1. Контролируемость условий и поведения испытуемого. При про­ведении эксперимента необходимо учитывать все особенности си­туации и возможности животного. Это не всегда легко сделать, так как животным нельзя, в отличие от человека, дать инструкцию и полагаться на ее сознательное выполнение. Поэтому эксперимен­тальная ситуация должна быть организована так, чтобы свести к минимуму непредвиденные реакции животных. Во всех случаях та­кие реакции фиксируются в протоколе наблюдения и используют­ся для интерпретации полученных данных. В зоопсихологии неред­ки случаи, когда животное, особенно обладающее высоко разви­той психикой, реагирует на экспериментальную ситуацию не так, как предполагал исследователь. Например, в экспериментах В.Кё-лера шимпанзе предлагалось достать высоко подвешенную приманку при помощи палки, которую, как предполагал исследователь, обе­зьяна будет держать в руке. Однако в некоторых случаях шимпанзе использовали палку как шест для прыжка или быстро вскарабкива­лись на нее, поставив вертикально под приманкой. Оказалось, что манипулировать длинной палкой стоя на ногах обезьяне иногда труднее, чем использовать ее как приспособление для локомоций. В экспериментах с применением палки для выкатывания приманки из простого лабиринта (В.Кёлер, Э.Г.Вацуро, Г.Г.Филиппова) шимпанзе и орангутаны последовательно применяли ряд не учтен­ных учеными способов, которые для проверки поставленной гипо­тезы приходилось последовательно устранять. Обезьяны, вместо того чтобы выкатывать приманку по проходам лабиринта при помощи палки, перебрасывали приманку за бортик лабиринта, поддевая ее палкой, перетаскивали, прижимая палкой к бортику, и даже мет­ко ударяли по экспериментальному столу снизу, в результате чего приманка подпрыгивала и попадала за бортик лабиринта. Сходным образом вели себя орангутаны, когда им предлагалось выталкивать приманку палкой из трубки (Г.Г.Филиппова). Они вытряхивали приманку, стуча трубкой об пол, и даже выдували ее ртом, раска­тывали и разминали трубку на полу и т. п. Таким образом сам про­цесс деятельности животного изменялся: ему приходилось не до­бывать приманку единственно возможным способом, следующим из самой ситуации, а находить тот способ, который разрешал и подкреплял экспериментатор. Исследования практически всех уче­ных, изучавших и изучающих психику высших животных, и осо­бенно обезьян, свидетельствуют о том, что в ряде случаев мы име­ем дело именно с такой ситуацией, т. е. исследуем не возможности животного действовать в предложенной объективной ситуации, а его способность выявить задачу, исходящую от человека, и найти соответствующее решение. Поэтому требование к контролю усло­вий эксперимента и поведения животного является одним из наи­более важных и в то же время трудно выполнимых принципов про­ведения эксперимента.

2. Наличие специально разработанной процедуры проведения экс­перимента и фиксации получаемых данных. Этот принцип отражает суть экспериментального метода. Для каждого эксперимента спе­циально разрабатывается процедура, в которую входит последо­вательность всех событий и действий экспериментатора и испыту­емого, описание фиксируемых форм поведения животного и спо­соб такой фиксации. Полученные данные обрабатываются специ­ально разработанным способом. Это позволяет сравнивать данные, полученные в разных сериях эксперимента и разными исследова­телями, что обеспечивает их достоверность и объективность.

3. Возможность повторения эксперимента с этим же и другими животными, а также другими исследователями. При проведении эксперимента и представлении полученных данных обязательным является предъявление методики и результатов в таком виде, что­бы их могли оценить и при необходимости повторить другие ис­следователи. Именно это позволяет в конце концов понять причи­ны и механизмы поведения животного. Нередко исследователи, применяя одну и ту же методику, получают разные результаты, сравнение которых позволяет выявить подлинные особенности психики изучаемых животных.

4. Объективность. Этот принцип предполагает точную фикса­цию и непредвзятую интерпретацию поведения животных вне за­висимости от того, соответствует ли оно гипотезе исследователя. Зоопсихология, как и любая наука вообще, к сожалению, не сво­бодна ни от идеологических, ни от личностных особенностей ис­следователя. Поэтому объективная фиксация данных, подробное представление методики, наличие и сохранность протоколов на­блюдения и проведения эксперимента являются обязательными и необходимыми в зоопсихологических исследованиях.

Для получения адекватной математической модели необходимо обеспечить выполнение определенных условий проведения эксперимента. Модель называют адекватной, если в оговоренной области варьирования факторов полученные с помощью модели значения функций откликаотличаются от истинных не более чем на заданную величину.

Методы построения экспериментальных факторных моделей рассматриваются в теории планирования эксперимента.

Цель планирования эксперимента - получение максимума информации о свойствах исследуемого объекта при минимуме опытов. Такой подход обусловлен высокой стоимостью экспериментов, как физических, так и вычислительных, и вместе с тем необходимостью построения адекватной модели.

Планирование осуществляют как активного, так и пассивного эксперимента. Планируемый активный эксперимент при прочих равных условиях точнее и информативнее, а иногда и дешевле пассивного. Это следует учитывать при выборе вида эксперимента. В вычислительном эксперименте, в отличие от физического, нет никаких ограничений на выбор управляемых факторов и характер их изменения. Поэтому вычислительные эксперименты обычно всегда реализуются как активные. В дальнейшем будут рассматриваться в основном вопросы, связанные с планированием активных экспериментов.

При планировании активных экспериментов используются следующие принципы:

отказ от полного перебора всех возможных состояний объекта;

постепенное усложнение структуры математической модели;

сопоставление результатов эксперимента с величиной случайных помех;

рандомизация опытов;

оптимальное планирование эксперимента.

Детальное представление о свойствах поверхности отклика может быть получено лишь при условии использования густой дискретной сетки значений факторов, покрывающей все факторное пространство. В узлах этой многомерной сетки находятся точки плана, в которых проводятся опыты. В этом случае в принципе можно получить факторную модель, которая будет практически почти полностью соответствовать исходной теоретической модели. Однако в большинстве случаев при решении практических задач, для которых используется факторная модель, такого детального описания не требуется. Выбор структуры факторной модели основан на постулировании определенной степени гладкости поверхности отклика. Поэтому с целью уменьшения количества опытов принимают небольшое число точек плана, для которых осуществляется реализация эксперимента.

