
最近我发现自己有点“沉迷”写每天的实验记录了(用电子笔记软件写),每天都想把做了什么、做的每一步都写得非常详细,甚至有点强迫症地追求“充实感”。但后来我开始反思:这种记录方式真的对项目推进有帮助吗?还是说只是为了让实验记录本看起来好看、给别人看的时候显得很认真?
而且这种记录方式,我发现容易让记录变得碎片化,缺乏整体性。当真正需要回看项目实施的某个细节的时候,可能会因为一个任务如果需要好几天去完成,但是任务的各种细节分散在不同天的实验记录里,其实是很不方便的。
于是我就开始思考:实验记录当然要写,因为我的记性差,需要把一些细节内容记录下来。但是应该换一种方式,但能不能换一种思路?之前写实验记录是自下而上的方式,就是今天做了什么我记录什么,其实挺随心所欲的,容易对全局进度失去掌控感。我希望改为自上而下的实验记录方式。
具体来说,就是:
- 建立一个课题的“计划页面” ,然后把整个项目拆分成几个大的模块,比如生物实验、软件开发、数据分析、Figure绘图、文章写作等;
- 每个大模块下面再拆分子任务,为每个子任务单独建一个页面,专门用来记录这个任务从准备到完成的所有过程;
- 在任务页面里放上实验目的、操作步骤、结果分析、遇到的问题及改进方案等,让这个任务笔记真正能记录任务的所有内容,以后想回顾的时候,这个任务当初的环境怎么搭的、实验结果是啥、数据在哪儿,所有东西都在一块儿,一目了然。这个任务笔记就能真正把任务的所有细节都串起来了。
这时候,在“计划页面”里就能一目了然地看到整个项目的进度,当前正在进行哪些任务,还有哪些还没开始,什么时候安排。相比之前专注每天进展的实验记录方式,这种自上而下的实验记录方式,每完善一个任务笔记,就是让课题进展更进一步,会更有成就感和方向感。
至于每天的实验记录,其实也不能完全放弃。毕竟学院有硬性规定写实验记录本,课题组每周也要工作汇报。但我觉得可以换个方式处理:把每天的工作重点放在每周工作汇报PPT记录,因为PPT更适合整理数据和展示思路,每周汇报也可以直接用这个PPT,省去组会前临时赶PPT的时间
原先笔记软件里的电子实验记录,可以把重点从记录改为计划,根据自己的课题规划,安排每周和每天的任务,一个个完成。如果还想把实验记录存在电子笔记里,直接截图PPT的内容粘贴进去就可以了,不用再重复写一遍文字版。之后要补纸质实验记录本,直接从电子笔记里查看每天做了什么(用电子笔记方便跳转不同笔记页面),直接抄写。
这么一搞,感觉思路清晰多了,打算实践一段时间,希望对项目推进能更有帮助!
下面是我构思的《课题计划页面》和其中一个生物实验子任务页面的例子(由AI生成):
整体目标
利用双光子钙成像技术,研究前额叶皮层(PFC)神经元在小鼠执行整合多模态信息行为中的活动特征,揭示PFC如何协调处理视觉和触觉信息以指导决策行为。
生物实验
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[ ] 病毒注射与玻片植入手术
- [ ] 20只小鼠的PFC脑区打AAV-hsyn-GCaMP8f病毒
- [ ] 开窗手术与头固定装置安装
- [ ] 术后恢复期管理与健康监测
- [ ] 表达水平荧光检测
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[ ] 行为学实验
- [ ] 水限制训练方案制定(体重监测标准与计划)
- [ ] 建立多模态整合任务装置(视觉+触觉刺激系统)
- [ ] 单模态任务训练(分别针对视觉和触觉)
- [ ] 多模态整合任务训练(不同难度梯度)
- [ ] 矛盾任务测试(视觉与触觉信息冲突)
- [ ] PFC抑制条件下的行为表现(可选,使用光遗传学)
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[ ] 成像实验
- [ ] 双光子显微镜参数优化
- [ ] 静息态神经元活动记录(基线测量)
- [ ] 行为学实验过程中同步钙成像记录
- [ ] 不同任务条件下的神经元活动对比
- [ ] 重复实验以确保数据可靠性
- [ ] 在关键时间点进行固定深度的长期追踪成像
数据分析
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[ ] 行为学数据处理
- [ ] 反应时间统计
- [ ] 正确率分析(不同刺激条件下)
- [ ] 学习曲线绘制
- [ ] 错误模式分析
- [ ] 个体差异比较
