2013年4月14日 星期日

關於脊椎動物解剖實驗:實驗動物減量(2)


其實,若是想要讓教學上使用的活體實驗動物減量,除了上一篇講到的教學現場能夠調整的方式之外,還有另一個更重要的層面可以著手。

那就是課程設計跟章節安排。

在我還在當助教的時候,為了減少教學犧牲的活體實驗動物數量,我們就在台大的普通動物學實驗課程安排上做過這樣的嘗試。

在台大,大學一年級的全學期普通動物學實驗課程中,都會有連續兩個禮拜的實驗課單元需要解剖青蛙,分別是『蛙的外部型態與內部構造+蛙的循環系統』,以及『蛙的肌肉與骨骼』。多年來,大家都是依照這樣的順序,以犧牲兩隻蛙的方式來教學:第一個禮拜的那一隻蛙,穿刺後先讓學生觀察外部型態,然後打開肚子看內部構造,還有份量極重的循環系統。然後第二個禮拜的蛙,在穿刺後先剝皮,然後以簡單的電刺激多條主要大肌肉並以觀察肌肉的功能與運動方式,最後把肌肉內臟清乾淨拿去燙熟之後去肉,讓學生帶回去做成蛙骨標本,作為一次學期末評分的作業。

這樣的上課內容,乍看之下好像也沒什麼可以調整來讓犧牲的牛蛙減量的。畢竟蛙的循環系統需要有血液在血管裡頭,而死掉的蛙很可能會有脫水或腐敗的問題,血液又是屍體中最容易腐敗的部分,除了使用灌流的昂貴標本之外,要想不以犧牲活體青蛙來做這堂實驗似乎很困難。而肌肉與骨骼的單元,更是不得不犧牲活體青蛙,否則肌肉失去活性之後就再也沒辦法以電擊刺激來觀察肌肉的功能和作動方式。更何況,多年來的普動實驗都要求學生作蛙骨標本,於是就需要一隻骨骼系統沒有被破壞的青蛙當作材料,而為了觀察循環系統的心肺與大動脈部分,前一堂課的那隻蛙的胸帶已經被剪斷,所以肌肉觀察這堂實驗課的牛蛙也就是唯一的選擇。

但是,辦法是人想出來的,多年來這樣的授課順序和流程其實也是有地方可以調整的,如果真的想要減少牛蛙犧牲的數量的話。

當時,我的嘗試是把兩堂課的順序互換,然後微調一些內容:
第一個禮拜的蛙,穿刺之後先讓學生觀察外部構造,然後剝皮。剝完皮了以後比照過去的方式,以電擊刺激肌肉,觀察肌肉的功能與運動方式。等到都搞清楚了之後,就拿個塑膠袋把自己組的青蛙套袋寫上組別,統一放進冰庫冷凍。
第二個禮拜,就是把自己組已經凍成冰棒的無皮青蛙解剖,觀察內部構造,以及追血管看循環系統。等到都看完了,最後也是去掉大肌肉跟內臟再拿去燙熟,然後帶回家做蛙骨標本。

這樣做,就只需要犧牲一隻青蛙,犧牲的實驗動物數量整個減半。

想起來好像可行,但是當然有些細節做了才知道有沒有問題。

基本上,這樣的授課順序對於第一個禮拜的教學是沒什麼大問題。學生是照常穿刺(實驗課中的穿刺最佳流程請見此),然後在觀察完外部型態之後也是照常幫青蛙剝皮,之後照常電擊刺激肌肉,在一堆肌肉和僵屍動作間苦惱。除了剝皮前的外部型態觀察之外,基本上就是把過去授課順序的第二週內容搬到第一週而已。