В отсутствие априорной информации о свойствах функции отклика нет смысла сразу строить сложную математическую модель объекта. Если проверка этой модели на адекватность не дает удовлетворительного результата, ее постепенно усложняют путем изменения структуры (например, повышая степень полинома, принятого в качестве факторной модели, или вводя в модель дополнительные факторы и т. п.). При этом используются результаты опытов, выполненных при построении простой модели, и проводится некоторое количество дополнительных опытов.

При большом уровне случайной помехи получается большой разброс значений функции отклика в опытах, проведенных в одной и той же точке плана. В этом случае оказывается, что чем выше уровень помехи, тем с большей вероятностью простая модель окажется работоспособной. Чем меньше уровень помехи, тем точнее должна быть факторная модель.

Кроме случайной помехи при проведении эксперимента может иметь место систематическая помеха. Наличие этой помехи практически никак не обнаруживается, и результат ее воздействия на функцию не поддается контролю. Однако, если путем соответствующей организации проведения опытов искусственно создать случайную ситуацию, то систематическую помеху можно перевести в разряд случайных. Такой принцип организации эксперимента называют рандомизацией систематически действующих помех.

Наличие помех приводит к ошибкам эксперимента. Ошибки подразделяют на систематические и случайные, соответственно наименованиям вызывающих их факторов - помех.

В вычислительных активных экспериментах ошибки характерны только для определяемых значений функций отклика. Если исходить из целей построения факторных моделей на основе теоретических моделей, полагая, что теоретические модели дают точное описание физических свойств технического объекта, а регрессионная модель является ее аппроксимацией, то значения функций отклика будут содержать только случайную ошибку. В этом случае необходимости в рандомизации опытов не возникает.

Рандомизацию опытов осуществляют только в физических экспериментах. Следует отметить, что в этих экспериментах систематическую ошибку может порождать наряду с отмеченными в предыдущем параграфе факторами также неточное задание значений управляемых факторов, обусловленное некачественной калибровкой приборов для их измерения (инструментальная ошибка), конструктивными или технологическими факторами.

К факторам в активном эксперименте предъявляются определенные требования. Они должны быть:

1) управляемыми (установка заданных значений и поддержание постоянными в процессе опыта);

2) совместными (их взаимное влияние не должно нарушать процесс функционирования объекта);

3) независимыми (уровень любого фактора должен устанавливаться независимо от уровней остальных);

4) однозначными (одни факторы не должны быть функцией других);

5) непосредственно влияющими на выходные параметры.

В вычислительном эксперименте реализация трех первых требований не создает никаких затруднений, а в физическом эксперименте могут возникнуть сложности и даже невозможность их осуществления, что приведет к необходимости замены активного эксперимента пассивным.

Функции отклика должны быть:

1) численно измеряемыми;

2) иметь четкий физический смысл;

3) однозначными (характеризовать только одно свойство объекта);

4) информативными (полностью характеризовать определенное свойство объекта);

5) статистически эффективными (измеряться с достаточной точностью с целью сокращения дублирования опытов).

Предварительные замечания. Как указывалось в гл. 11, п. 12, частотные характеристики чаще определяют при последовательном создании заданных гармонических возмущающих сил или кинематических воздействий. Измеряют амплитуды и фазы сил и скоростей, после чего определяют отношения амплитуд и разности фаз. Другие принципы измерения, например по изменению вносимого сопротивления катушки возбудителя , применяют редко.

В многомерном случае необходимо определить все отдельные элементы матриц согласно правилам, изложенным в гл. 11, п. 12.

Из общего числа элементов матрицы различными (в силу симметрии) являются Рекомендуется определять некоторое число симметричных членов с целью контроля. Большое расхождение результатов свидетельствует обычно о невыполнении требуемых граничных условий. При разнице по модулю и 20° по фазе оба элемента необходимо заменять их векторной полусуммой.

Рис. 2. Схемы крепления испытуемых объектов к стационарному электродинамическому вибровозбудителю а - установка на вибростоле; упругое крепление к внешним опорам, жесткое крепление к вибростолу; в - крепление посредством шарнира; крепление посредством натянутой струны или тонкого стержня, измерительный узел на вибростоле; то же, измерительный узел на объекте: 1 - корпус упругая мембрана; 3 - подвижная система; 4 - испытуемый объект, 5 - измерительный узел (силоизмерительный датчик или импедансная головка); 6 - упругие связи, 7 - жесткие тягн, 8 - шарнир; 9 - натя нута я струна или тонкий стержень

Приложение вынуждающей силы. Вынуждающая сила вибровозбудителя должна быть эквивалентна по своему действию на объект реальной вибрационной силе той же амплитуды и частоты. Обычно реальные силы приложены к более или менее протяженным участкам размером Вибровозбудитель, как правило, присоединяется через площадку диаметром т. е. практически он является источником сосредоточенной силы. Если при этом деформация рабочей площадки существенна, то схему возбуждения можно изменить следующим образом:

1) обеспечить возбуждение рабочей площадки через жесткий переходник;

2) возбуждать площадку поочередно в нескольких точках и результаты склады вать по правилам векторного сложения.

Крепление вибровозбудителей и объекта. Для исследования частотных характеристик применяют стандартные вибровозбудители, главным образом электродинамические (ЭДВ), реже - пьезоэлектрические, электромагнитные электрогидравлические и механические. Крепление их к объекту должно обеспечивать точное поочередное определение всех частотных характеристик как в точке возбуждения, так и в других выбранных точках. Способы крепления разнообразны и зависят от задачи (главным образом от принятой модели), способа установки объекта, размеров и массы объекта и вибровозбудителя.

При возбуждении в одной точке легких или упруго подвешиваемых объектов используют стационарный вибровозбудигель (вибростенд), установленный на жестких внешних опорах (рис. 2). Непосредственная установка изделия на вибростол (рис. 2, а) возможна при малой его массе и строго вертикальном направлении силы. Внешняя подвеска объекта (рис. 2, б-д) устраняет эта ограничения, однако может

вызвать перекос, поломку или замыкание катушки. Шарнирная тяга (рис 2 в) натянутая струна или тонкий стержень (рис. 2, е, д) устраняют поперечные статические и динамические реакции при возникновении поперечных и угловых колебаний объекта или вибровозбудителя. Возбуждение объекта производится через измерительный узел (силовую или импедансную головку).