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[ ] 钙成像数据处理
- [ ] 配准、降噪、信号提取
- [ ] 神经元ROI自动识别与手动校正
- [ ] 神经元分类(按反应特性)
- [ ] 钙信号统计分析(频率、幅度、时间课程)
- [ ] 神经元群体编码分析
- [ ] 决策相关神经元活动提取
- [ ] 视觉/触觉信息表征的神经元比较
Figure绘制
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[ ] Figure 1:实验范式与行为学表现
- [ ] 实验装置示意图
- [ ] 行为训练流程
- [ ] 学习曲线与行为表现
- [ ] 不同刺激条件下的反应时间与准确率对比
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[ ] Figure 2:PFC神经元的基本反应特性
- [ ] 代表性神经元钙信号示例
- [ ] 神经元活动分布图
- [ ] 神经元分类结果
- [ ] 空间分布特征
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[ ] Figure 3:单一感觉模态下的神经编码
- [ ] 视觉刺激响应神经元分析
- [ ] 触觉刺激响应神经元分析
- [ ] 刺激强度编码特征
- [ ] 模态偏好性分析
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[ ] Figure 4:多模态信息整合的神经机制
- [ ] 多模态整合型神经元示例
- [ ] 群体编码分析
- [ ] 整合机制模型构建
- [ ] 整合指数计算与分布
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[ ] Figure 5:决策过程中的神经动力学
- [ ] 决策前、决策中、决策后的神经活动演变
- [ ] 正确决策与错误决策的神经活动比较
- [ ] 行为变量与神经活动的相关性分析
- [ ] 时序解码分析
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[ ] Figure 6:模态冲突条件下的神经机制
- [ ] 冲突条件神经活动特征
- [ ] 冲突解决过程的神经表征
- [ ] 优势模态选择的神经基础
- [ ] 计算模型解释实验结果
文章撰写
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[ ] Introduction
- [ ] 多感官整合的行为学意义
- [ ] PFC在感觉整合中的已知作用
- [ ] 研究缺口与本研究目标
- [ ] 主要发现概述
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[ ] Results
- [ ] 行为学结果
- [ ] 神经元分类与基本反应特性
- [ ] 单一模态信息编码
- [ ] 多模态整合的神经机制
- [ ] 决策过程神经动力学
- [ ] 模态冲突解决的神经表征
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[ ] Methods
- [ ] 实验动物与手术
- [ ] 行为训练装置与程序
- [ ] 双光子钙成像技术
- [ ] 数据处理与分析方法
- [ ] 统计学分析
-
[ ] Discussion
- [ ] 主要发现总结
- [ ] 与已有研究的比较
- [ ] 研究局限性
- [ ] 未来研究方向
- [ ] 结论与意义
文章投稿
- [ ] Nature
- [ ] Cell
- [ ] Science
- [ ] Nature Neuroscience
子任务页面示例:《病毒注射与玻片植入手术》
目的:
通过AAV病毒注射结合玻片植入,实现对PFC区域神经元的长期稳定成像,为后续研究PFC在多模态信息整合中的作用提供技术基础。
计划:
- 注射病毒:AAV-hsyn-GCaMP8f,滴度 >1e13 vg/mL;
- 注射位点:AP +2.0, ML ±0.5, DV -1.8;
- 注射量:每侧 300 nL,注射速率 50 nL/min;
- 打完病毒后开窗,开窗直径4mm,中心坐标AP +2.0, ML 0;
- 安装定制头部固定装置,确保与双光子平台兼容;
- 手术后恢复14天后进行成像;
