Name: 饲养实验装置（FED）:建筑和验证的开源设备的在鼠害测量摄食 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 18 s
Description: 了解如何在鼠类饲养笼环境中使用开源饲养实验装置（FED）测量食物摄入量。该方法可同步实时数字输出，帮助研究人员研究摄食行为与神经回路的关系。

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本工作由美国国立卫生研究院（NIH）糖尿病与消化及肾脏疾病研究所（NIDDK）院内研究计划资助。我们感谢 NIH 仪器设备科和 NIH 图书馆在 3D 打印方面的协助。

注意：本实验方案是针对材料表中明确列出的组件编写的。虽然使用其他硬件也可实现类似功能，但FED系统是为Arduino Pro微控制器（下文简称：微控制器）及所列配件进行编程的。其他微控制器可能同样适用，但需要用户自行修改代码以支持相应设备。离线数据分析采用Python编程语言编写。
1. 准备工作与软件安装
<ol>
	<li>获取构建FED所需的电子元件（参见 表1 以及 Fed Github BoM.xlsx 文件位于：https://github.com/KravitzLab/FED/tree/master/doc 
	注意：只要规格相同，本表中许多部件均可使用其他供应商的产品。</li>
	<li>打印所有3D设计的组件图1，可在 https://github.com/KravitzLab/FED/wiki/3D-Printed-Components 获取。分辨率为 200 微米的 3D 打印机应能够打印 FED。</li>
	<li>下载并安装集成开发环境（IDE）平台以对微控制器进行编程。</li>
	<li>下载并安装附加库以启用电机驱动板和数据记录器的功能（可从以下网址获取：https://github.com/KravitzLab/fed/tree/master/fed-arduino）。</li>
	<li>准备组装所需的工具（例如 电烙铁、热风枪、焊锡、剥线钳、尖嘴钳、一字螺丝刀和十字螺丝刀。</li>
</ol>
2. 焊接电子元件
注意：使用热缩管保护所有焊接接头。在焊接连接之前，先将一段热缩管（约 2 cm）套在其中一根电线上。焊接完成后，将热缩管居中置于连接处，并使用热风枪加热使其收缩固定。
<ol>
	<li>准备连接器（图 2A）
	<ol>
		<li>准备四对 2 针 JST 连接器，并将每对的公头和母头两侧分别标记为 &#34;A&#34;、&#34;B&#34;、&#34;C&#34; 和 &#34;D&#34;。将连接器对 &#34;D&#34; 两侧的红色导线移除。</li>
		<li>准备一对 3 针 JST 连接器，并将公头和母头两侧均标记为 &#34;E&#34;。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>微控制器与可堆叠扩展板（图 2B）
	<ol>
		<li>在微控制器顶部焊接带插孔的雌性可堆叠排针。剪除微控制器底部露出的引脚线头。</li>
		<li>在 SD 数据记录扩展板顶部焊接带插孔的雌性可堆叠排针。保留扩展板底部露出的引脚线头。</li>
		<li>在电机驱动扩展板上焊接雄性排针，使引脚从底部伸出。</li>
		<li>将一枚纽扣电池插入 SD 扩展板的电池槽中，以为实时时钟模块供电。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>外部电源按钮（图 2C） 
	注意：自锁金属按钮开关有五个接点：电源、接地、常闭（NC1）、常开（NO1）和公共端（C1）。
	<ol>
		<li>将 2 针公头连接器 &#34;A&#34; 焊接到 C1（使用红线）和接地（使用黑线）。所有连接处均需使用热缩管绝缘。</li>
		<li>将 2 针公头连接器 &#34;B&#34; 焊接到 +（使用红线）和 NO1（使用黑线）。所有连接处均需使用热缩管绝缘。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>光电中断器（图 2D）
	<ol>
		<li>将光电中断器（黑色部分）焊接到转接板上。</li>
		<li>将一个 4.7K 电阻焊接到转接板正面。</li>
		<li>将 3 针公头连接器 &#34;E&#34; 焊接到转接板背面：红线接 PWR，绿线接 GND，白线接 SGL。</li>
		<li>修剪光电中断器转接板背面松散的导线。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>升压模块（图 2E）
	<ol>
		<li>将 2 针母头连接器 &#34;A&#34; 焊接到升压模块的 5V 和 GND 引脚上。</li>
		<li>将公头连接器 &#34;D&#34; 的黑线焊接到升压模块上的额外 GND 引脚上。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>BNC 输出电缆（可选：图 2F）
	<ol>
		<li>将 2 针连接器 &#34;C&#34; 焊接到 BNC 电缆的端子上（红线接中心引脚，黑线接外层引脚）。 
		注意：在组装时，2 针连接器必须能穿过 BNC 插头上的螺母。我们使用较小的连接器，或用剃须刀片削窄 JST 连接器以使其能够适配。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>电机驱动扩展板（图 2G）
	<ol>
		<li>将母头连接器 &#34;B&#34; 的红线和黑线拧在一起，并焊接到 Vin 引脚。</li>
		<li>将母头连接器 &#34;C&#34; 的黑线焊接到 ARef 旁边的接地引脚，该连接器的红线焊接到第 3 引脚。</li>
		<li>将母头连接器 &#34;D&#34; 的黑线焊接到 Vin 旁边的接地引脚。</li>
