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博士研究生如何通过可视化和数字协议共享?
一份清晰的科学协议——一套具体实验方法的详细说明——是很有价值的资源。良好的协议有助于知识的转移,使新的实验室成员具备必要的技能,并确保在研究人员离开后可以复制实验。科学家和期刊编辑提供了创建和分享有效协议的建议。
NICOLAS ROHNER:接触你的社区,让早期博士研究人员参与进来
斯托尔斯学院助理教授,堪萨斯城,密苏里州。
2010年至2015年,在哈佛医学院做博士后时,我开始研究盲洞鱼,特别是墨西哥盲洞鱼。它们不是典型的动物模型,但它们是研究某些过程的绝佳物种,比如失明(因为它们生活在地表的亲戚可以看到),以及许多对极端环境的新陈代谢适应,比如缺乏营养的洞穴。尽管洞穴鱼研究团体正在稳步增长,但与那些研究更传统的模式生物如老鼠或斑马鱼(斑马鱼)相比,它仍然很小。我们的穴居鱼规程还没有建立起来,需要更多的时间和资源来优化它们才能在每个实验室使用。
例如,我最初面临的一个主要挑战是培育洞穴鱼。我知道,降低水温和盐度,也就是下雨时洞穴鱼所处环境的变化,会引发一些鱼的繁殖,但这对这种鱼来说并不奏效。当我联系并访问其他研究洞穴鱼的实验室时,他们分享了一项协议,将水温从25°C提高到28°C,以触发繁殖。这在一定程度上是可行的:我还必须确保水温均匀,并修改其他参数,如光照周期和食物供应。研究洞穴鱼的进一步挑战包括缺乏遗传工具,甚至缺乏适当的商业实验室用品。社区必须从零开始开发新的协议,即使是为了简单的实验。
为了鼓励更多的研究人员加入并将这一领域扩大到临界规模,协议需要很好地发挥作用,但它们也应该被协作创建和共享。该社区创建了一个名为CAVEFIN的网站,分享洞穴鱼特有的协议。该网站还列出了研究洞穴鱼的实验室,使研究人员可以很容易地相互寻求技术支持。我还发现,让初入职场的研究人员和技术人员参与创建、审查和分享协议也很有用。例如,我的实验室成员带领一个团队发表了一篇关于洞穴鱼体外受精的论文(见下文)。实验室应该尽可能早地让初级研究人员参与方案开发,因为与高级研究人员相比,他们最近有更多的实践经验,并且更经常地使用方案,几乎每天都要使用。
梅勒妮•克莱因:及时更新协议
《自然议定书》主编,伦敦。
研究论文往往缺乏关于方法论的详细信息。在描述一项技术时,作者通常会引用之前的一篇文章,其中曾使用过该技术。通常,这篇论文会引用之前的一篇论文,而之前的论文可能会引用更早的一篇论文,这样徒劳的搜索就会继续下去。方法会随着时间的推移而发展,所以即使人们能够追踪到技术的原始来源,它也可能在多年的时间里发生了很大的变化。这可能会导致严重的问题,因为即使是最小的变化也会导致结果的重大差异。
协议有助于最大限度地减少在尝试复制他人工作时所浪费的资源,同时确保作者在方法学发展方面获得应得的荣誉。当我们在《自然协议》决定发布一份协议时,这种方法通常是一种黄金标准或尖端技术,已被用于为一家受人尊敬、经过同行评审的杂志生成数据。
协议也是再现性倡议的一个有价值的工具,旨在通过专家实验室的独立复制来验证研究项目、方法和试剂。研究人员可以提交一份复制论文的请求,然后将实验与合适的专家实验室进行匹配。一旦该实验室重新进行了实验,结果就会发表在出版者公共科学图书馆(PLOS)的再现性作品集上。如果复制成功,原稿将获得“独立验证”徽章。
为了有效,协议应包含有关技术的背景信息,例如它是如何发展的,它与其他技术相比如何,它的优点和局限性,应用的多样性,以及如何适应或修改它的细节。在协议中包含预期的结果也很有帮助,这样用户就会知道他们的实验是否成功(参见“如何构建一个伟大的协议”)。
协议应该不断更新,以反映科学的进步,这就是为什么《自然协议》以及《当前协议》等其他协议杂志允许作者发表协议的更新或扩展。
LENNY TEYTELMAN:使用数字工具开发协议并分享它们
协议的联合创始人和首席执行官。io,加州伯克利。
研究人员在复制和修正方法上投入了大量的资源,但他们并不总是得到回报。2009年,作为一名博士后研究员,我花了一年多的时间来纠正用于RNA成像的显微镜技术,因为试剂体积和孵育时间被错误地报告了。我实验室的许多其他成员不得不重做实验,因为我们收集的数据具有误导性。然而,我的更新方案并不被认为是一种新方法,它只适用于一种模式生物,酵母。最后,我们在实验室网站上发布了更正。当时,也没有一个好的平台与我的科学界分享更新后的协议。这是令人沮丧的:我只能想象许多其他研究人员浪费他们的时间试图排除故障。
我认为一个好的协议是一项可以公开分享的动态工作,作者也可以因为分享而获得荣誉。例如,协议。Io,我们有超过9000个公共协议,这些协议通过作者和用户的反馈不断地被迭代和改进。研究人员能够比较不同版本的协议,看看什么发生了变化,为什么发生了变化,他们也可以引用协议。
