Основные принципы проведения экспериментов. О
«3. МЕТОДЫ ПОСТАНОВКИ ЭКСПЕРИМЕНТА 3.1. Общие принципы В организации эксперимента центральное место принадлежит методике исследования – комплексу...»
3. МЕТОДЫ ПОСТАНОВКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Общие принципы
В организации эксперимента центральное место
принадлежит методике исследования – комплексу
специфических операций с подопытными животными.
Правильный выбор методики определяет успех эксперимента.
По своему существу опыты c животными являются сравнительными. В них сравнивают или действие различных факторов на животных определенной породы и конституции, или реакцию животных различных пород и конституций на определенный комплекс условий внешней среды. В первом случае главный методический принцип заключается в том, чтобы опытные группы животных по наследственным и конституциональным особенностям были максимально сходными, а изучаемые факторы в определенной мере различались. Во втором случае, наоборот, различия должны быть в самом составе опытных групп (например, различные породы), а условия внешней среды (кормление, содержание и пр.) – максимально сходными. Во всех исследованиях один из вариантов сравнения принимают за эталон или контроль, а другие – за испытуемые. Элемент сравнения должен выступать, насколько это возможно, в «чистом» виде.
Наибольшие методические трудности при постановке экспериментов первого типа связаны с устранением наследственных различий между животными в подопытных группах. Все традиционные методы различаются главным образом тем, каким образом при том или ином методе нивелируют влияние наследственности на конечный результат изучаемых показателей между опытными группами. Причина такого внимания к наследственности состоит в том, что животные с разными генотипами имеют различную норму реакции на воздействие одних и тех же факторов внешней среды.
В зависимости от принципа организации эксперимента и сравнения полученных данных, все методы постановки опыта делят на две большие группы: методы, основанные на принципе аналогичных групп и методы, основанные на принципе групппериодов (рис. 2).
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
Аналогичных Групп-периодов:
Периодов
Параллельных групп-периодов
Обратного Обособленных замещения Интегральных групп: групп: повторного
Однояйцовые 2-х факторные замещения
Пар-аналогов полифакторные латинского
– – –
Выбор схемы проведения опыта зависит от цели эксперимента и числа животных. При проведении опыта необходимо правильно формировать группы животных, которые должны быть аналогами по полу, возрасту, живой массе, физиологическому состоянию. В экспериментах по разведению, селекции и генетике, следует учитывать также происхождение животных.
3.2. Методы обособленных групп В этой группе метод однояйцовых двоен является наиболее точным, так как используют животных с одинаковой наследственностью. Преимущество - можно получить более объективные результаты за счет бльшей однородности между группами. Недостатки: а) малочисленность двоен; б) трудности подбора групп одного возраста и пола; в) возможность формирования только двух групп, г) при выбытии животного в одной из групп необходимо исключать двойника из другой.
Метод пар-аналогов является основным и наиболее распространенным. Обеспечивает хорошие результаты только в том случае, если группы будут сформированы на основании объективных данных по каждому животному.
В практических условиях подобрать большое число одинаковых животных по 4-5 показателям трудно, особенно для малоплодных видов. Поэтому подбирают пары, тройни и т.д.
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
аналогичных животных, которых включают в разные группы.
Число животных-аналогов зависит от числа групп в эксперименте.
Последнее определяется числом изучаемых факторов плюс контрольная группа.
При подборе животных-аналогов учитывают породу, пол, возраст, живую массу, происхождение, физиологическое состояние (период лактации, беременности), продуктивность (прирост живой массы, удой, процент жира в молоке, яйценоскость, настриг шерсти и др.). Допустимые максимальные различия: между животными в паре - 5…6%, между крайними вариантами в группе - 10…12%, между группами - 2…3%. Правильно сформированные группы не должны иметь статистически значимых различий. Для определения - какая группа животных будет контрольной, а какие опытными, используют жеребьевку.
применяют при Метод сбалансированных групп невозможности использования метода пар-аналогов. Сущность его заключается в подборе групп животных, относительно равноценных по основным средним показателям. Для исключения элемента случайности число животных увеличивают в 1,5-2 раза по сравнению с методом пар-аналогов и добиваются максимального сходства по средним показателям. Необходимое число животных (n) рассчитывают по формуле:
CV 2 n = 2 K 2, D где K – константа (при Р0,95 равна 3,29); CV – коэффициент изменчивости (%); D – различие между средними опытных групп (%).
Например, в опыте с молодняком крупного рогатого скота CV живой массы составляет 8%, а ожидаемая разность в ее приросте 7%. Следовательно, в каждой группе должно быть 28 голов.
n = 2 3,29 Чем выше коэффициент изменчивости и меньше ожидаемые различия между группами, тем большее число животных необходимо в опыте для получения надежных результатов.
Метод субстада (миниатюрного стада) используют, когда нет возможности подобрать животных описанными выше методами.
Сущность метода: из общего поголовья скота отбирают группу
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
животных (10…15%), которая является копией основного стада по возрасту, породности, живой массе, продуктивности и физиологическому состоянию. Субстадо - опытная группа, а основное стадо – контроль. Метод применяют в основном для изучения технологических вопросов (содержания, кормления и т.п.).