		<li>将母头连接器 &#34;E&#34; 的绿线焊接到 5V 旁边的接地引脚，该连接器的红线焊接到 5V，白线焊接到第 2 引脚。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 软件上传
<ol>
	<li>将 FTDI 转接板连接到微控制器的编程引脚，然后通过 micro USB 线缆将 FTDI 转接板连接至计算机。</li>
	<li>打开 IDE（集成开发环境）程序。</li>
	<li>通过 Tools &#62; Board 下拉菜单，选择正确的微控制器板以进行软件上传。</li>
	<li>通过 Tools &#62; Processor 菜单，选择 ATMega 328（5V，16mHz）。</li>
	<li>通过 Tools &#62; Port &#62; COM# 选择微控制器所连接的端口（具体端口号取决于当前正在使用的端口）。</li>
	<li>点击 &#34;upload&#34; 按钮，将 FED 程序代码上传至开发板（代码可从以下地址获取：https://github.com/KravitzLab/fed/tree/master/fed-arduino）。</li>
</ol>
4. 硬件组装
<ol>
	<li>步进电机和电机驱动板（图1C、图3A和图3B）
	<ol>
		<li>使用两个#6 × ¼英寸金属板螺钉将5V步进电机固定在3D打印的电机支架上（图1C和图3A）。</li>
		<li>将旋转盘插入电机支架，并向下压紧，使其牢固连接到步进电机轴上（图3B）。</li>
		<li>将3D打印的饲料筒仓旋接到电机支架上，确保颗粒整平臂位于电机支架的孔上方。</li>
		<li>将上述已组装的部件（步骤4.1.1–4.1.3）旋接到打印底座顶部，使步进电机朝向底座后方，孔位位于前方。</li>
		<li>从步进电机引线上剪下5针连接器，并将每根导线末端剥去约2 mm绝缘层。</li>
		<li>将步进电机的导线连接至电机驱动板的接线端子：红色线接接地（GND），橙色和粉色线接一个电机端口（例如，M1），蓝色和黄色线接另一个电机端口（例如，M2）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>外部电源按钮
	<ol>
		<li>从电源按钮上取下螺母，将按钮插入底座右侧的孔中，并用六角螺母固定。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>光电中断器（图3C）
	<ol>
		<li>将光电中断器放入其3D打印的外壳中。 
		注：如果光电中断器无法完全就位，可使用热风枪加热外壳后再安装。</li>
		<li>将光电中断器引出的3针公头连接器&#34;E&#34;（PWR、GND和SGL）穿过3D打印底座前部中间的孔。</li>
		<li>使用两根1&#34;尼龙螺丝及配套螺母将外壳固定在FED底座上。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>BNC输出电缆（可选）
	<ol>
		<li>将BNC连接器插入FED底座左侧的孔中，并用螺母固定。</li>
		<li>若不使用BNC连接器，则用3D打印的堵头封住该孔。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>电池和升压模块（图3D）
	<ol>
		<li>通过JST 2针接口将3.7 V电池组连接至DC/DC升压转换模块。当电池有电时，升压板上的蓝色LED会亮起。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将电路板安装于外壳内部（图3E）
	<ol>
		<li>使用#4 × ¼英寸钢制金属板螺丝将微控制器安装在底座内，使FTDI接口朝向电源开关。</li>
		<li>将电机驱动板和数据记录板依次叠放在微控制器上方。</li>
		<li>使用#2 × ¼英寸钢制金属板螺丝将升压板固定在壳体内，安装时使micro-SD卡槽朝下。FED可通过此端口充电，无需打开外壳。</li>
		<li>连接五个连接器，&#34;A&#34;公头接&#34;A&#34;母头，&#34;B&#34;公头接&#34;B&#34;母头，依此类推。</li>
		<li>将电池放入3D打印的底座内，滑动后盖关闭。</li>
		<li>滑上3D打印的前面板。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. 验证与数据采集
注意：在启动 FED 系统之前，请确保已在 SD 扩展板上插入 SD 卡，否则 FED 将无法分配饲料颗粒。此外，请确保电机扩展板上的电源跳线（位于电源端子块正上方）已正确安装。
<ol>
	<li>按下电源按钮启动FED系统，并测试设备功能。
	<ol>
		<li>在通电前，先将20 mg的食物颗粒填入食物料斗。 
		注意：电源开关应亮起，同时微控制器、SD卡扩展板和电机扩展板上的LED灯也应亮起。如果食物井中没有颗粒，应自动分配一颗。</li>
		<li>手动从食物井中取出5至10颗颗粒，确认系统会自动补充新的颗粒。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>取出SD卡，检查数据是否已正确记录。数据应以逗号分隔值（.CSV）格式保存，文件名由代码中的变量FILENAME决定。</li>
	<li>将FED装置放置于实验环境中，接通电源，并确保有一颗食物颗粒被分配到食物井中。</li>
	<li>在数据采集期间，每天检查FED装置，确认其正常运行：电源开关上的LED灯应保持亮起（表示电池电量充足），且食物井中应有食物颗粒存在（表示颗粒分配无异常）。</li>
	<li>数据采集结束后，取出SD卡并访问其中的.csv文件。 
	注意：用于分析进食餐次和摄食模式的分析脚本可在以下地址获取：https://github.com/KravitzLab/fed。</li>
</ol>

