容易获得的材料为斑马鱼开发了一种高通量、用户友好的锻炼系统。该设置基于 zebrafish 的真实访问行为。

为了测试设备的效率，采用了两种锻炼方案。中等强度的持续训练和高强度的间歇训练。为了监测流量传感器指示的水流速度，我们采用了 Arduino Nano、一个 16 x 2 LCD 屏幕、一个 10 千欧姆的 1/4 瓦通孔电阻器和一个 10 千欧姆电位计。

按照提供的方案组装组件。使用穿孔板、焊锡丝、烙铁、电线和三个公跳线。通过 Arduino IDE 使用适当的 USB 电缆加载提供的 Arduino sketch。

水流速、自上次重置以来的时间（以分钟为单位）和水流速度显示在 LCD 屏幕上。要组装水再循环系统，请使用 3/4 英寸的 PVC 管和 3/4 英寸的连接器。必须创建两个出水口。

第一个将水从总流引导回水库，第二个将水流引导到鱼类训练区。添加一个全局阀来调节回流。增加一个上部出水阀，以调节流向训练区的水流。

将 T 型连接连接到上阀。请注意，必须在阀门附近的连接内添加网，以防止鱼进入设备底部。在 T 型连接中，添加一个全局阀，该阀将用作鱼从系统中进出的门。

将亚克力管连接到 T 型接头。接下来，将流量传感器连接到亚克力管上。请注意，必须在管道内放置一个筛网，以防止鱼通过。

将部分组装的设备连接到储水池内的潜水泵。为了保持水的再循环，有必要将软管连接到流量传感器之后的设备的最终部分。最后，将流量传感器连接到监视器以监测水流速度。

请注意，这些连接器必须按正确的顺序连接。现在它可以使用了。在将斑马鱼添加到设备中之前，有必要设置流量。

为此，首先完全打开两个流量控制阀，让气泡从系统中流出，同时保持鱼的入口和出口阀关闭。接下来，将流量调整为最大速度，大约每秒 0.6 米。这将在使用上阀进行更精确的流量调节。

捕获鱼，然后关闭上阀以停止水流。然后完全打开下一个阀门，该阀门将用作鱼的入口门。保持阀门开口朝上很重要。

然后，立即关闭入口阀并打开流量控制阀。可以放置一个最多六条鱼的小团体，这些鱼应该一次全部插入。要清除鱼，请完全关闭上阀，旋转鱼入口出口阀，将其开口向下转动。

然后完全打开阀门。使用容器收集鱼，以及将通过重力从设备中流出的水。最后，关闭进水口出口阀以阻止漏水。

在采用锻炼方案之前，有必要让动物适应相对较低的恒定速度，每天至少 60 分钟，持续一周。每次锻炼前，有必要让动物适应 10 分钟。适应期过后，需要通过评估逆流而行的最大游泳速度来确定 Umax。

为此，流速每分钟将增加 0.02 米/秒，直到鱼耗尽。要提高速度，只需轻轻打开上部阀门，通过 LCD 监控速度。让鱼以最大容量测试中确定的 60% Umax 逆水流强制游泳 35 分钟。

请注意，在前 10 分钟内，鱼适应了与久坐组相同的速度，每秒 0.06 米。鱼逆流而动，没有达到身体疲惫的状态。让鱼被迫游泳，交替游泳速度。

以 90% 的 Umax 进行 2 分钟，然后以 Umax 的 30% 进行 2 分钟，重复 18 分钟，共 9 个循环。鱼逆着交替的水流率游泳，而不会达到身体疲惫的状态。设置精确，允许对流速进行微调。

但是，当速度较低时，误差约为 30%，为每秒 0.06 米。当速度很高时，大约每秒 0.3 米和 0.5 米/秒，错误率仅在 3% 到 4% 之间。训练期间达到的最快速度是久坐组每秒 0.4 米，中等训练组每秒 0.44 米，高强度组在最终耐力测试中达到每秒 0.49 米。

两种训练方案都旨在覆盖相同的距离，但高强度训练方案可以更快地提高表现，每周 Umax 增加就证明了这一点。接受高强度训练的鱼每周的表现提高了 10%，总体上提高了 30% 左右。另一方面，接受适度训练的鱼表现出较慢的进展，仅在第三周 Umax 就明显增加了 10%，在接下来的一周没有进一步改善。

这些结果突出了训练方案的选择如何以不同的方式影响斑马鱼的身体表现。在这项研究中，我们受现有游泳隧道和水槽系统的启发，创建了一个新的具有成本效益的锻炼系统。该系统允许对斑马鱼的游泳性能进行彻底检查。

我们通过逐渐增加水流量直到鱼耗尽来确定 Umax，其特征是连续三次疲劳或无法继续逆流游泳。这些发现帮助我们设计了两种锻炼方案，并证实了我们的游泳隧道装置在评估斑马鱼身体表现方面的有效性。此外，这个紧凑的系统用途广泛，涵盖广泛的水流速度，并且可以轻松定制训练方案。