Рис. 3. Схемы крепления переносных ЭДВ к испытуемому объекту: а - крепление вибростола непосредственно к объекту; крепление через натянутую струну или тонкий стержень, измерительный узел на вибростоле, в - то же, измерительный узел на объекте; крепление к приливу на опорной поверхности объекта для возбуждения горизонтальной силой; крепление к объекту двух ЭДВ для возбуждения вертикальной и горизонтальной сил

При исследовании (особенно многоточечном) машин и опорных конструкций непосредственно на их штатных или стендовых фундаментах применяют переносные вибровозбудители (рис. 3). Для вертикального возбуждения крепят подвижную систему ЭДВ с измерительным узлом непосредственно к объекту, корпус возбудителя подвешен на собственной мембране (рис. 3, а). При этом не требуется внешней опоры, что чрезвычайно удобно. Однако жесткая мембрана, необходимая для удержания возбудителя, ограничивает снизу частотный диапазон измерений. Кроме того, большинство ЭДВ (особенно мощные) не рассчитаны на нагрузку собственным весом.

Рис. 4. Схемы крепления переносных электромагнитных вибровозбудителей (ЭМВ) к испытуемому объекту: а - несимметричный ЭМВ с внешней опорой, несимметричный ЭВМ с упруго подвешенным якорем (реактивной массой), в - симметричный (дифференциального типа) ЭМВ с упруго подвешенным якорем: 1 - сердечники с обмотками, 2 - якорь, 3 - упругие элементы подвески якоря; 4 - корпус, 5 - испытуемый объект

Электромагнитные вибровозбудители (ЭМВ) менее универсальны, однако имеют пречмущества в частных случаях. Возбуждение через воздушный зазор (рис. 4, а) Давно применяют для легких конструкций. При определенных условиях (большом зазоре О, малой массе якоря) оно позволяет получить практически идеальный (не

зависящий от реакции) источник силы при полном отсутствии боковых реакций. Однако в некоторых случаях необходимо компенсировать силу постоянного притяжения дополнительной мягкой пружиной, а в динамических расчетах учитывать отрицательную жесткость электромагнитной пружины. ЭМВ с упруго подвешенным якорем можно устанавливать подобно ЭДВ (рис. 3, а) без внешней опоры непосредственно на объекте (обычно массивном). При зазорах якорь относительно небольшой массы может иметь значительное виброускорение что позволяет получать на низких частотах силы, в раза превосходящие общий вес ЭМВ с корпусом. ЭМВ дифференциального типа (рис. 3, в) имеет большую отдачу и меньшие искажения. Частотный диапазон ограничен снизу, так как жесткость пружин якоря должна быть значительно выше электромагнитной жесткости (во избежание неустойчивой работы и «залипания» якоря, особенно при больших амплитудах).

Существенным недостатком показанных на рис. 4, б, в, является большой выходной механический импеданс источника (за счет массы), присоединенный к объекту и искажающий его характеристики. Между корпусом и объектом рекомендуется устанавливать силоизмерительные датчики. Как и в схемах с позволяют исключить влияние импеданса на измерения. Одно-, двух- и трехкомпонентные датчики силы можно применять для измерения реакций в опорах объекта, пропорциональных импедансу и комплексной жесткости, а также для определения вибрационных сил в рабочем режиме с целью последующего вычисления вибрации по силам и частотным характеристикам .

Измерение вибрации. Вибрация определяется обычными датчиками ускорения, в отдельных случаях - электродинамическими датчиками скорости. Датчик (или датчики) следует устанавливать ближе к точке возбуждения во избежание погрешностей на повышенных частотах. Наиболее точное совмещение датчика с точкой возбуждения достигается в специальных измерительных узлах (импедансных головках, описанных ниже) со встроенными датчиками силы и ускорения.

Выбор схемы измерения прежде всего зависит от принятой модели исследуемого объекта,

Проведение экспериментов на лабораторных животных должно соответствовать общемировым принципам гуманного обращения с животными, тщательно планироваться, результаты эксперимента должны тщательно фиксироваться и храниться.

Планирование эксперимента

Выбор животных . Исследователь должен быть уверен, что выбранные животные наилучшим образом соответствуют целям эксперимента. Необходимо учитывать генетические характеристики, отсутствие болезней, факторы содержания и кормления, а также другие факторы, способные оказать влияние на результаты эксперимента. После выбора биологического вида, необходимо убедиться, что животных достаточно для проведения эксперимента. При проведении эксперимента животные не должны испытывать боли и страданий, поэтому после отбора соответствующих видов и экземпляров животных для эксперимента, необходимо обратить внимание на все аспекты, включая поведенческие характеристики животных.

Стандартные операционные процедуры (СОП) . Все действия и манипуляции как рутинные так и в рамках проведения исследования должны производится в соответствии со стандартными операционными процедурами организации (СОП). Конкретные примеры СОПов приведены в Руководстве по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях 3 . Общие правила при составлении СОПов следующие. СОПы организации должны разрабатываться, храниться, распространяться и обновляться надлежащим образом в соответствии с принятыми стандартами организации.

Необходимый перечень СОПов при проведении доклинического исследования должен включать следующие позиции.

• 
  Животные : транспортировка, прием, идентификация, рандомизация, маркировка, обращение, взятие проб, наблюдение, эвтаназия, обращение с мертвыми животными.
• 
  Приборы : эксплуатация, техобслуживание, калибровка, очистка, допуск в эксплуатацию.
• 
  Реактивы : приготовление, маркировка, хранение, учет.
• 
  Записи : сбор данных, обработка данных, подготовка отчетов, архивирование.
• 
  Тест-система : подготовка помещений, условия окружающей среды, прием, передача материалов, размещение, установление характеристик, идентификация, уход, наблюдение, уничтожение.
• 
  Образцы : сбор, идентификация, обращение, вскрытие, гистопатология.
• 
  Лабораторные испытания : методы, валидация.
• 
  Управление и организация : система документооборота, обучение персонала, . аудит и инспекции, архивирование.
• 
  Компьютерные системы : проверка, эксплуатация, безопасность, резервирование, валидация.

Мониторинг . Ежедневно необходимо осуществлять наблюдение за здоровьем и поведением животных. Должны соблюдаться правила биобезопасности при работе с животными.