<ol><li>Ellacott, K. L., Morton, G. J., Woods, S. C., Tso, P., Schwartz, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+feeding+behavior+in+laboratory+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Metab%22%5BJournal%5D)">Assessment of feeding behavior in laboratory mice.</a> Cell Metab. 12 (1), 10-17 (2010).</li>
<li>Betley, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurons+for+hunger+and+thirst+transmit+a+negative-valence+teaching+signal%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Neurons for hunger and thirst transmit a negative-valence teaching signal.</a> Nature. 521 (7551), 180-185 (2015).</li>
<li>van den Heuvel, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuropeptide+Y+activity+in+the+nucleus+accumbens+modulates+feeding+behavior+and+neuronal+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Neuropeptide Y activity in the nucleus accumbens modulates feeding behavior and neuronal activity.</a> Biol Psychiatry. 77 (7), 633-641 (2015).</li>
<li>Cone, J. J., Roitman, J. D., Roitman, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ghrelin+regulates+phasic+dopamine+and+nucleus+accumbens+signaling+evoked+by+food-predictive+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurochem%22%5BJournal%5D)">Ghrelin regulates phasic dopamine and nucleus accumbens signaling evoked by food-predictive stimuli.</a> J Neurochem. 133 (6), 844-856 (2015).</li>
<li>Ulman, E. A., Compton, D., Kochanek, J. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1397713/">Measuring food and water intake in rats and mice.</a> ALN Mag. , 17-20 (2008).</li>
<li>Nguyen, K. P., O'Neal, T. J., Bolonduro, O. A., White, E., Kravitz, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feeding+Experimentation+Device+%28FED%29%3A+A+flexible+open-source+device+for+measuring+feeding+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Feeding Experimentation Device (FED): A flexible open-source device for measuring feeding behavior.</a> J Neurosci Methods. 267, 108-114 (2016).</li>
<li>Aguiar, P., Mendonca, L., Galhardo, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OpenControl%3A+a+free+opensource+software+for+video+tracking+and+automated+control+of+behavioral+mazes%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">OpenControl: a free opensource software for video tracking and automated control of behavioral mazes.</a> J Neurosci Methods. 166 (1), 66-72 (2007).</li>
<li>Devarakonda, K., Nguyen, K. P., Kravitz, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ROBucket%3A+A+low+cost+operant+chamber+based+on+the+Arduino+microcontroller%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Res+Methods%22%5BJournal%5D)">ROBucket: A low cost operant chamber based on the Arduino microcontroller.</a> Behav Res Methods. 48 (2), 503-509 (2016).</li>
<li>Hoffman, A. M., Song, J., Tuttle, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ELOPTA%3A+a+novel+microcontroller-based+operant+device%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Res+Methods%22%5BJournal%5D)">ELOPTA: a novel microcontroller-based operant device.</a> Behav Res Methods. 39 (4), 776-782 (2007).</li>
<li>Crall, J. D., Gravish, N., Mountcastle, A. M., Combes, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BEEtag%3A+A+Low-Cost%2C+Image-Based+Tracking+System+for+the+Study+of+Animal+Behavior+and+Locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">BEEtag: A Low-Cost, Image-Based Tracking System for the Study of Animal Behavior and Locomotion.</a> PLoS One. 10 (9), (2015).</li>
</ol>