- 手术计划:每周4只小鼠,共5周完成全部手术。
实验进展:
- 2025/04/01:完成病毒订购并收到货,效价经qPCR验证达标;
- 2025/04/03:完成注射针头校准与微量注射仪调试,流速稳定性良好;
- 2025/04/05:完成第一批4只小鼠中的#01注射与玻片植入,手术时间3.5h,顺利;
- 2025/04/06:观察到小鼠#01轻微炎症反应,已使用消炎药控制,活动正常;
- 2025/04/07:完成小鼠#02手术,状态良好,无明显炎症;
- 2025/04/08:完成小鼠#03和#04手术,均顺利;
- 2025/04/10:第一批小鼠术后检查,玻片清晰度良好,头部固定装置稳定;
- 2025/04/12:使用荧光显微镜初步检查#01表达,可见明显GCaMP8f表达;
- 2025/04/15:完成第二批4只小鼠手术,优化了麻醉剂量,手术时间缩短至3h;
- 2025/04/22:完成第三批手术;
- 2025/04/29:完成第四批手术;
- 2025/05/06:完成第五批手术;
- 2025/05/10:对第一批小鼠进行双光子成像测试,信号质量良好,神经元可清晰识别。
最终结果展示:
- 荧光表达结果:所有20只小鼠中,18只获得良好的GCaMP8f表达(90%成功率),表达范围覆盖目标PFC区域,神经元形态清晰可辨;
- 玻片质量评估:17只小鼠保持了4周以上的良好成像窗口质量(85%成功率),3只出现轻微血管生长,但不影响成像;
- 成像深度达到:最深可达皮层下450μm,可覆盖PFC主要功能层;
- 标记神经元数量:每个视野(500μm x 500μm)可识别80-120个活跃神经元;
- 图1:病毒注射位点示意图与立体定位参数;
- 图2:代表性脑片荧光表达情况(不同深度的切片);
- 图3:体内双光子成像下的神经元形态与活动示例;
- 图4:术后不同时间点的玻片清晰度对比。
子任务页面示例:《动物训练》
目的:
训练小鼠完成视觉-触觉整合任务,使其能够根据视觉和触觉刺激的组合做出正确的反应决策,为后续PFC神经活动记录做准备。
计划:
- 第1-2周:水限饮适应与触摸屏熟悉(2023.10.10-2023.10.24)
- 第3-4周:单一模态任务训练(视觉或触觉)(2023.10.25-2023.11.07)
- 第5-6周:双模态整合任务简单版(刺激强度差异大)(2023.11.08-2023.11.21)
- 第7-8周:双模态整合任务完整版(多种刺激强度组合)(2023.11.22-2023.12.05)
实验进展:
2023.10.12
开始水限饮适应。4只小鼠体重记录:M1从25.3g降至24.1g,M2从24.8g降至23.5g,M3从26.1g降至24.9g,M4从25.7g降至24.2g。限饮期间每天给予总体重2.5%的水,所有小鼠状态良好,活动正常。
2023.10.17
小鼠开始触摸屏熟悉训练。训练箱中放置触摸屏,屏幕呈现白色方块,小鼠触碰后给予水奖励(5μl/次)。M1和M3表现较好,分别完成了42次和38次触碰;M2和M4较为被动,分别只有15次和19次触碰。调整M2和M4的奖励量至8μl/次,增加动力。
2023.10.28
开始单一模态视觉任务训练。屏幕呈现不同亮度条纹(100%,75%,50%,25%对比度),小鼠需辨别朝向(垂直/水平)并通过左右踏板反应。M1和M3适应良好,正确率分别达到67%和63%;M2进步明显,正确率达58%;M4仍有困难,正确率仅42%。明天将降低M4的任务难度,先只用100%和75%对比度进行训练。
2023.11.13
双模态任务简单版第一周总结:小鼠需综合视觉信息(条纹朝向)和触觉信息(胡须垫粗糙度)做出决策。本周使用了强烈对比的刺激组合。M1表现出色,正确率达到76%;M2和M3表现良好,正确率分别为68%和71%;M4也有显著进步,正确率达到62%。视频分析显示,所有小鼠在决策前都有明显的探索行为,表明正在整合多感官信息。
最终结果:
完成了4只小鼠的双模态整合任务训练,其中3只(M1, M2, M3)达到稳定表现标准(连续3天正确率>70%),可进入钙成像阶段。M4虽有进步但未达标准,考虑作为行为对照组使用。
训练期间发现有趣现象:当视觉和触觉信息存在冲突时,小鼠倾向于依赖触觉信息做决策,尤其是在视觉刺激强度较低时,这可能反映了PFC在感觉整合过程中的权重分配机制,值得在后续成像实验中重点关注。
训练过程中获得的行为数据(反应时间、决策准确性、不同刺激组合下的表现差异)已整理完毕,可用于后续与神经活动的相关性分析。