Записи . Исследователь должен ежедневно вести дневник экспериментальной работы, включающий детальное описание рутинных ежедневных процедур, условий окружающей среды и других факторов, не относящих к эксперименту, но которые могут влиять на результаты. Записи должны обеспечить возможность статистической обработки результатов эксперимента.

Консультации . При необходимости должны проводиться консультации с участием других научных сотрудников, ветеринаров, специалистов по лабораторным или диким животным. Участие ветврача необходимо в следующих случаях:

• 
  использование транквилизаторов, аналгетиков и анестезии;
• 
  премедикация, хирургия и после хирургическая помощь;
• 
  использование паралитиков с анальгезией;
• 
  длительное использование транквилизаторов, аналгетиков и анестезии.

Контрольный лист . После завершения планирования эксперимента исследователь должен перепроверить протокол для адекватного отражения следующих вопросов:

• 
  Отвечает ли проект этическим и научным принципам?
• 
  Могут ли быть достигнуты поставленные цели без использования животных?
• 
  Есть ли какие-либо еще эксперименты, которые могут быть проведены параллельно для снижения количества используемых животных?
• 
  Все ли средства и компетентный персонал имеются в наличии?
• 
  Весь ли персонал оповещен о проведении эксперимента?
• 
  Отобраны ли наиболее подходящие виды животных?
• 
  Является ли подходящим биологический статус животных (генетический, микробиологический статус, способ кормления, общее состояние здоровья) для данного эксперимента?
• 
  Подходят ли внешние условия (включая тип клеток, шум, освещение, температуру, влажность, вентиляцию, плотность содержания и социальную структуру)?
• 
  Будут ли получены статистически достоверные результаты с минимальным количеством используемых животных?
• 
  Если эксперимент связан с болью и дистрессом, то могут ли они быть минимизированы?
• 
  Весь ли персонал обладает необходимой квалификацией для проведения манипуляций?
• 
  Участвуют ли в эксперименте студенты и проинструктированы ли они?
• 
  Какие мероприятия должны быть проведены для мониторирования состояния животных и их реакциям на манипуляции?
• 
  Если подобные эксперименты уже проводились, то зачем проводить данный эксперимент?
• 
  Если животные используются повторно, то, как минимизировать кумулятивный эффект?
• 
  Могут ли быть использованы какие-либо другие методы без животных для получения аналогичных результатов?

Средства диагностики

Клиническая лаборатория. Исследования по клинической биохимии и гематологии проводятся согласно протоколу конкретного исследования, и не используются для диагностики заболеваний в программе мониторинга здоровья .

Некропсия и гистопатология. Патоморфологические исследования проводятся для диагностики патологических изменений органов и тканей животных, находившихся в конкретных исследованиях, где они запланированы в протоколе. При выявлении патоморфологических изменений органов контрольных животных исследователь сообщает результаты исследований ветеринарному врачу лаборатории.

Проведение эксперимента

Ограничение боли и страданий . Боль и дистресс у животных не могут быть оценены теми же методами, что у человека. Поэтому решение о самочувствии животных принимаются исследователем, исходя из предположения об их отсутствии . Необходимо предпринимать следующие меры:

• 
  использование наиболее подходящих и гуманных методов;
• 
  использование всех технических навыков и компетентного персонала;
• 
  использование анальгезии;
• 
  адекватное мониторирование появления боли и дистресса;
• 
  составление четкого плана для устранения нежелательных последствий от манипуляций;
• 
  использование незамедлительных мер для предотвращения боли и дистресса;
• 
  использование анестезии, анальгезии и транквилизаторов, подходящих для выбранного вида животных и целей эксперимента;
• 
  разработка плана эксперимента, снижающего боль и дистресс;
• 
  проведение эксперимента в наиболее сжатые сроки;
• 
  использование подходящих методов эвтаназии.

Использование общей или местной анестезии, анальгезии или транквилизаторов должно соответствовать виду животных, а также критериям, принятым в медицине, ветеринарии или практике лабораторного животноводства.

Эксперименты, результаты которых могут быть искажены, могут быть проведены без анестезии. Дистресса в ряде случаев можно избежать без медикаментозного вмешательства. Например, за счет хорошей адаптации животных к внешним условиям до момента начала эксперимента.

Мониторинг животных во время и после эксперимента должен быть постоянным и адекватным боли и дистрессу. Если боль или дистресс во время эксперимента становятся нестерпимыми, то необходимо немедленно оказать необходимую помощь. Если исследователь не может оказать помощь самостоятельно, то необходимо немедленно вызвать ветврача.

Если в процессе эксперимента произошла незапланированная гибель животного, об этом необходимо оповестить ветврача и отразить это событие в протоколе эксперимента.

Исследователь должен знать, каким образом животное, участвующее в эксперименте, сигнализирует о боли и дистрессе . Любые изменения в сне, кормлении, поении, почесывании, поведении должны быть описаны, оценены и учтены в будущем.

Мониторинг состояния животного . Необходимо постоянно наблюдать, не появилась ли острая боль или дистресс у животных. Это может выражаться следующим образом:

агрессивное и/или ненормальное поведение (некоторое виды становятся слишком тихими);

• 
  ненормальная стойка или движение;
• 
  ненормальные звуки;
• 
  изменение сердечно-сосудистой и/или респираторной функций;
• 
  ненормальный аппетит;
• 
  быстрое снижение веса;
• 
  снижение температуры тела;
• 
  рвота; ненормальная дефекация или мочеиспускание.

Точки окончания эксперимента должны быть определены исследователем заранее. Смерть не должна изначально планироваться как точка окончания эксперимента. В качестве точек окончания эксперимента обычно принимают:

• 
  если потери веса от первоначального превышают 20%;
• 
  если произошла потеря в весе более чем 10% за 24 часа;
• 
  если рост опухоли более чем на 10% превышает вес животного;
• 
  если развился абсцесс;
• 
  если температуры тела резко упала;
• 
  если животное само себя покалечило;
• 
  если животное не способно самостоятельно есть или вести нормальный образ жизни.

Все животные, отвечающие таким требованиям, должны быть подвергнуты эвтаназии, для избавления от боли и страданий.