作者声明不存在任何经济或其他方面的利益冲突。

进食实验装置（Feeding Experimentation Device，FED）是一种灵活的食物摄入监测系统。本文提供了该装置的制作与故障排查的详细说明，包括3D打印硬件的组装、电子元件的焊接，以及将程序上传至微控制器的操作步骤。尽管遵循本方案中所述所有步骤至关重要，但在每个环节中均有一些关键步骤需要特别关注，以确保最终产品的成功。3D打印的旋转盘应紧密地安装在步进电机轴上，并能够顺畅旋转，尽量减少来自邻近部件的阻力。焊接引脚连接时，应确保焊点牢固，且无过多焊料残留。在将程序上传至微控制器之前，必须确认所有额外安装的程序库均已放置在正确的目录中。FED的组装过程所涉及的操作均较为简单，即使没有3D打印或电子方面的先前经验，也可顺利完成。
FED 存在一些局限性。首先，每个 FED 均使用内置 SD 卡来记录和存储数据。当需要从多个 FED 设备中追踪和存储数据时，SD 卡可能带来操作上的不便。我们正在探索无线数据传输方案以缓解这一问题，但当前版本的 FED 仍依赖 SD 卡进行本地存储。其次，约有 5% 的情况下，FED 会释放两粒饲料丸而非一粒。尽管在我们的使用过程中，饲料丸...

