连续无创测量小龙虾心脏及行为活动

该方法有助于解答环境与生态毒理学领域的关键问题，涉及在各种急性及长期应激条件下心脏活动与运动行为之间的关系。该技术的主要优势在于，小龙虾无需复杂的预处理或长时间适应，且可在数月内持续携带传感器。该技术的应用范围广泛，涵盖病因学、生理学、生态毒理学以及工业应用领域，因为借助小龙虾的无创生物监测可应用于实验室、水处理及供水设施中。

尽管该方法可深入研究小龙虾的心脏生理、行为及水质控制，但也可能适用于其他大型淡水和海洋甲壳类动物。通过视觉演示该方法，对于理解基于近红外光的无创传感器在小龙虾心脏检测中的应用，以及基于图像处理的心跳与运动检测模块之间的关联至关重要。在开始实验前数天，应选择甲壳长度至少为30毫米的成年个体标本。

检查每个标本是否无疾病，并观察其在受到触碰时是否会抬起两只螯足。然后将健康的小龙虾放入盛有静置自来水的水箱中适应环境，直至手术当天。传感器准备就绪后，立即在计算机上打开传感器软件，输入将要连接传感器并在屏幕上显示的小龙虾数量。

设置要显示的小龙虾心率数量。用纸巾擦干第一只动物的背甲。用纸巾包裹小龙虾的螯和腹部，以避免损伤并减少对动物的额外应激。

将传感器固定在背甲上，位置应有利于获得最大幅度的心电信号。一手握住龙虾并持住传感器，另一手将一滴新配制的环氧树脂胶滴加到传感器上四个辅助导线上，然后保持传感器不动，让胶水干燥至少五分钟。

当胶水触摸起来不再发黏时，将未包裹的螯虾和传感器放入无水的盒子中再放置几分钟，直至胶水完全干燥。在将螯虾移回水箱之前，将头胸部多次浸入水箱水中数秒钟，以排出在鳃中积聚的空气。然后将螯虾留在暂养水箱中约一小时，以清除任何多余的化学物质。

然后，将小龙虾放入实验水箱中，在适当的实验条件下适应1至2周，具体条件取决于所观察的生理指标。小龙虾一放入实验水箱，立即启动软件，视频摄像头将自动开启。

然后选择运动检测选项，并在屏幕上定位每个水箱，以开始追踪螯虾的行为，并将行为与心脏活动记录相关联。所记录的螯虾心脏活动和行为数据可保存为 TXT 格式文件。在分析中必须包含螯虾的运动情况，因为该活动可能引起心率的变化。

例如，在本实验中，实验开始10秒后，通过蠕动泵将食物气味注入水箱。第14秒时，小龙虾识别到刺激，其心率因所谓的定向反应而轻微下降。20秒后，心率上升，导致心脏间期缩短。

在26秒时，小龙虾向刺激源移动，食物气味引起的生理兴奋以及运动的启动均导致心率显著上升。在37秒时，观察到小龙虾出现突然的动作，这可能在很大程度上促成了对刺激反应期间心率的升高。事实上，受干扰的小龙虾通常表现出心率增加，且常伴随偶尔的运动行为。

然而，即使不动的小龙虾也可能表现出较高的心率，这同样表明其处于明显的应激状态。未受干扰的小龙虾心率特征表现为心跳曲线的振幅单调，且每次心跳峰值之间的心动周期大致相等。在进行该操作时，需注意快速而彻底地安装传感器可减少实验动物的应激反应，从而获得准确的生理特征数据。

更先进的监测方法包括完全非接触式小龙虾监测，该方法仅需结合近红外传感器和高灵敏度相机即可测定其心跳频率。该技术问世后，为研究人员在行为学、生理学、繁殖以及无限制小龙虾和其他大型水生无脊椎动物的雌雄同体等领域探索环境及人为因素对生物指示物种的影响开辟了道路。这种无创生物监测方法在捷克共和国已具有非常实际的应用价值，可作为实时水质早期预警监测系统在当地推广应用。

尽管水体状态的稳定性持续受到小龙虾生态生理特征动态变化的影响。