3.3. Методы интегральных групп Эта группа методов позволяет получить в одном эксперименте информацию о влиянии нескольких факторов на организм животных. Также имеется возможность установить наиболее эффективное влияние соотношения изучаемых факторов.
Метод двухфакторного комплекса заключается в том, что в опыте изучают влияние двух факторов одновременно при разном их уровне (табл. 2).
2. Схема проведения опыта с использованием 2-х факторного комплекса
– – –
По этой схеме можно оценить как влияние каждого фактора в отдельности, так и их совместное взаимодействие.
Многофакторные комплексы применяют тогда, когда требуется изучить одновременно влияние нескольких факторов при различном их сочетании (табл. 3).
3. Схема проведения опыта с использованием 3-х факторного комплекса
– – –
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
Во всех рассмотренных выше методах, кроме однояйцовых близнецов, опытные группы животных имеют лишь, в общем, и целом сходную, но не тождественную наследственность.
3.4. Методы групп-периодов В генетическом отношении эти методы сочетают некоторые свойства подопытного материала однояйцовых двоен (проводятся на одних и тех же животных), и свойства аналогичных групп.
Однако возрастные изменения могут привести к смещенным результатам опытов.
Метод периодов заключается в том, что опыт проводят на одной группе животных и изучают влияние одного фактора в течение нескольких последовательных периодов (табл. 4).
4. Схема проведения опыта методом периодов
– – –
Опыты следует проводить на животных, закончивших рост, здоровых, одного типа. Если до начала опыта животные находились на хозяйственном рационе, то в течение 15 суток их переводят на основной рацион.
Во втором опытном периоде вводят изучаемый фактор (например, кормовая добавка) сверх основного рациона или вместо какой-то его части, или исключая из основного рациона, если он в него входил.
В заключительный период устанавливают, действительно ли изменения продуктивности, роста, состояния здоровья и т.д. в главный опытный период определяются действием изучаемого фактора, а не случайным стечением обстоятельств.
О результатах опыта судят, сопоставляя фактическую продуктивность при использовании основного рациона с продуктивностью животных, получавших опытный рацион.
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
Преимущества: рационы испытывают на одних и тех же животных. Недостатки: на результаты исследований могут существенно влиять изменения в погодных условиях и в физиологическом состоянии животных (возраст, беременность, стадия лактации и т.п.). Кроме того, имеет место трудность учета влияния одного фактора (рациона) на другой и относительно короткий срок проведения опытов.
Метод параллельных групп-периодов применяют для сравнительного изучения одновременно двух или более факторов на соответствующем числе животных. Для проведения опыта формируют аналогичные группы животных. Используют следующую схему (табл.5).
5. Схема метода параллельных групп-периодов (ОР - основной рацион; Ф1 и Ф2 – изучаемые факторы)
– – –
Метод применяют редко и главным образом при постановке краткосрочных опытов по кормлению.
Метод групп-периодов с обратным замещением объединяет метод периодов и метод параллельных групппериодов (табл. 6).
6. Схема опыта групп-периодов с обратным замещением (ОР - основной рацион; Ф1 и Ф2 – изучаемые факторы)
– – –
Подбор животных в группы осуществляют по методу параналогов или сбалансированных групп.
Метод повторного замещения, или комбинированный, совмещает элементы методов групп и групп-периодов (табл. 7).
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
Он позволяет получать многократные данные в процессе одного эксперимента, что повышает информативность опыта.
7. Схема опыта по методу повторного замещения (ОР - основной рацион; Ф1 и Ф2 – изучаемые факторы)
– – –
Подбор животных осуществляют методом пар-аналогов или методом сбалансированных групп. В подготовительный период животные получают основной рацион и 50% каждого из изучаемых кормов. В основной период опыта контрольная группа коров получает этот же рацион, а животным опытных групп попеременно скармливают один из изучаемых кормов. За период опыта каждый корм в одной группе будет изучен 3 раза, а в целом 6 раз.
Данные можно сравнивать как внутри группы, так и между группами. Недостатки: а) при замене одного корма другим на результаты опыта может оказать влияние последействия первого корма; б) не всегда имеется возможность эквивалентно заменить один корм другим.
Метод латинского квадрата – разновидность метода групппериодов с обратным замещением. Сущность метода в том, что каждый испытуемый фактор изучают на индивидуальном животном по следующей схеме (табл. 8).
8. Схема опыта по методу латинского квадрата (ОР - основной рацион; Ф1, Ф2 и Ф3 – изучаемые факторы)
– – –
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
При проведении опыта необходимо учитывать следующие требования:
Число животных в группе должно быть кратным числу периодов опыта; при 3-х периодах – 3, 6, 9 животных, при 4х –4, 8, 16 и т.д.;
Число периодов должно в точности соответствовать числу изучаемых факторов;
Все животные должны быть сохранены до конца опыта.
Для комплектования групп подбирают сходных по зоотехническим качествам животных, а их индивидуальное распределение по группам производят по принципу случайности (рандомизации). Для этой цели можно использовать таблицу случайных чисел (см. главу 2).