随着20世纪后半叶全球肥胖率的上升th 世纪，人们对摄食行为背后的机制重新给予了关注1,2,3,4通常，食物摄入量需手动称重5，或使用市售的喂养系统。市售系统性能优良，但在修改其设计或代码方面灵活性有限。本文中，我们介绍喂养实验装置（Feeding Experimentation Device, FED）：一种开源的喂养系统，可高时间分辨率地测量食物摄入量，并最大限度减少人为干预6FED 由电池供电，整体封装于一个3D打印外壳中，可放入标准动物饲养笼架或其他科学设备内。
在稳态下，FED 以低功耗模式运行，食物颗粒静置于其食物井中。颗粒的存在通过红外光束进行监测。当小鼠取走颗粒时，光电中断传感器会向微控制器发送信号，并将时间戳记录在板载安全数字（SD）卡上。同时，晶体管-晶体管逻辑（TTL）输出提供颗粒取回的实时信号输出。在此事件发生后，电机立即旋转以分发下一个颗粒，系统随之返回低功耗模式。由于其开源特性，FED 可根据特定研究需求进行修改和改进。例如，可轻松修改代码以限制每日特定时间段内的喂食，或在达到预设颗粒数量后自动停止分发，而无需人工干预。
本文概述了构建、验证和使用FED测量小鼠摄食量的逐步操作指南。我们提供了构建该系统所需的全部组件清单。重要的是，构建FED无需任何电子学方面的前期经验。

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;电子元件&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>适用于 Arduino v2 的 Adafruit 电机/步进/伺服扩展板套件 - v2.3</td><td>Adafruit</td><td>1438</td><td>其他电机扩展板未经测试，若使用需修改代码</td></tr><tr><td>适用于 Arduino 的 Adafruit 组装式数据记录扩展板</td><td>Adafruit</td><td>1141</td><td>其他数据记录扩展板未经测试，若使用需修改代码</td></tr><tr><td>PowerBoost 500 充电器</td><td>Adafruit</td><td>1944</td><td>其他电压调节板未经测试，但若规格相似应可正常工作</td></tr><tr><td>FTDI Friend + 配件 - v1.0</td><td>Adafruit</td><td>284</td><td>任何 FTDI-USB 连接均可使用</td></tr><tr><td>小型减速步进电机 - 5V直流，32步，1/16减速比</td><td>Adafruit</td><td>858</td><td>其他步进电机未经测试</td></tr><tr><td>Arduino Pro 328 - 5V/16MHz</td><td>SparkFun</td><td>DEV-10915</td><td>其他 Arduino 开发板也可使用，但可能需要修改代码</td></tr><tr><td>光电中断器 - GP1A57HRJ00F</td><td>SparkFun</td><td>SEN-09299</td><td>其他光电中断器也可使用，但可能需要修改3D设计</td></tr><tr><td>SparkFun 光电中断器分线板 - GP1A57HRJ00F</td><td>SparkFun</td><td>BOB-09322</td><td>其他光电中断器也可使用，但可能需要修改3D设计</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;连接器、螺丝及其他杂项&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>适用于 Arduino（R3 兼容）的堆叠式扩展板接头</td><td>Adafruit</td><td>85</td><td>任何标注为 Arduino R3 兼容的堆叠接头均可使用</td></tr><tr><td>多色热缩管套装 - 3/32&quot; + 1/8&quot; + 3/16&quot;</td><td>Adafruit</td><td>1649</td><td>任何热缩管均可使用</td></tr><tr><td>导线卷套装 - 22AWG 单芯线 - 6×25英尺</td><td>Adafruit</td><td>1311</td><td>任何导线均可使用</td></tr><tr><td>锂离子电池组 - 3.7V 4400 mAh</td><td>Adafruit</td><td>354</td><td>任何带 JST 接头的 3.7 V 锂电池均可使用&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>SD/ MicroSD 存储卡（8GB SDHC）</td><td>Adafruit</td><td>1294</td><td>任何 SD 卡均可使用</td></tr><tr><td>50 欧姆 BNC 面板安装插座（3/8&quot; D型孔）</td><td>L-com</td><td>BAC70A</td><td>任何 BNC 面板安装插座均可使用</td></tr><tr><td>316 型不锈钢盘头十字自攻螺钉，No.6 规格，1/4&quot; 长度</td><td>McMaster-Carr</td><td>90184A120</td><td>符合此规格的任何螺钉均可使用</td></tr><tr><td>316 型不锈钢盘头十字自攻螺钉，No.2 规格，1/4&quot; 长度</td><td>McMaster-Carr</td><td>91735A102</td><td>符合此规格的任何螺钉均可使用</td></tr><tr><td>尼龙 100 度平头开槽机螺钉，4-40 螺纹，1&quot; 长度</td><td>McMaster-Carr</td><td>90241A253</td><td>符合此规格的任何螺钉均可使用</td></tr><tr><td>尼龙六角螺母，4-40 螺纹规格</td><td>McMaster-Carr</td><td>94812A200</td><td>符合此规格的任何螺母均可使用</td></tr><tr><td>2 针 JST M-F 连接器，200 mm 长，22AWG 电线电缆</td><td>NewEgg</td><td>9SIA27C3FY2876</td><td>任何 2 针连接器均可用于此连接</td></tr><tr><td>金属按钮开关 - 自锁型（16 mm，红色）</td><td>SparkFun</td><td>COM-11971</td><td>任何按钮或开关均可使用</td></tr><tr><td>电阻器套件 - 1/4 W</td><td>SparkFun</td><td>COM-10969</td><td>任何 1/4 W 电阻器均可使用</td></tr></tbody></table>

