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实验动物（laboratory animal，LA）指经人工培育，对其携带微生物和寄生虫实行控制，遗传背景明确或者来源清楚，用于科学研究、教学、生产、检定及其他科学实验的动物。从广义来说，凡是用于实验的动物，统称为“实验用动物”。但实验用动物不等于实验动物，实验用动物（animal for research），包括实验动物、野生动物、经济动物、警卫动物和观赏动物等；而实验动物是一个特定的概念，仅仅是实验用动物中的一个特殊群体。实验动物是其先天的遗传性状、后天的繁育条件、微生物和寄生虫携带状况、营养需求及环境因素等方面受到全面控制的动物。控制的目的是为了实验应用，保护接触和应用实验动物人员的健康，保证实验结果的可靠性、精确性、均一性、可重复性及可比较性。一般具有以下四大特点。
实验动物必须是经过人工培育，遗传背景明确的动物。根据遗传特点的不同，实验动物分为近交系（inbred strain）、封闭群或远交群（closed colony or outbred stock）和杂交群（hybrid colony）。不同遗传背景的实验动物其遗传基础不同，生物学特性也不同，对环境和实验处理的反应性也有差异，这将直接影响实验结果的准确性和可靠性。经过人工培育的不同品种品系，遗传概貌清楚，并各有其独特的生物学特性，可满足不同研究的需要。
在实验动物生产繁育和使用过程中，必须对其携带的微生物和寄生虫实施监控。根据对微生物和寄生虫的控制程度，我国将实验动物划分为三个等级：普通动物（conventional animal，CV）；无特定病原体动物 （specific pathogen free animal，SPF）；无菌动物（germ free animal，GF），其中包括悉生动物（gnotobiotic animal，GN）。通过对携带的微生物和寄生虫实行控制，从而达到相应微生物控制等级的质量要求，可保护接触和应用实验动物人员的健康，保证实验动物的健康，保障动物实验结果的准确性和可靠性。
实验动物是在达到一定要求的饲养环境中，包括水的质量和饲料营养的要求，经过科学培育和繁殖的动物，是多学科研究的成果和科技含量高的生物技术产品。如利用转基因技术，使特定基因在实验动物中得以表达，而制造的转基因动物，为医学、遗传学、发育生物学及畜牧兽医学等众多学科提供了丰富的动物模型资源。
实验动物是用于科学研究、教学、生产、检定及其他科学实验的动物。其应用领域包括医学、药学、产品质量检验、环保、国防乃至实验动物科学本身等。特别是在人类生命现象的研究方面，实验动物扮演着人类“替难者”的角色，是“活的精密仪器”，最终为科学发展、人类生存和健康服务。由于实验动物应对实验因素敏感性强，反应高度一致，使实验研究结果具有可靠性、精确性、可比性、重复性和科学性。故其应用目的与野生动物、经济动物、警卫动物和观赏动物有明显的区别。
实验动物学（laboratory animal science，LAS）是以实验动物为主要研究对象，并将培育的实验动物应用于生命科学等研究领域的一门综合性基础学科，包括实验动物和动物实验两部分内容。前者主要围绕实验动物种质培育和保存、生物学特性、生活环境、饲养繁殖与管理、质量控制、野生动物及家畜禽的实验动物化等开展有关研究，使实验动物品种品系不断增加，质量不断提高，最终达到规范化和标准化的要求。后者主要以各学科的研究目的为目标，研究实验动物的选择、动物实验的设计、实验方法与技术、动物模型的制造、影响动物实验结果各因素的控制以及在实验中实验动物反应的观察和结果外延分析等，以满足生物医学研究需要，保证科研教学活动中动物实验的质量。前者是研究如何提供高质量的实验动物问题，后者是研究如何应用实验动物问题。