3.5. Требования к постановке опыта Надежность результатов экспериментальных исследований на животных зависит, прежде всего, от строгого соблюдения и выполнения методики опыта. Обязательным условием является наличие контроля, с которым сравнивается полученный результат. Любая схема опыта должна удовлетворять следующие основные требования:
1. В течение опыта все условия и факторы, кроме изучаемого, должны быть, по возможности, одинаковыми. При проведении опыта необходимо добиваться сопоставимых условий кормления и содержания животных как внутри опытных групп, так и между ними.
2. Опыт должен быть организован таким образом, чтобы наиболее полно учесть изменчивость количественных и качественных показателей продуктивности животных.
3. Влияние индивидуальных особенностей животных, систематических (возраста, сезона года и т.п.) и случайных обстоятельств должно быть учтено или исключено.
4. Продолжительностью опыта должно быть исключено или ослаблено влияние случайных факторов и последействие факторов одного периода на результаты другого.
5. Большое значение для получения объективных данных имеет число повторностей опыта. Необходимое число повторностей в каждом опыте устанавливают в зависимости от конкретных задач исследований. В научно-хозяйственных опытах должно быть не менее двух повторностей.
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
6. Необходимо обеспечить тщательное наблюдение за изучаемыми факторами, учет сопутствующих условий, например, состояние здоровья животных, климатические данные и т.д.
Надежность результатов опыта во многом зависит от качества его подготовки. Весь эксперимент условно делят на периоды. После формирования групп животных проверяют идентичность состава пар-аналогов, контрольной и опытных групп. С этой целью опыт следует начинать с подготовительного (уравнительного) периода. Длительность его зависит от изучаемых факторов, но не менее двух недель. В течение этого периода животные всех групп должны быть здоровыми и находиться в одинаковых условиях содержания и кормления. На основе данных, полученных в этот период, можно принять дополнительные меры к уравниванию групп.
В переходный период (продолжительностью не менее двух недель) ставится задача – добиться постепенного приспособления животных к условиям опытного периода. Наличие этого периода не обязательно, если в подготовительный период была достигнута необходимая выравненность животных.
В учетный (опытный) период вводят весь комплекс изучаемых факторов и контрольных измерений, предусмотренных методикой опыта.
В заключительный период все животные вновь должны находиться в однотипных условиях содержания и кормления.
При изучении влияния какого-либо корма, например, на приросты растущего молодняка, этот корм в предусмотренном количестве дают только подопытным животным. Приросты подопытных животных сравнивают с приростами животных контрольной группы, которые не получали этого корма. Этим и определяют влияние или эффект корма на изучаемый показатель.
Так как первичный материал является основой для суждения о выполненном исследовании, построения выводов и предложений, то он должен быть объективным, тщательно проверенным и правильно биометрически обработанным. При биометрической обработке данных необходимо использовать современные пакеты статистических программ таких, как STATGRAРHICS, STATISTICA, SAS, LSMLMW и др (см.
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
3.6. Возможные ошибки Каждый эксперимент содержит элемент неопределенности вследствие ограниченности экспериментального материала.
Постановка повторных опытов также не дает полностью совпадающих результатов, так как всегда существует ошибка опыта, которая в свою очередь является суммарной величиной результатом многих ошибок.
Ошибка – это расхождение между результатами выборочного наблюдения и истинным значением измеряемой величины. Понятие ошибки связано с понятием: чем выше точность, тем меньше ошибка. Ошибки могут возникать из-за влияния условий проведения эксперимента, опытности и добросовестности исследователя, несовершенства измерительных приборов.
Ошибки подразделяют на случайные, систематические и грубые.
Случайные ошибки возникают под воздействием очень большого числа факторов. Эффекты действия каждого столь незначительные, что их нельзя выделить и учесть в отдельности.
Источниками случайных ошибок может быть невозможность подбора в группы животных абсолютно одинаковых по генотипу, живому весу, физиологическому состоянию, возрасту и т.п.
Кроме того, практически невозможно в хозяйственных условиях опыта создать одинаковую температуру, освещенность, влажность воздуха на всей площади животноводческого помещения и многое другое.
Случайное варьирование опытных данных - постоянный спутник экспериментов. И ни в одном из них, как бы тщательно он не проводился, нельзя получить абсолютно точные данные.
Любой опыт содержит в себе некоторые элементы случайности, т.е. изменчивость получаемых данных обусловлена в какой-то степени неизвестными нам причинами – случайными ошибками.
Таким образом, случайные ошибки являются неизбежными.
Однако математическая статистика располагает методами количественного определения величины случайных ошибок, совокупность которых при большом числе наблюдений подчиняется закону нормального распределения (при
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
ограниченном числе параллельных наблюдений – закону распределения Стьюдента).
Характерная особенность случайной ошибки – их тенденция погашаться в результате приблизительно одинаковой вероятности как положительных, так и отрицательных значений.
Благодаря такой тенденции при обобщении данных и расчете средних показателей, погрешности уменьшаются по мере увеличения числа наблюдений.
Систематические ошибки порождаются причинами, действующими регулярно в определенном направлении.
Систематические ошибки могут вызываться – уровнем кормления и содержания животных на ферме, годом рождения, сезоном отела, стадией лактации, полом, выводом, возрастом и т.п. Они искажают измеряемую величину в сторону преувеличения или преуменьшения в результате действия определенной постоянной причины на группу животных. Их основная особенность – однонаправленность, т.е. они завышают или занижают результаты опыта. Это приводит к тому, что такие ошибки в отличие от случайных, не имеют свойства взаимопогашения и, следовательно, целиком входят в показания отдельных измерений и в средние показатели.