Повторное использование животных в эксперименте . Обычно животных используют только в одном эксперименте. Однако в некоторых случаях можно повторно использовать животных, чтобы снизить общее количество животных в проекте и оградить от боли и страданий других животных. В этих случаях животных используют в процедурах, не связанных с болью и страданиями, или процедурах с небольшим биологическим стрессом, например изучение корма со взятием крови или неинвазивных процедурах. От одного эксперимента до следующего должно пройти достаточное количество времени для восстановления животного.
Длительность эксперимента ограничена целью исследования и должна быть максимально краткой, если связана с болью и страданиями животных.

Лист наблюдения за поведением животных

Вид животного ________- Дата наблюдения эксперимента _____

Начальный вес ___________ Исследователь ________________

Объем бутылочки для воды __________

Дата
День недели
Время
ВИЗУАЛЬНОЕ НАБЛЮДЕНИЕ
Активность
Сутулая поза
Нахохливание
Частота дыхания
Описание дыхания*
ИЗМЕРЕНИЕ
Вес животного, г
% изменения веса тела
Исследовательская активность
Диарея
Дегидратация
Издаваемые звуки
Захваты и конвульсии
ЕДА И ПИТЬЕ
Поедание корма**
Количество воды в полной бутылочке
Количество воды в бутылочке на дату наблюдения
Раны**
Кровотечения
Другие нарушения***
Швы, рубцы
СОДЕРЖАНИЕ ПОСЛЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
Обезболивающие препараты
Доза
Дополнительные разрезы, жидкость, мл
ПОДПИСЬ ПЕРСОНАЛА

* – Описание дыхания: Б – быстрое, М – медленное, З – затрудненное, Н – нормальное.

** – поставьте ОК, если все нормально

*** – Другие нарушения: В – видимое улучшение, Г – гной

Фиксация животных

Обездвиживание животных представляет собой комплекс мер физического или фармакологического воздействия, направленный на сдерживание естественной подвижности животного в целях проведения необходимых действий по уходу, обследованию или проведению экспериментальных действий, включая анестезию. Правильное обращение и обездвиживание может дать животному ощущение безопасности и таким образом уменьшить его боль и испуг. Это не только позволяет в некоторых случаях провести эксперимент без анестезии, но и удовлетворяет принципу гуманного обращения с животными. Правильное обращение с животными обеспечивает также безопасность персонала и исследователей, поскольку успокаивает животное.

Персонал должен быть обучен правильному обращению с животными, поскольку физический контакт с ними является частью их ежедневной работы по уходу за животными и их размножению. Исследователи также должны иметь опыт обращения с животными, так как именно они проводят большинство экспериментов. В противном случае желательно, чтобы обученный сотрудник ассистировал исследователю при проведении эксперимента.

Для того чтобы не испугать животное, не причинить ему вред или боль, движения при обращении с ним, должны быть осторожными и мягкими. Во многих случаях целесообразно использовать сети и другие специальные приспособления для поимки и обездвиживания животного.

Фиксация животных . В исследованиях на животных возникает вопрос надежной фиксации отдельных частей их тела или всего животного в целом. Без фиксации у собак или других крупных лабораторных животных трудно или невозможно проводить длительные внутривенные введения. Для иммобилизации животных их прикрепляют к столу или специальному устройству в положении на спине. В таком положении трудно проводить манипуляции на животном. Пребывание животных в таком неестественном положении является стрессорным фактором.

Наркоз и обезболивание

Всякое болевое раздражения вызывает у живого организма глубокую перестройку многих функций, в первую очередь центральной нервной системы, сердечно-сосудистой, эндокринной и других систем, а это приводит к искажению полученных результатов.

Эксперименты, проводящиеся хирургическими методами должны проводиться только после обезболивания, причем до иммобилизации животного.

Расчет обезболивающего лекарственного средства проводится на килограмм или грамм массы тела лабораторного животного. И вводимое вещество, и время действия обезболивающего средства обязательно фиксируется в протокол эксперимента или в наркозную карту. Если острый опыт заканчивается смертью животного, его умерщвляют до окончания действия обезболивающего вещества.

Наркоз у животных проводят различными фармакологическими средствами и различными путями (ингаляционный, интратрахеальный, внутривенный, внутри мышечный, ректальный). Чаще всего пользуются комбинированным наркозом.

Комбинированный наркоз является наиболее распространенным и общепринятым видом обездвиживания, выключения сознания и обезболивания у лабораторных животных. Этот вид наркоза является наиболее оптимизированным подходом в клинической анестезиологии, что, в свою очередь, делает его приемлемым в необходимых случаях биомоделирования лабораторных животных.

Так, например, при комбинированном наркозе у средних и мелких животных лучше начинать с этилового эфира. Внимательно следят за дыханием и тонусом животного, так как в этих условиях легко передозировать наркотик. В состоянии наркоза фиксируют животных к операционному столу и в дальнейшем, по мере дают наркоз который следует проводить с осторожностью, поскольку барбитураты потенцируют эффекты морфина в отношении дыхательного центра. Лучше применять этаминал натрия (нембутал) внутрибрюшинно или подкожно в виде 5%-го раствора по 40-60 мг/кг. Наркоз наступает через 10-15 мин после введения.

Для проведения недолгих операций (5-10 мин) на мелких лабораторных животных (мыши, крысы) используют специальные ингаляционные анестезиологические камеры. Для крупных животных целесообразно использовать инъекционный наркоз.

Исследователи должны безусловно соблюдать все требования законов и директивных документов, регламентирующих оборот наркотических и психотропных средств, а животные-модели не должны при этом испытывать боль, дистресс и страдания.

Следует особо подчеркнуть, что перед дачей наркоза, а во многих случаях и перед началом эксперимента, абсолютно необходима премедикация или лекарственная подготовка.

Допустимые методы эвтаназии животных

Существует несколько методов эвтаназии экспериментальных животных – это физические и химические . Физические методы включают оглушение, декапитацию и перелом шейных позвонков. Химические методы включают ингаляционные средства (такие как СО, СО 2), летучие обезболивающие средства (галотан, энфлуран и др.) и снотворные (барбитураты и ряд др.).