喂食实验装置（fed）：一种用于测量啮齿类动物食物摄入量的开源装置的构建与验证

Feeding Experimentation Device (FED): Construction and Validation of an Open-source Device for Measuring Food Intake in Rodents

摄食量测量对于许多研究至关重要。本文详细介绍了一种用于测量小鼠摄食量的新型装置：摄食实验装置（Feeding Experimentation Device, FED）。FED 是一个开源系统，旨在提高摄食研究中的灵活性。由于其紧凑且由电池供电的设计，FED 可放置于标准饲养笼或其他实验设备内。摄食测量数据还可通过 FED 的晶体管-晶体管逻辑（TTL）数字输出与其它设备进行实时同步，或在数据采集后通过 FED 内置实时时钟记录的每个事件时间戳进行处理。使用过程中，饲料颗粒置于 FED 的食物槽内，并通过红外光束进行监测。当小鼠取走颗粒时，FED 会将该事件的时间戳记录至其内部的安全数字（SD）卡，并自动释放下一粒饲料。在需要充电电池和补充饲料颗粒之前，FED 可持续运行长达 5 天，从而最大限度地减少人为干预对数据采集的影响。FED 的组装无需复杂的工程背景，其构建优先采用市售材料和电子元件。我们还提供了用于分析摄食量和进食模式的脚本程序。最后，FED 为开源系统，所有设计与构建文件均已在线公开，以便其他研究人员进行修改与改进。

涉及动物使用的验证试验已通过国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所动物护理与使用委员会的审查和批准。为演示使用FED测量家笼内进食情况，采用成年雌性C57BL/6小鼠（n = 4）的个体分别单独饲养，并配有 随意摄取 在12/12小时明暗循环（光照开启时间为05:00）条件下，自由获取水和标准实验室饲料。经过一周的适应期后，移除食槽并更换为FED，进行为期五天的验证测试。测试期结束后，从笼具中移除FED，使用自定义的免费脚本和电子表格程序分析每张SD卡中的摄食数据。如图所示 图 4A，单个小鼠的颗粒摄取情况（上图；点阵图表示单次颗粒摄取事件）以及所有小鼠在每30分钟时间窗内的平均颗粒摄取量（下图；线条表示均值 ± 标准误）显示，在验证测试期间摄食行为持续存在，并呈现出清晰可见的昼夜节律性。为量化FED系统数据记录功能的准确性，每个FED系统在验证测试期间均装入1000颗颗粒，随后通过人工计数剩余颗粒，并与SD卡中记录的数据进行比较。FED系统记录到的已分配颗粒数据占实际分发颗粒总数的95.35 ± 1.25%...