Грубые ошибки или промахи возникают чаще всего в результате нарушения основных требований к проведению опыта, недосмотра, небрежного или неумелого выполнения работ (описки, просчеты, перепутывание животных, использование непроверенных приборов и т.п.). Избежать грубых ошибок можно продуманной и тщательной организацией опыта, его аккуратным проведением. Для биометрической обработки используют лишь те данные, которые не содержат грубых ошибок. Исследователь должен тщательно рассмотреть такие наблюдения и выяснить причины их появления. Особенно это необходимо при небольшом числе наблюдений, которые к тому же были получены с большими затратами труда и средств.
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
3.7. Производственная проверка Результаты эксперимента должны быть проверены в производственных условиях. Положительный исход дает основание для рекомендации научной разработки в производство.
Производственную проверку проводят по тем же схемам и принципам, что и научный эксперимент, но на более большом поголовье животных. Контрольную и проверяемую группы формируют, как правило, по принципу пар-аналогов по полу, возрасту, живой массе, продуктивности и т.п.
Число животных в группе устанавливают с учетом сложившейся технологии. Коров и нетелей должно быть не менее 50 голов, 100 голов молодняка на откорме, 20 свиноматок, по 100 голов поросят, 10 хряков, 300 кур, по 500 цыплят.
Продолжительность проверки должна соответствовать длительности производственного цикла. Для молочных коров производственную проверку начинают с первого дня лактации и продолжают до начала следующей. Новые кормовые средства испытывают не менее трех месяцев.
По при выращивании телят предусматривают следующие циклы: от рождения до 15-20 дней - профилакторный период.
На свиноводческих комплексах предусматривают три периода доращивание (от 26 до 42, от 43 до 60 и от 61 до 105 дней) и два периода откорма (от 106 до 158 и от 159 до 222 дней).
В птицеводстве продолжительность производственной проверки кур-несушек должна составлять не менее 10 месяцев от начала яйцекладки.
В опытах с дойными коровами учитывают возраст, сервиспериод, межотельный период, выход телят, удой, жирность, белковость (если контролируется). При работе с молодняком учитывают сохранность и причины отхода, рост и развитие, живую массу, валовой и среднесуточный прирост массы за период выращивания и откорма, качество продукции.
В свиноводстве изучают многоплодие, молочность, массу гнезда при рождении и отъеме поросят, сохранность поголовья,
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
рост и развитие ремонтного молодняка, откормочные качества свиней, качество мяса и сала.
В птицеводстве основными показателями являются сохранность, живая масса, яйценоскость, среднесуточный и валовой прирост молодняка, качество яиц и мяса.
В конце производственной проверки рассчитывают экономическую эффективность.
3.8. Экономическая эффективность Критерием экономической эффективности научной разработки является годовой экономический эффект:
о ж и д а е м ы й - после окончания опыта, и ф а к т и ч е с к и й – при апробации эксперимента в производстве. Экономический эффект рассчитывают (1) по разности прибыли или (2) по снижению затрат в новом варианте (опыт) относительно базового (контроль).
Первый способ используют, когда в результате испытания нового варианта повышается продуктивность животных, снижаются материальные затрат или изменяется качество продукции. Разница между стоимостью валовой продукции и производственными затратами характеризует чистый доход.
Разница в чистом доходе между новым и базовым вариантами характеризует прирост чистого дохода - прибыль или годовой экономический эффект.
Внутрихозяйственный экономический эффект определяют по формуле:
R =[(D N C N) (D B C B)] V, где R - экономический эффект, руб.; D - стоимость единицы продукции в закупочных ценах, руб.; С - себестоимость единицы продукции, руб.; V объем дополнительной продукции в соответствующих единицах.
Субиндексы N и B обозначают новый и базовый (контрольный) варианты.
Второй способ применяют, когда производственные испытания вызывают изменения себестоимости продукции в целом или по отдельным статьям, хотя продуктивность и качество продукции остаются прежними.
Внутрихозяйственный экономический эффект рассчитывают по формуле:
R = (C B C N) V.
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
В исследованиях по селекции животных при расчете экономического эффекта необходимо учитывать фактор времени. Это связано с тем, что, во-первых, отдельные виды затрат на селекционные мероприятия (Ci) производят в разное время. Например, затраты на покупку быков, проверку по потомству, долговременное хранение их спермы. Во-вторых, селекция оказывает длительное воздействие. Достигнутое генетическое улучшение от одного селекционного цикла начинает проявляться у первотелок и продолжает проявляться как в последующих лактациях, так и в последующих поколениях (у дочерей, внучек, правнучек). Соответственно, в разные временные периоды будет получен и доход от реализации дополнительной продукции (D j). Поэтому разновременные затраты и доходы необходимо привести в положение сравнимости, т.е. к какому-то одному году. Для этого используют процедуру дисконтирования (рис. 3).