数字化是加强协议的有力手段。数字协议可以包含更多的细节,如试剂的选择、使用的设备和安全预防措施,这些内容可能太冗长,通常不会出现在纸质协议中。重要的信息,如化学和生物材料的安全警告,否则会使纸质协议太长,可以作为数字协议的单独部分,并作为单独的标签访问。
数字协议还可以促进文档编制和优化。我们的软件接口协议。IO允许用户在进行实验时实时记录他们执行步骤的不同。这有助于开发方法,并追踪意外实验结果的根本原因。由于数字协议可以被在不同地点的同事远程访问,因此也会有更活跃的思想交流,使它们更好地为所有利益相关者服务。
今天,如果我的RNA成像技术已经发表在协议上。我可以分享修改和优化与几个点击。原始的协议和学术记录是完整的,但分享更新是容易的。任何使用旧版本的用户都会收到更新通知。
NATHALIE GAUDREAULT:在协议开发中要有创造性,只分享强大的协议
华盛顿西雅图艾伦细胞科学研究所显微镜管道主任。
在艾伦细胞科学研究所,我们正在为科学界开发开放获取的细胞系、基因编辑和图像分析工具以及协议。组成这些工具的方法并不简单,在它们可以在不同的实验室重复执行之前,可能需要长达一年的时间进行优化。例如,当我们在制定培养和成像基因工程干细胞的方案时,我们研究所不同小组的成员必须在复制解冻和培养细胞的步骤之前互相观察。
这种经历促使我们与用户分享视频教程。在26个国家,有500多个实验室使用我们的细胞系,我们有责任确保在与外部合作者共享协议之前,这些协议能够在内部得到强有力的复制。
艾伦学院有一个专门的交流团队,帮助我们制作视频教程。但小型实验室也可以做这种工作:我们已经用廉价的GoPro相机、iPhone和三脚架创建了多个视频,比如我们在自动组织培养平台上的视频(见下文)。
我建议那些开发新的视频协议的人要有创意,要为观众着想:他们需要看到和学习哪些细节?我们曾经用内窥镜捕捉了我们的自动细胞培养和成像机器人的吸管尖端的鸟瞰图,这样有兴趣制造自己的机器人的研究人员就可以确切地看到发生了什么。那些正在开发视频协议的人也应该考虑创建一个故事板和脚本来组织视频。同时,从不同角度拍摄同一步骤的多张照片,然后把最好的照片剪辑在一起。
我们研究所的很多论文都有很长的方法部分,但由于页数的限制,这些都被归入了补充材料。在未来,协议论文将与我院方法广泛的原创论文一起共享出版。通过这样做,我认为我们离科学更大的可再生产性、公平性和问责性又近了一步。
罗纳德•迈尔斯:利用视觉教学
《视觉实验杂志》编辑部主任,马萨诸塞州剑桥市。
对于缺乏经验的研究人员来说,一个好的方案应该包含足够的细节,无论多么小:例如,一个过程需要多长时间,是否有一个首选的试剂品牌。一个好的协议还应该尝试提供一个故障排除指南,列出常见的问题,以及看似合理的原因和解决方案。这可以使故障排除更有效,为数据收集留下更多时间。
大多数科学协议都是基于文本的。据我所知,JoVE是第一本致力于发布视频协议和方法的杂志。诚然,一些科学领域从视频协议中获益更多。例如,数学和计算领域的协议可能过于抽象,而外科手术最好使用视频教学。
在有太多的细节和研究人员的选择可能影响实验的情况下,视频协议可以比书面协议更好地加强再现性。即使最有经验的研究人员已经离开,他们的知识仍然可以通过视频传递给许多后续的实验室成员。
当2006年JoVE启动时,我们每个月发布大约10个可视化协议。此后,这个数字增加到每月100次,我们的网站每年有3000万次的浏览量。我预计这个数字还会进一步增加。现在社会更喜欢以视频的形式消费信息,我们的视频制作团队帮助研究人员创建协议,已经在全球范围内扩展了我们的业务。
如何构建一个优秀的协议
名称和版本
一个简单的标题来捕获协议实现的内容,以及带有日期的版本号,将帮助其他人快速找到他们正在寻找的内容,并确保他们使用的是最新的版本。在大多数数字协议平台上,如协议。如果协议有任何变化,相关用户可以得到通知。
介绍
这部分应该简要地解释实验的目的,并给出一个关键阶段的概述和它们涉及的内容。还应该解释该协议的用途、局限性以及与其他方法的比较。
材料
方案应提供所需的所有耗材、仪器和软件的结构化清单,包括实验前准备,如混合试剂、消毒设备和更新软件。理想情况下,可以包括品牌、供应商和目录编号的信息。
程序
介绍中列出的每个关键阶段的一步一步的指南,这应该包含关于数量、浓度、温度、时间、离心机条件和任何其他具体说明的详细信息。额外的注释,例如每个步骤实现了什么或故障排除技巧,可能是有用的。每一步都要包含清晰、合理的安全警告。
这部分还应该包括预期的观察结果——例如颜色变化,表明成功的执行——以数字或照片的形式,以及问题的解决方案。每个步骤的视频教程链接也可以添加。
各种各样的细节
一份协议可以比一份论文更加灵活,并且包括任何对实验有用的东西的相关信息。例如,软件的安装说明只是一个细节,对于那些试图重现实验的人来说可能很方便。