Самый оптимальный метод умерщвления животного – это передозировка наркоза. В острых случаях животное умерщвляется до окончания действия наркоза. В тех случаях, когда умерщвление осуществляется углекислым газом СО 2 , следует помнить, что его высокая концентрация может вызвать стресс у экспериментальных животных и использовать необходимо только сжатый СО 2 . Наименее эффективен СО 2 для крыс и мышей по сравнению с галотаном для крыс и энфлураном для мышей. Ряд авторов считают, что СО 2 должен применяться при эвтаназии или анестезии мелких грызунов только в сочетании с галотаном. Оба газа (СО и СО 2) перед бессознательным состоянием вызывают легочное кровотечение. Кроме того, СО 2 при концентрациях больше чем 50% может вызвать припадки, носовые кровотечения, вставание на лапки, дефекацию, сильное слюнотечение. С большой осторожностью необходимо подбирать метод эвтаназии для новорожденных лабораторных животных.

Оценка гуманности метода эвтаназии всегда сложная, она должна для оценки включать обязательно ЭЭГ, на которой определяются спонтанные или вызванные потенциалы и распознаются поведенческие реакции животного.

Поведенческие сигналы распознаются по следующим показателям: звуки голоса; мочеиспускание/дефекация; потливость; борьба; защитная или переадресованная агрессия; расширение зрачков; тахикардия; слюнотечение.

При декапитации грызунов измерение уровня кортикостерона более полезно при оценке потенциального стресса, но ЭЭГ является наиболее общим средством для оценки гуманности декапитации. Не менее важно учитывать и сторонних наблюдателей при оценки гуманности метода эвтаназии животных , которые подвергались некорректной эвтаназии или те, которые откликались медленнее или неправильным образом (абберантнее) на примененный метод. Например, в исследовании по изучению мозговых импульсов при декапитации крыс среднее время ЭЭГ составило 13-14 секунд, а у одного животного это время составило 29 секунд.

Эвтаназия мышей осуществляется углекислым газом в течение 10 мин., шейной дислокацией, фентобарбитон 5% раствор 0,5мл и/п. Умерщвление мышей производят также эфиром, хлороформом, пропусканием через головной мозг электрического тока.

Эвтаназия крыс осуществляется углекислым газом в течение 15-20 мин., шейной дислокацией, фентобарбитоном 5% раствор 0,5мл и/п, гильотиной. Крыс умерщвляют также хлороформом, эфиром, помещая их в небольшую закрытую посуду, или пропусканием электрического тока через головной и спинной мозг.

Эвтаназия морских свинок осуществляется углекислым газом, фентобарбитон 90мг/кг и/п. Морских свинок умерщвляют также хлороформом, эфиром, вводя их ингаляционно, внутрибрюшинно и в толщу легких, а также пропусканием электрического тока от городской сети через головной и спинной мозг.

Эвтаназия кроликов осуществляется фентобарбитоном 100 мг/кг в/в или и/п. Кроликов можно умерщвлять нанесением удара по основанию черепа (при этом держат их за задние конечности вниз головой), внутривенным введением хлороформа, эфира или воздуха, а также пропусканием электрического тока из городской сети через спинной и головной мозг (один электрод в виде зажима Пеана накладывают на угол рта, другой в виде иглы вводят под кожу в области крестца). Время воздействия тока – 3-5 сек.

Эвтаназия крупных лабораторных животных (мини-свиньи , собаки, кошки и др.) осуществляется введением в толщу легких или кровь хлороформа (5-7 мл), эфира (15-20 мл) или пропусканием электрического тока из городской сети через центральную нервную систему.

Установление смерти. Оценка наступления смерти проводится по одному или нескольким факторам. Обязательно делают запись о смерти животного с указанием количественных факторов, ее установивших.

Аналгезия и анестезия при экспериментах на эмбрионах должны быть применены как ко взрослым животным. При хирургических вмешательствах в организм матери анестизия должна быть сделана и эмбрионам. Яйца должны быть разрушены до вылупливания птенцов, если только само вылупливание не является целью эксперимента.

Исследование механизмов и облегчения боли

В таких экспериментах должны быть тщательно подобраны меры боли. Исследователь должен быть уверен, что:

• 
  причиняемая боль находится на допустимом пределе;
• 
  причиняемая боль является минимальной в соответствии с целями эксперимента;
• 
  есть средства для облегчения боли, если это необходимо.

Исследования состояния здоровья животных

Когда изучают возможности улучшения здоровья животных, исследователи нуждаются в условиях , которые можно повторить, например, рана, травма, нарушения питания, болезнь, физические повреждения или стресс. В этих случаях боль и дистресс также можно повторить. В таких экспериментах исследователь должен быть уверен, что:

• 
  цель эксперимента – забота о здоровье животного;
• 
  альтернативные методы, например, уже травмированное животное, не могут быть использованы;
• 
  предприняты все шаги для уменьшения боли и дистресса;
• 
  эксперимент не приведет к дистрессу или гибели животного, как его окончания. Будут применены все средства для избавления животного от полученного увечья. Если это невозможно и эксперимент с неизбежностью приводит к гибели животных, то количество погибших животных должно быть минимально.

Боль, страдание, анальгезия и анестезия

IACUC определена 3-х уровневая шкала боли.

Отсутствие боли (категория « C ») – исследования, не сопровождающиеся причинением животным боли или страданий сверх того, что можно ожидать при сравнительно мягком и кратковременном воздействии типа инъекции, глубокой пальпации и т.п.

Облегчаемая боль (категория « D ») – процедуры с использованием наркоза или обезболивания в целях облегчения боли и страданий. Примерами могут служить общий наркоз при операциях, а также применение анальгетиков или противовоспалительных средств.

Не облегчаемые боль или страдания (категория «Е») – процедуры, где в силу определенных веских причин облегчение боли и страданий служит противопоказанием, например, вследствие риска искажения результатов в случае применения обезболивающего препарата.

Степень боли и страдания и соответствие процедур и манипуляций указанной категории оценивает ветеринарный врач.

Медикаменты, используемые для каждого из видов

Мыши – кетамина гидрохлорид, ксилазин, дроперидол, ацепромазин, бупренорфин, трамадол, ибупрофен, аспирин.

Крысы – кетамина гидрохлорид, ксилазин, ацепромазин, хлоралгидрат, бупренорфин, трамадол, ибупрофен, аспирин.

Контроль за использованием анестетиков и анальгетиков

Анестетики и наркотические анальгетики хранятся в специальной комнате , в которой эти препараты хранятся в металлическом сейфе. Однодневный запас, необходимый для проведения текущих исследований хранится в корпусе биомедицинских исследований в металлическом сейфе в специальной комнате с ограниченным доступом.