– – –
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
Если в качестве года сравнения взять год лактирования дочерей-первотелок отобранных быков, то для приведения затрат формула сложных процентов будет (1+ r) t, а для приведения дохода 1/(1+ r) t, где r – фактор дисконтирования (нормативный коэффициент, степень заинтересованности, норма прибыли, учетный процент, учетная ставка); t – (1) для затрат – это период времени от вложения затрат до основного года, (2) для дохода – период от начала получения дохода до основного года.
Общие затраты составляют сумму приведенных (дисконтированных) затрат, а общий доход – сумму приведенных доходов.
Процедура дисконтирования позволяет сопоставлять разновременные затраты и доходы и, тем самым, производить оценку экономической эффективности различных селекционных мероприятий (см. детали у ).
3.9. Современные тенденции Постановка эксперимента преследует основную цель выявить достоверность влияния изучаемого фактора при условии, что все остальные влияния остаются постоянными. Чтобы это достигнуть, исследователь вынужден ограничивать эксперимент одним хозяйством и, соответственно, небольшим числом опытных животных. Кроме того, он должен провести производственную проверку, результаты которой, как правило, значительно расходятся с результатами эксперимента.
Современная тенденция в науке – это стремление извлекать научную информацию из производственных данных с помощью многофакторных статистических моделей. В данном направлении в наибольшей степени продвинулись исследования по разведению и селекции молочного скота.
Этому способствовало:
а) создание информационных систем и их внедрение в племенное скотоводство;
б) развитие биометрических методов для многофакторной обработки «полевых» данных;
в) разработка пакетов компьютерных программ с генетикоселекционной направленностью, и
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
г) постоянно возрастающая мощность компьютеров.
По «полевым» данным проводят: а) селекционно-генетические исследования популяции; б) мониторинг инбридинга и инбредной депрессии; в) анализ скрещивания; г) оценку племенной ценности животных; д) оценку фенотипических, генетических и паратипических трендов; ж) прогнозирование эффективности племенной работы.
Широкое применение в исследованиях по скотоводству находит математическое моделирование селекционного процесса.
В частности, при гармонизации линейного разведения, группового и индивидуального подборов, генетикоэкономической оптимизации селекционного процесса в племенных стадах и генофондных популяциях, при генетикоэкономической оптимизации программ крупномасштабной селекции.
С одной стороны, практическое животноводство представляет богатейший зоотехнический и племенной материал.
С другой стороны, биометрические методы и компьютерные технологии являются эффективным средством для извлечения из него новых научных знаний. Эти знания способствуют разработке методов, технологий и программ, которые решают конкретные практические задачи и проблемы животноводства.
Сама зоотехническая практика рассматривается в данном случае как огромный производственный эксперимент, дающий возможность делать ценные выводы одновременно как для науки, так и для производства на уровне стада, породы, региона и даже в общегосударственном масштабе.
В заключение изложения основ организации и проведения эксперимента следует отметить, что в зависимости от исследуемой проблемы и/или вида животных, в эксперименте используют ту или иную специфическую научную методику.
Частных биозоотехнических методик множество. Описание многих из них дано в монографии акад. А.И. Овсянникова и в Методических рекомендациях ВНИИплема (см. также ). Однако независимо от разнообразия биозоотехнических методик, объединяет все или почти все
Из кн.: Кузнецов В.М. Основы научных исследований в животноводстве. Киров:
Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006.- 568 с.
научные исследования по животноводству необходимость статистической обработки результатов эксперимента.
Современный статистический анализ результатов наблюдений - это не формальное дополнение к эксперименту, а большая и важная его часть, без которой вся работа становится малоинформативной. Поэтому биологу-исследователю важно знать не только специфические научные методики, но и хорошо представлять себе основу, логику и требования статистических средств. Он должен правильно выбрать адекватные статистические методы и уметь использовать их для извлечения
Похожие работы:
«1 Ролевая игра Мафия Введение Вы устали от своей жизненной роли? Хотите расширить спектр ощущений? Разнообразить круг общения? Тогда игра "Мафия" - это для вас. Когда Вы сядете за стол вместе с другими игроками, все, что было для вас привычным, начнет изменяться. Вы попадете в мир, который вроде бы является уменьшенной копией обычного мира. "Мафия" - это...»
«Опарин А. А. Когда плачут сосны. Оглавление. От автора. Янтарный пролог. Глава 1. Кровавые страницы Ливонской хроники. Глава 2. Воспитатель российской императрицы. Глава 3. В котле Гражданской войны. Глава 4. Студент Рижского университета. Глава 5. Семинария Сужи. Глава 6. Во дни президента Улманиса. Глава 7. Навстречу неведомому миру....»
«Видеомагнитофон / Музыкальный плеер и рекордер /Фотоальбом / USB 2. 0 Жесткий диск Уважаемый покупатель, Компания ARCHOS благодарит Вас за то, что выбрали продукцию нашей компании. Archos AV 500 многофункциональное мультимедийное устройство на основе жесткого диска, оно окажет Вам ощутимую пользу в д...»
«Интеграция с RBKmoney Интеграция с RBKmoney Описание API Версия: D212 Последнее обновление: 19-10-2016 Последнее обновление: 19-10-2016 Стр. 1/43 Интеграция с RBKmoney Содержание 1 Предисловие 2 Интеграция с RBKmoney 2.1 Возможности интеграции 2.1.1 Заявка на перевод 2.1.2 Фоновая покупка 2.1.3 Рекарринговые платежи 2.2 Тип...»