实验动物学是一门综合性学科，综合了动物学、畜牧兽医学、组织学、胚胎学、生理学、病理学、遗传学、营养学、悉生生物学、环境工程学和微生物学等多个学科的相关知识，积累了本学科的研究成果，已形成了独立、较完整的理论体系。实验动物学又是一门基础性学科，是生命科学各学科研究的基础，几乎大多数生物学和医学各学科的发展都需要用到实验动物学知识。同时，各学科的研究成果也丰富和发展了实验动物学。实验动物学的研究范畴归纳起来有以下几个方面。
实验动物生物学（laboratory animal biology）是研究不同种属、不同品种品系实验动物生物学特性规律的一门基础学科，也是实验动物学最基本的内容。了解和掌握实验动物生物学特性是实验动物应用的前提和基础。不同种属、品种品系实验动物其生物学特性各不相同，对同一实验处理可以产生不同的生物学效应，这也是实验动物得到广泛应用的重要内在因素。实验动物生物学研究的主要内容包括一般生物学特性、解剖学特点、生理学特点及正常血液、生理、生化指标等。
实验动物遗传育种学（laboratory animal genetic breeding science）是根据遗传育种的原理，采用传统和现代的生物技术手段，研究和控制、改造动物的遗传特性，培育出具有新的生物学特性的动物品系和各种模型动物的科学。其内容包括实验动物的育种、保种和遗传质量检测及遗传改良，使在生物医学中具有应用价值的野生动物、经济动物等实验动物化，以及应用遗传工程技术和方法，有目的地控制和改造动物的遗传基因，培育出具有新的生物学特性的动物品系和人类疾病动物模型，从而满足生命科学研究的需要。
实验动物环境生态学（laboratory animal environmental ecology）是研究实验动物赖以生存的一切外在的客观条件及其相互关系的科学。实验动物生态环境是指实验动物机体外的一切客观条件的总和，主要研究气候因素（温度、湿度、气流、风速、气压等）、理化因素（光照、粉尘、噪声、有害气体等）、生物因素（一般微生物、病原微生物、寄生虫等）、社会因素（动物密度等）及实验动物器具、垫料等对实验动物的影响及其控制，从而为研制实验动物的设施、设备、笼器具等提供科学依据。
实验动物微生物学和寄生虫学（laboratory animal microbiology ＆ parasitology）是研究实验动物微生物和寄生虫的特性，以及与实验动物和人类相互关系的一门科学，包括人畜共患病原体的控制，病原微生物和寄生虫对实验动物健康的危害性，以及不同微生物和寄生虫对实验动物和动物实验的影响；研究制定科学合理的微生物学和寄生虫学控制等级质量标准，研究各类微生物和寄生虫的检测技术与方法，以及实验动物疾病的预防和控制措施。
营养是实验动物正常生长、繁殖的物质基础。实验动物营养学（laboratory animal nutriology）研究实验动物的生长、发育、繁殖、生产及其维持生理功能和行为活动对营养的需要；研究营养与疾病的关系，以及不同的营养成分和营养水平对实验动物和动物实验结果的影响；研究制定不同种类、品系，以及在生长发育、繁殖生产等不同生理阶段和实验过程中的营养需求、饲料标准与饲料配方，包括各类疾病动物模型的特殊饲料配方，以及各类实验动物饲料的质量检测和控制。
实验动物饲养管理学（laboratory animal husbandry）是以动物营养、饲料、动物繁殖和动物环境工程为基础，研究实验动物繁殖生产和动物实验的饲养管理技术的一门综合性应用学科，包括研究各种实验动物在特定人工环境下的营养需求、生长发育规律及其应用，研究实验动物繁殖育种技术及其适宜的环境条件，以及在引种、育种、保种、繁殖、扩群生产和实验过程的饲养管理特点和要求。饲养管理内容也包含了对实验动物饮用水、饲料、垫料的使用管理，对饲养设施设备的运行维护、环境控制和笼器具的清洁消毒等管理技术，使之在实验动物的生产和动物实验过程中的饲养管理达到标准化和规范化。