Работа с контролируемыми веществами осуществляется только лицами, имеющими специальный допуск. Допуск лиц на работу с контролируемыми веществами утверждается Государственным комитетом РФ по контролю за оборотом наркотических средств и психотропных веществ. Выдача контролируемых веществ осуществляется по требованию, подписанному руководителем лаборатории.

Выдача и контроль использования препаратов осуществляется провизором, который ведет соответствующую документацию по учету препаратов.

Подготовка и опыт персонала, осуществляющего анестезию и эвтаназию

Анестезия и эвтаназия проводится персоналом, имеющим соответствующую квалификацию. Изучение техники эвтаназии входит в программу обучения персонала, работающего с животными.

Хранение и контроль медикаментов

Медикаменты должны храниться в специальном помещении с соответствующими записями в журналах учета.

Общий порядок хранения

Неконтролируемые вещества хранятся в зависимости от использования и от условий хранения – по рабочим зонам Лаборатории, на стеллажах, в шкафах и в холодильниках. Токсические вещества хранятся в закрытых металлических шкафах. Летучие вещества – в вытяжных шкафах.

Полученные для исследования вещества хранятся в провизорской комнате с ограниченным доступом с соблюдением правил хранения – в холодильнике, морозильнике или при комнатной температуре.

Однодневный запас контролируемых веществ также хранится в металлическом сейфе провизорской комнаты. Кроме этого контролируемые вещества хранятся в металлическом сейфе в специально оборудованной охраняемой комнате.

Процедура ведения записей

Ведется журнал регистрации операций, связанных с оборотом наркотических средств и психотропных веществ, где указывается дата получения, количество упаковок, текущий расход с указанием исследования, исследователя, выданного количества, использованного количества, оставшегося количества. Журнал пронумеровывается, прошнуровывается, скрепляется печатью организации и подписью руководителя лаборатории.

Проверка медикаментов и материалов на срок годности

За контроль срока годности веществ отвечает исследователь, который использует эти вещества, а также провизоры, которые контролируют все манипуляции с веществами, поступающими на доклинические исследования безопасности. Годность вещества определяется по дате на упаковке, соблюдению условий хранения, данным в других документах на вещество (паспорт, инструкция использования, сертификат качества).

I этап – диагностический – анализ затруднений специалистов, клиентов, состояния проблемы, выявление и формулировка противоречий, нуждающихся в скорейшей ликвидации с помощью каких-либо изменений. Иначе говоря: выявление проблемы и обоснование её актуальности.

II этап – прогностический – постановка цели, определение задач, построение модели новой технологии (методики, структуры, системы мер…), формулирование гипотезы, прогнозирование ожидаемых результатов (положительных и отрицательны), придумывание вспомогательных механизмов. Иначе говоря: разработка развёрнутой программы эксперимента.

диагностический и предшествующие эксперименту этапы.

прогностический этапы

Включают:

‑ выявление нерешённых проблем;

‑ выбор темы данного исследования (конкретизация);

‑ постановку цели и задач исследования;

‑ изучение реальной практики по решению данной проблемы;

‑ изучение существующих в теории и практике мер, содействующих решению проблемы

‑ формулирование гипотезы исследования.

III этап – организационный. Организация экспериментальной работы. Важный этап, т.к. при плохой организации эксперимента отрицательные результаты могут быть даже при хорошо продуманной методике.

Данный этап включает:

Составление программы эксперимента. Рассмотрим несколько позже).

Обеспечение условий для реализации программы:

‑ подготовка материальной базы;

‑ распределение управленческих функций: кто за что отвечает: директор, его заместители, другие и участники;

‑ организация специальной подготовки кадров.

3. Методическое обеспечение. Прежде всего сюда входит подготовка программы. Но это далеко не всё. Сюда входят подготовка необходимых методических материалов, анкет, письменное или устное подробнейшее изложение самой технологии, каждого элемента, его научных основ. Все готовит руководитель.

Важно продумать моральное и материальное стимулирование специалистов, ведущих эксперимент.

4. Подбор (обоснование) экспериментальных и контрольных объектов (параллелей, классов, отдельных учеников, объединений и т.п.). Должна быть равноценность по исходным параметрам.

5. Поиск, выбор, привлечение научного руководителя или консультанта. Это не обязательно, но желательно, ибо существенно ускоряет составление программы. Это могут быть работники науки, преподаватели вузов, ИПК, школьные педагоги, имеющие учёную степень и т.д.

Таким образом, организационный этап включает в себя подготовку и проведение эксперимента:

– выбор необходимого числа экспериментальных объектов,

– определение необходимой длительности проведения эксперимента,

– выбор конкретных методик для изучения начального состояния экспериментального объекта, анкетного опроса, интервью, для создания соответствующих ситуаций, экспертной оценки и др.,

– проверка доступности и эффективности методик на небольшом числе испытуемых,

– определение признаков, по которым можно судить об изменениях в экспериментальном объекте под влиянием соответствующих воздействий.

IV этап – практический – проведение исходных констатирующих срезов, реализация новой технологии, отслеживание процесса, промежуточных результатов, корректировка испытываемой технологии, контрольные.

Проведение эксперимента по проверке эффективности определённой системы мер включает:

– изучение начального состояния системы, в которой проводится эксперимент;

– изучение начального состояния условий, в которых проводится эксперимент;

– оценка состояний самих участников воздействий;

– формулирование критериев эффективности предложенной системы мер;

– инструктаж участников эксперимента о порядке и условиях эффективного его проведения (если эксперимент проводит не один специалист);

– фиксирование данных о ходе эксперимента на основе промежуточных срезов, характеризующих изменения объектов под влиянием экспериментальной системы мер;

– указание затруднений и возможных типичных недостатков в ходе проведения эксперимента;

– оценка текущих затрат времени, средств и усилий.

V этап – обобщающий – обработка данных, соотнесение результатов эксперимента с поставленными целями, анализ всех результатов, корректировка гипотезы, модели новой технологии в соответствии с результатом, оформление и описание хода и результатов эксперимента.

Подведение итогов эксперимента включает:

– описание результатов осуществления экспериментальной системы мер (конечное состояние деятельности, уровня воспитанности и др.);

– характеристика условий, при которых эксперимент дал благоприятные результаты (учебно-материальные, гигиенические, морально0-психологические и др.);

– описание особенностей субъектов экспериментального воздействия (специалистов, воспитателей и др.);

– данные о затратах времени, усилий и средств;

– указание границ применения проверенной в ходе эксперимента системы мер.