«ТАЛЛИННСКАЯ ЕВРЕЙСКАЯ ШКОЛА РУКОВОДСТВО ПО ОФОРМЛЕНИЮ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ Taллинн СОДЕРЖАНИЕ Требования к исследовательским работам учащихся Требования к исследовательским работам 1.1 Структура исследовательской работы 1.2 Требования к содержанию исследовательской работы 1.3 Требования к правильному использованию ист...» Работа автомобильной системы во многом зависит от того, насколько качественно выполнена установка и настройка, если говорить к качественной сис...»
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.
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.
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.
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).
Эксперимент (проба, опыт) -- метод познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления действительности. Нередко главной задачей эксперимента служат проверка гипотез и предсказание теории, имеющей принципиальное значение. В связи с этим эксперимент как одна из форм практики выполняет функцию критерия истинности научного познания в целом.
Изложим несколько фундаментальных правил проведения эксперимента, сформулированных выдающимся французским математиком и теоретиком науки А. Пуанкаре.
- 1. Если установлено какое-либо правило, то, прежде всего, мы должны исследовать те случаи, в которых это правило имеет больше всего шансов оказаться неверным.
- 2. В эксперименте, уходя далеко в пространстве и во времени, мы должны ожидать, что наши обычные правила там совершенно рушатся. И именно это великое разрушение часто может помочь нам лучше усмотреть и понять те небольшие изменения, которые могут происходить вблизи нас сейчас и привести к разрушению в будущем.
- 3. Исследователь должен сосредоточить свое внимание главным образом не столько на сходствах и различиях, сколько на тех аналогиях, которые часто скрываются в кажущихся различиях.
- 4. Исследователь должен сконцентрировать много опытов, много мыслей в небольшом объеме.
Эксперименты в системах управления проводятся с целью оценки возможных последствий от реализации идей или гипотез, программ и проектов по созданию, развитию и реорганизации (реструктуризации, преобразования, трансформации и др.) и систем управления, и управляемых объектов.
Постановка и организация эксперимента определяются его назначением, которое весьма многогранно, что и породило множество признаков различия экспериментов. Рассмотрим основные виды экспериментов, имеющие отношение к исследованию систем управления.
Эксперименты различаются:
- а) степенью воздействия на изучаемый объект -- активный, пассивный;
- б) организацией проведения -- лабораторный, натурный;
- в) характером взаимодействия с объектом исследования -- материальный (классический), вычислительный, мыслительный;
- г) ожидаемым результатом -- качественный, количественный;
- д) числом варьируемых факторов -- однофакторный, многофакторный;
- е) природой изучаемого объекта или явления -- физический, экономический, социометрический, технологический и др.
Рассмотрим особенности основных видов экспериментов.
Активный эксперимент - это эксперимент, при котором исследователю удается выделять и оценивать доминирующие факторы, варьировать переменные и параметры, ставя опыты по разработанной и осмысленной программе. В целом активный эксперимент -- это осуществление сознательного поиска варианта лучшего исполнения действия.
Пассивный эксперимент предусматривает только наблюдение или измерение параметров и переменных, характеризующих функционирование объекта, т.е. их тестирование. В дальнейшем под понятиями «эксперимент» и «экспериментирование» подразумевается активный эксперимент.
Лабораторные эксперименты проводят с применением специальных моделирующих систем и установок, стендов, а также измерительных приборов и других способов изучения. При достаточно полном научном обосновании исследований они позволяют получить ценную научную информацию с минимальными затратами времени и средств. В теории организационного управления лабораторные эксперименты -- это, как правило, вычислительные эксперименты, состоящие в проведении на вычислительных комплексах или системах экспериментов с математическими и имитационными моделями, описывающими поведение сложных процессов и систем в течение заданного периода времени. К особому классу лабораторных экспериментов следует отнести деловые игры, хозяйственные ситуации («case -- stade») и компьютерные системы для решения практических задач управления.
Натурные эксперименты имеют целью изучить функционирование процессов или системы в целом в реальных условиях с учетом воздействия разного характера случайных факторов внутренней и внешней среды. Вследствие громоздкости опытов требуются тщательные продумывание и планирование эксперимента. Одной из разновидностей натурного эксперимента является производственный эксперимент, часто сводящийся к сбору материалов в организациях, которые накапливают по стандартным формам. Их ценность заключается в том, что они систематизированы по единой методике за многие годы. Такие материалы хорошо поддаются обработке методами математической статистики и теории вероятностей. В ряде случаев производственный эксперимент эффективно проводить методом анкетирования. Для изучаемого процесса составляют тщательно продуманную методику.
Материальный эксперимент, в дальнейшем именуемый классическим, представляет форму объективной материальной связи сознания с внешним миром. Объектом исследования выступают реальные системы, а также их физические и аналоговые модели.
Вычислительный эксперимент -- современная технология экспериментирования на компьютере с моделью функционирования объекта в течение продолжительного периода времени.
Мыслительный эксперимент служит одной из форм умственной деятельности познающего субъекта, в процессе которого в воображении воспроизводится структура реального эксперимента, поэтому он нередко выступает в роли идеального плана реального эксперимента и предшествует ему.