实验动物医学（laboratory animal medicine）是专门研究实验动物疾病的发生、发展和转归规律，建立有效的疾病控制和防治体系，利用先进的实验手段，开展疾病的预防、诊断和治疗及其在生物医学领域中应用的学科。实验动物疾病包括感染性疾病、营养性疾病、遗传性疾病及环境导致的疾病。研究内容包括疾病的病因、病机、症状、病理特征、危害范围和程度、诊断与防治措施，以及对动物实验的干扰、人员的安全和防护等。
比较医学（comparativemedicine）是对不同种系动物（包括实验动物和人）的基本生命现象，以及健康和疾病状态进行类比研究的科学。其研究的目的就是对不同种系动物与人类之间的生理、病理做出有意义的比较，通过建立各种人类疾病的动物模型，对动物与人类疾病进行相互类比研究，了解人类疾病发生、发展的规律，用于人类疾病的诊断、预防、治疗及生理、病理、药理、毒理等实验，探索人类生命的奥秘，以控制人类的疾病，延长人类的寿命，为提高人类健康服务。
比较医学包括基础性比较医学，如比较生物学、比较解剖学、比较组织学、比较胚胎学、比较生理学等；专科性比较医学，如比较免疫学、比较肿瘤学、比较流行病学、比较药理学、比较毒理学、比较心理学等；系统性比较医学，如各系统疾病的比较医学。系统性比较医学是比较医学最主要的部分，它可将各个基础性和专科性比较医学融合到各系统疾病的比较医学中，在研究人类疾病的发病机理、预防、治疗等方面有着很重要的作用。
动物实验技术（animal experimental techniques）主要是研究使用实验动物进行各种科学实验的具体实验技术和方法，包括如何利用技术手段对实验动物实施各项操作，如何排除一切干扰实验结果的因素，如何获得可靠的、科学的实验数据、实验资料和结果。具体内容包括实验技术、实验方法、实验设备、各项实验操作规程等，以及在实验中如何减轻动物的疼痛和不适的各种方法，影响动物实验本身的各种因素。
实验动物福利（animal welfare）是指在实验动物生产和使用过程中对实验动物的一种保护，强调的是对各种不良因素的有效控制和条件改善，而不是不宰不杀的极端“动物保护”；是在兼顾科学探索和在条件允许的基础上最大限度地满足维持动物生命、维持健康和提供舒适程度的需求两个方面，研究动物生活环境条件、动物“内心感受”、人道的实验技术等。
动物实验伦理学（animal experiment ethics），是在保证动物实验结果科学、可靠的前提下，针对人们的活动对动物所产生的影响，从伦理方面提出保护动物的必要性。它是人类对待实验动物所持有的道德观念、道德规范和道德评价的理论体系，它所关注的是人们对与自己的生存和发展密切相关的实验动物抱什么态度的问题。它是实验动物学、动物实验科学和伦理学相结合的产物，也是传统伦理学体系的一个组成部分，是传统伦理学在动物实验和实验动物繁育中的具体体现。
中医药实验动物学（laboratory animal science of Chinese Medicine）属于实验动物学的分支学科，是以中医药理论为指导，运用实验动物学的理论和方法，进行中医药研究的一门应用性基础学科。主要研究在中药、中医、针灸等研究领域中如何进行实验动物的应用或如何开展中医药动物实验研究，其核心是中医证候模型、中西医疾病结合模型、中医病证结合模型等的研究和应用。中医药实验动物学将实验动物学与中医药固有的实验研究融为一体，在内容上为现代医学有关的理论方法所包容，在实验方法和思路上体现和忠实于中医药的基本理论。
实验动物学的核心内容之一是实验动物的标准化，它包括实验动物的遗传学控制标准、微生物学和寄生虫学控制标准、设施环境控制标准和饲料营养控制标准。实验动物标准化的意义在于用符合标准的实验动物，在标准化的饲养、实验环境条件下，所做的动物实验无论在时间的先后上，还是在世界的不同实验室里，其实验结果应该具有可重复性和可比较性。
总之，实验动物学的内容极为丰富，所涉及的知识面非常广，是一门理论密切结合实际的学科。它涉及医学、生物学和畜牧兽医学等各个领域。各个学科的动物实验研究都需要实验动物学的基本理论和技术。