VI этап – внедренческий – распространение новой методики (или внедрение как управляемый процесс) в коллективе, направленная организация опыта по реализации опыта, разработанного другими специалистами.

Этапы проведения эксперимента

Констатирующий. Цель – «снять копию», построить схематическую модель явления, которое подлежит изучению. Может проводиться не только в начале исследования, но и в ходе его для обнаружения срезов по прошествии определённого времени, когда действовали экспериментально введённые условия или воздействия.

Это предварительное изучение состояния проблемы. Из енго вытекает второй этап.

Формирующий (конструирующий, создающий, преобразующий). Его задача – проверка и подтверждение (или исключение) гипотезы. (Задача педагогического исследования – раскрыть зависимости, законы, причины, вызывающие изучаемое явление.) Без него психолого-педагогический эксперимент остаётся незавершённым. На основе анализа результатов, полученных на первом этапе, исследователь формулирует и уточняет гипотезу. Далее он проверяет её, построив деятельность по новому, т.е. вводя то условие, которое должно обеспечивать повышение эффективности проводимой работы. Найденная особенность уточняется на большом количестве исследуемых групп. Но, чтобы доказать решающую роль нового экспериментального компонента, эксперимент часто проводят в нескольких группах (экспериментальных и контрольных). Для получения «чистых» результатов исследователь стремится уровнять эти группы (по составу, возрасту клиентов, их социального статуса).

Преобразующий этап эксперимента позволяет исследователю активно изменять содержание и форму жизни коллектива (и каждого клиента) в соответствии с выдвинутой гипотезой и целями.

Контрольный (констатирующий) – выявляются количественные и качественные различия опытных и контрольных групп. Преимущества первых проявляются в более эффективной деятельности даже тех клиентов, которые в начале эксперимента давали средние или низкие показатели.

Подготовка программы эксперимента :

Обоснование темы (актуальность), ее формулировка.

Объект, предмет, цель, задачи, гипотеза.

Выбор конкретных методик и методов исследования.

Сроки, учесть резервное время.

1. Критерии оценки ожидаемых результатов экзамена.

   Прогнозирование при подготовке эксперимента. Здесь имеется в виду, что мы ожидаем, предвидим, прогноз:

возможных (ожидаемых) положительных результатов;

возможных потерь, негативных последствий;

компенсаций этих потерь и последствий.

В зависимости от особенностей проведения используются следующие виды экспериментов:

Лабораторный – осуществляется в специально созданных условиях. Предполагает использование специальной аппаратуры. (В педагогике используется редко.) В последние годы стала применяться его разновидность, представляющая собой упрощённый, «камерный» вариант. Проводится с каждым испытуемым отдельно, и он работает со знакомыми материалами: карточками, геометрическими фигурами, конструкторами головоломками…

Естественный – проводится в привычных условиях. Работу с клиентом проводит либо специалист, либо знакомый ему человек. Естественен и сам процесс деятельности: выполнение письменных заданий, устные ответы на вопросы. Этим методом может пользоваться хорошо теоретически подготовленный специалист.

Но возможности естественного эксперимента в плане доказательности открытых зависимостей невелики. Поэтому он должен сочетаться с другими его видами, в частности с различными видами психолого-педагогического эксперимента. (Он осуществляется в рамках естественного эксперимента).

Психолого-педагогический эксперимент (сложился на основе естественного) – активное, целенаправленное изучение отдельных сторон учебно-воспитательного процесса, поведения, взаимоотношений учащихся в коллективе. Он, как правило, констатирует состояния, качества, черты личности, как бы запечатлевает, фиксирует процесс на определённом этапе исследования.

Его особенности:

– направленность на изучение поставленного вопроса путём активного воздействия исследователя на протекание изучаемого явления. В этом случае психолого-педагогический эксперимент «конструирует», формирует новые качества и свойства, изменяя сложившиеся условия, и создаёт новые;

– возможность строго контролировать все новое и оценивать полученные качественные и количественные результаты.

По времени действия экспериментальных условий:

‑ длительный;

‑ кратковременный.

По структуре изучаемых социальных явлений:

‑ простой;

‑ сложный.

В литературе встречается понятие пилотажный эксперимент . Его чаще называют предварительным. Его появление связано с тем, что всякий эксперимент надо тщательно готовить. Для этого на практике проверяется уровень проработанности и качество методики эксперимента. Такой предварительный эксперимент сначала проводят не в полном, а в сокращённом варианте. Это и есть пилотажный эксперимент.

Цель его – проверить и довести методику эксперимента до высокого уровня. После этого отдельные звенья эксперимента или его фрагменты корректируются. И только тогда эксперимент организуется в полном объёме.

В социологических исследованиях встречается понятие «полевой эксперимент». Это эксперимент, когда объект (группа) находится в естественных условиях своего функционирования. При этом члены группы могут быть осведомлены либо не осведомлены о том, что они участвуют в эксперименте. Решение об осведомлённости в каждом конкретном случае зависит от того, насколько эта осведомлённость может повлиять на ход эксперимента.

В социальной сфере особую роль играет так называемый социальный эксперимент.

Социальный эксперимент – метод изучения социальных явлений и процессов, осуществляемый путем наблюдения за изменением социального объекта под воздействием факторов, которые контролируют и направляют его развитие.

Социальный эксперимент предполагает:

– внесение изменений в сложившиеся отношения;

– контроль за влиянием изменений на деятельность и поведение личности и социальных групп;

– анализ и оценку результатов этого влияния.

К социальным экспериментам также относят попытки создания коллективов, живущих по принципам, отличающимся от общепринятых в окружающем их социуме (как правило, на идеологической или религиозной основе).

Вопросы для самоконтроля:

Что такое эксперимент как метод научного исследования?

Каковы условия эффективности эксперимента?

Какие виды эксперимента применяются в научных исследованиях? Каковы их особенности?

Каковы этапы организации эксперимента?

Каковы этапы проведения эксперимента?

На что исследователю следует обращать внимание при формировании экспериментальной и контрольной групп для эксперимента?

В чем заключается специфика проведения эксперимента в социальной работе? Его достоинства и ограничения.

Каких ошибок следует избегать при подготовке и проведении эксперимента?

Что представляет собой социальный эксперимент?