Качественный эксперимент ставится с целью установить наличие или отсутствие предполагаемого теорией явления. Количественный, или измерительный, эксперимент проводится для выявления количественной определенности какого-либо свойства изучаемого объекта или системы.
Однофакторный и многофакторный эксперименты. Исследователь, начиная эксперимент, «погружается» в пространство факторов или независимых переменных. В этом контексте для исследователя существуют два классических подхода: получить решение однофакторным или многофакторным методом. Концепция многофакторного эксперимента заключается в оптимальном использовании пространства независимых переменных.
Социометрический эксперимент используется для изучения существующих межличностных социально-психологических отношений в малых группах с целью их последующего изменения.
Технологический эксперимент направлен на изучение элементов и всего технологического процесса в целом. Аналогично можно говорить об экономическом эксперименте, эксперименте по обучению персонала и т.д.
Одним из эффективных методов исследования управления является также метод экспериментирования. Он заключается в создании необходимых для исследования условий деятельности и установлении на этой основе факторов, причин, свойств тех или иных явлений, в учете их в последующей деятельности.
Суть экспериментального метода состоит в проверке научной гипотезы с помощью контролируемых условий деятельности испытуемого. На основе имеющихся данных выдвигается предположение о том, как будет вести себя животное в определенных, специально организованных условиях и как будет влиять изменение этих условий на изменение поведения испытуемого. Гипотезы могут быть поисковые, альтернативные, уточняющие и т.п. Эксперимент отличается от наблюдения тем, что осуществляется активное вмешательство в ситуацию со стороны экспериментатора. при проведении эксперимента могут применяться различные приспособления, аппараты и установки, соответствующие и не соответствующие естественным условиям обитания животных. Для фиксации данных могут применяться различные устройства.
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ МЕТОДА ЭКСПЕРИМЕНТА
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. Кёлера 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 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. 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.
5.(10.10.2007.).doc
ГЛАВА 5. Основные принципы организации и первичной обработки данных эксперимента5.1 Общие положения, эффективность эксперимента
Для получения необходимой информации о свойствах и параметрах моделируемых систем требуется осуществление процедур отбора и тщательного изучения фактов. Основным инструментом при этом являются наблюдение и эксперимент.
Наблюдение было первым методом познания окружающего мира. По мере повышения уровня интеллектуальной деятельности и в ходе его развития пассивное наблюдение превращалось в активное, направленное на установление связей между явлениями.
Основным методом эмпирического познания стал эксперимент, т.е. совокупность операций и, в случае необходимости, воздействий на изучаемый объект, выполняемых для получения информации о нём на основе результатов опытов.
Опыт – это осуществление определённого воздействия на объект и регистрация получаемого результата. Независимые переменные, т.е. входы изучаемого объекта Х – факторы. Они могут принимать определённые значения, которые называют их уровнями. Они оказывают влияние на выходы изучаемого объекта Y , т.е. величина изучаемого выходного параметра Y является результатом воздействия факторов на моделируемый объект. Задачу исследования необходимо сформулировать так, чтобы Y оценивался числом.
Сложилось представление о стратегиях так называемых пассивного и активного экспериментов. При пассивном эксперименте значения факторов в каждом опыте регистрируются, но не задаются. То есть, пассивный эксперимент предполагает наблюдение за опытами и регистрацию значений входов и выходов изучаемого объекта без вмешательства в течение происходящих в них процессов.
Пассивный эксперимент может быть однофакторным либо многофакторным. При однофакторном эксперименте изучают влияние на объект только одного фактора Х либо поочерёдно изучают влияние каждого из k факторов (Х 1 , Х 2 … Х k ) при стабилизации значений всех остальных (k – 1) независимых переменных на определённых уровнях. Многофакторный эксперимент предполагает изменение в каждой серии опытов всех изучаемых факторов и регистрацию результатов влияния их значений на выходной параметр Y . При этом удаётся установить взаимодействие факторов и повысить эффективность эксперимента при большом количестве независимых переменных.
Что понимают под эффективностью эксперимента? Эффективным признаётся такой эксперимент, в результате которого удаётся решить поставленную задачу с требуемой точностью, выполнив для этого наименьшее необходимое и достаточное количество опытов. Наиболее эффективным является стратегия активного эксперимента, который всегда является многофакторным (т.е. число факторов k ≥ 2) и поддаётся планированию. Однако и при пассивном экспериментировании многофакторный эксперимент бывает более эффективным по сравнению с однофакторным.
Рассмотрим простой пример – взвешивание трёх объектов A , B , C на аналитических весах. Традиционная схема взвешивания представлена в табл. 5.1.
Таблица 5.1.
| № опыта
| А | В | С | Результат взвешивания |
| 1 | 1 | 1 | 1 | y 0 |
| 2 | + 1 | 1 | 1 | y 1 |
| 3 | 1 | + 1 | 1 | y 2 |
| 4 | 1 | 1 | + 1 | y 3 |
«+1» – указывает, что объект взвешивания положен на весы;
«1» – указывает на отсутствие объекта на весах .
Согласно приведенной в табл. 5.1. схеме, сначала осуществляют холостое взвешивание для определения нулевой точки весов, затем поочередно взвешивают каждый из объектов. Масса каждого объекта оценивается по результатам двух опытов. Масса объекта A : A = y 1 – y 0 .