但是第二個禮拜就比較麻煩了。

首先要確定的是,凍成冰棒的青蛙還能不能解剖?還好答案是可以。在上課之前,我們會先把整袋石頭般的青蛙拿出來室溫解凍,大概四十分鐘後學生開始操作時其實也已經解凍了些,不再是冰塊般的堅硬。而且解剖的位置主要是腹部的肌肉,即使還保持著一點凍住的狀態也難敵解剖工具的銳利。所以下刀的時候跟多年來授課順序的第一週方式其實是一樣的。

除了胸帶以外。

如同前面敘述過的,以前是直接把胸帶剪開,以觀察大動脈和心肺部分的循環系統,但是調整後的授課順序只會用到這一隻青蛙,如果把胸帶剪開就沒有完整的蛙骨標本可以做了(當然,做不做蛙骨標本是另一回事,以後會有專文討論)在現行幾乎每班都會有蛙骨標本作業的現實下,直接大刀把胸帶剪開是不可行的。於是我改用『把胸帶跟中軸軀幹完整分離』的方式,反正胸帶本來就是只以肌肉跟中軸軀體相連而已。這個步驟我做起來當然不難,學生做起來我覺得也沒有太困難,畢竟已經是凍過的青蛙,略為脫水的肌肉和骨骼其實滿容易分離的(尤其是肌肉觀察最後為了讓肌膜顯現會汆燙青蛙,更是讓肌肉容易剝離),更何況學生面對這個已經一個禮拜的熟面孔多少都會比較大膽敢操作,所以只要好好教做起來也不算太慢。等到胸帶剝離之後,就可以開始觀察內部構造跟循環系統。

所以,我自己的感覺是,以這種方式來讓實驗動物減量,絕對是可行的。在操作上並沒有什麼太大的麻煩,就可以整整少了一半的實驗動物犧牲數量。

不過,我當然也觀察到了冰凍過的青蛙跟新鮮剛犧牲的青蛙有些許的差異,為了公平起見,我將『沿用多年的授課順序』和『調整後的授課順序』雙方的優劣整理如下:


沿用多年的授課順序
利:
1. 血管裡面都會有血容易觀察
2. 心臟會跳
3. 組織不會沾黏
4. 蛙的膀胱中會有尿液容易觀察
弊:
1. 因為血管裡都有血所以容易出血不小心就會血流成河
2. 需要穿刺兩次增加助教&學生&動物痛苦
3. 實驗動物使用量大
4. 較小的血管裡因為血液沒有凝結故一旦剪到或他處出血就會幾乎消失
解法:
容易出血,無解
穿刺兩次,可藉由強制學生事前仔細練習&由助教代勞來部分解套
實驗動物使用量大,無解
小血管出血消失問題,無解

調整後的授課順序
利:
1. 血液已經凝結所以不會有出血問題
2. 僅需穿刺一次減少實驗動物&學生痛苦
3. 實驗動物用量大減
4. 較小的血管裡血液凝結故容易觀察且不怕剪斷
弊:
1. 心臟附近組織沾黏嚴重使血管不易分辨
2. 心臟不會跳
3. 血量減少使得大血管中不一定會有血液導致觀察較困難
4. 膀胱無尿難以觀察
5. 解凍又觀察太久的牛蛙有些微腐敗臭味
解法:
組織沾黏問題,可教導學生大膽去除血管上組織,反正幾乎不流血
心臟不會跳,可以另外解剖一或數隻新鮮牛蛙提供學生觀察
血量減少觀察困難,也可以由另外解剖數隻新鮮牛蛙提供觀察對照
膀胱無尿難以觀察,可以找到較有尿的膀胱讓他們看,或觀察另外解剖的新鮮牛蛙
氣味問題,無解




總之,這個嘗試主要是為了實驗動物減量,以我的觀點看來,這樣的調整是非常可行,甚至對於教學進行難易度是有幫助的。但是,若是要想說服真正的決策者,恐怕也只能很誠實的把利弊都列出來,提供完整的資訊以供選擇了。

希望這樣的經驗,可以引起一些啟發,讓想要減少教學用動物犧牲數量的人,可以藉由調整教學內容和課程順序來達成目標。