进食实验装置（Feeding Experimentation Device，FED）是一种用于测量小鼠摄食量的开源设备。FED 还可通过实时数字输出，将摄食量测量与其他技术同步。本文提供了 FED 装置的构建、验证和使用的逐步教程。

喂食实验装置（FED）：一种用于测量啮齿类动物食物摄入量的开源装置的构建与验证

食物摄入量的测量对于许多研究至关重要。本文详细介绍了一种用于测量食物摄入量的新方法……

进食实验装置的总体目标是创建一种开源设备，可在小鼠的饲养笼环境中测量其食物摄入量。该方法有助于回答进食与肥胖研究领域中的关键问题，例如特定神经环路是否能够驱动不同的进食模式。该技术的主要优势在于其开源性以及与饲养笼兼容的特性。该方法无需特殊设备或专用笼具即可测量食物摄入量。我们最初是在手动称量大量小鼠的食物摄入量时想到这一方法的。该过程耗时且容易出错。该方法的可视化演示至关重要，因为其制作步骤可能较难掌握。首先准备四组双针连接器对，并将每组的公头和母头两侧分别标记为 A、B、C 和 D，然后从连接器对 D 的两侧均移除红色导线。接着准备一组三针连接器对，并将公头和母头两侧均标记为 E。将带插座的母头堆叠排针焊接到微控制器的顶部。剪除微控制器底部排针上突出的导线，然后将顶部带插座的母头堆叠排针连接到安全数字（SD）数据记录扩展板上。在屏蔽层底部留出外露的导线。如果存在，请将SD屏蔽层底部的SCL、SDA、MOSI、MISO和SCK焊盘用跳线连接。若无这些焊盘，则忽略此步骤。然后，将公头排针从底部引出，安装到电机扩展板上。将排针焊接到电机扩展板上。确保电机扩展板电源端子块上方的 VIN 跳线已正确安装。将一节3伏锂离子电池插入SD屏蔽板中。组装电源按钮时，使用红线将双针公头连接器的A端焊接到C1，使用黑线将A端接地；同时使用红线将B端连接至正极，使用黑线将B端连接至NO1。对所有连接处进行热缩处理。将光电断路器和一个 4.7 K 电阻焊接到扩展板上。剪掉光电断路器扩展板背面伸出的导线。将三针公头连接器 E 连接到扩展板背面，红线接 PWR，绿线接 GND，白线接 SIG；然后将两针母头连接器 A 焊接到升压板的 5 V 和接地引脚上，同时将公头连接器 D 的黑线焊接到升压板上的额外 GND 引脚。接下来，将双针连接器 C 的红线连接到 BNC 接口的中心端子，黑线连接到外部端子。通过将 B 型母接头的红线和黑线拧在一起并焊接到 VIN 端，组装电机驱动板。最后，焊接以下部分。第一步，将母头连接器 C 的黑色导线连接至 AREF 旁边的接地引脚，该连接器的红色导线连接至 3 号引脚。第二步，将母头连接器 D 的黑色导线连接至 VIN 旁边的接地引脚。第三步，将母头连接器 E 的绿色导线连接至 5 V 旁边的接地引脚，该连接器的红色导线连接至 5 V，白色导线连接至 2 号引脚。首先，将 FTDI 分线板连接至微控制器的编程引脚，然后通过 micro USB 数据线将 FTDI 分线板连接至计算机。在软件中，单击上传按钮，将喂食实验装置（FED）程序发送至扩展板。接下来，使用两颗6号¼英寸金属片螺钉将5伏步进电机固定在3D打印的电机支架上，然后将旋转圆盘插入电机支架，并向下按压，牢固地安装到步进电机轴上。将3D打印的饲料筒仓拧到电机支架上，确保颗粒平整杆位于电机支架

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小鼠间歇性暴食摄入模型

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