Масса объекта B: B = y 2 – y 0 .
Масса объекта C: C = y 3 – y 0 .
Тот же эксперимент может быть проведен по иной схеме, как показано в табл. 5.2.
Таблица 5.2.
| № опыта | А | В | С | Результат взвешивания |
| 1 | + 1 | 1 | 1 | y 1 |
| 2 | 1 | + 1 | 1 | y 2 |
| 3 | 1 | 1 | + 1 | y 3 |
| 4 | + 1 | + 1 | + 1 | y 4 |
Холостое взвешивание не производят. Масса объектов A , B , C будет определяться соотношениями:
;
;
.
Здесь числители получены путём умножения элементов последнего столбца на элементы столбцов A , B, C. При этом масса объекта А входит в числитель 2 раза, поэтому в знаменателе 2. Масса объекта A не искажена массами объектов B и C , так как масса каждого из них входит в формулу для массы A дважды и с разными знаками. То же имеет место при определении массы каждого из объектов B и C .
При новой схеме точность определения массы объектов в два раза больше при том же числе опытов, то есть при 4-х опытах. По первой схеме (табл. 5.1) взвешивания необходимо все четыре опыта повторить дважды, чтобы получить результаты с такой же точностью, как при новой схеме.
В первом случае эксперимент был поставлен так, что каждую массу получали лишь из двух взвешиваний, осуществляя практически однофакторный эксперимент. Вторую схему эксперимента можно назвать многофакторной, так как каждая масса вычисляется по результатам всех опытов, проведенных в данной серии эксперимента.
Пример со взвешиванием показывает, что даже в простых задачах можно с удивительной отчётливостью противопоставить менее эффективно организованный эксперимент более эффективному.
^ 5.2 Ошибки измерений при экспериментировании
При любой стратегии организации эксперимента регистрация результатов опытов предполагает осуществление измерений входов и выходов изучаемого объекта.
Измерения – это совокупность действий, выполняемых с помощью технических средств, цель которых – нахождение числовых значений измеряемых величин, выраженных в принятых единицах измерения.
При любых измерениях, как бы старательно они не выполнялись, какой бы точности приборы не применялись и какими бы надёжными методами не пользовались, всегда имеют место ошибки или, иначе, погрешности. В зависимости от закономерности появления все ошибки измерений можно разделить на три типа: систематические, грубые (промахи) и случайные.
Систематическими называются ошибки, которые остаются в процессе измерения постоянными или изменяются по определённому закону. К ним относятся ошибки, вызванные неправильным градуированием измерительного прибора, смещением его указателя или шкалы, влиянием температуры окружающей среды на измерительные приборы, другими причинами. Если систематические ошибки выявлены, то их влияние на результат измерения можно устранить или учесть внесением соответствующих поправок.
Промахи – это грубые ошибки, которые могут быть вызваны какими-то неправильными действиями экспериментатора (неправильный отсчёт показаний по шкале, ошибка при записи результатов измерений, пользование неправильно вычисленной ценой деления или постоянной прибора, неправильной записью мер, неправильной схемой включения приборов, использованием неисправных приборов и др.) и явно искажают результат измерений. Результаты измерений, которые имеют грубые ошибки или промахи, необходимо обнаружить и отбросить, а измерения, по возможности, повторить.
Случайные – это ошибки, неопределённые по величине и знаку, которые при повторных измерениях одной и той же величины в тех же условиях могут приобретать разные, положительные и отрицательные значения. Они вызываются многими независимо действующими причинами.
Результат всякого экспериментально определённого значения неизвестной величины является функцией двух независимых переменных, одна из которых – действительное значение искомой величины, а другая – ошибка её измерения. В соответствии с этим, при измерении какой-либо величины ставят две основные цели: получение результата, ближайшего к истинному значению измеряемой величины, и оценку точности измерения, то есть степени приближения результата к фактическому значению измеряемой величины.
Чтобы получить наиболее достоверный результат, нужно избавить его от влияния систематических ошибок, исключить грубые ошибки (промахи), а затем учесть влияние случайных ошибок.
При этом, чтобы ослабить влияние случайных ошибок на результат эксперимента, измерения величин повторяют несколько раз. Математическая обработка ряда повторных измерений одной и той же величины заключается в применении к этому ряду теории вероятности и методов математической статистики.
Для того, чтобы с наибольшей эффективностью, а главное, корректно использовать статистические методы для анализа результатов эксперимента, а полученную информацию – для синтеза математических (в частности, регрессионных) моделей, выполняют первичную (или предварительную) обработку экспериментальных данных. Процедура первичной обработки данных включает:
систематизацию данных;
определение диапазона изменения измеряемых величин;
нахождение числовых характеристик измеряемых величин;
определение погрешностей отдельных измерений, в том числе обнаружение грубых погрешностей;
интервальную оценку истинного значения измеряемых величин по полученным экспериментальным данным;
сравнение интервальных оценок измеряемых величин.
Поскольку все процедуры обработки экспериментальных данных основываются на принципах теории вероятностей и математической статистики, для читателей, ранее не изучавших эти дисциплины, в разделах 5.3. и 5.4. приведены элементы теории вероятностей и математической статистики.
