專利名稱：用于動物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有關(guān)研究 建立動物學(xué)習(xí)和記憶行為訓(xùn)練方法的模型，特別是一種 用于動物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮裝置?？蓱?yīng)用于神經(jīng)生理學(xué)、神經(jīng)藥理學(xué)和心理 學(xué)等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，動物行為實(shí)驗(yàn)是研究腦高級功能及其他神經(jīng)科學(xué)的不可缺少的重要手段， 尤其在神經(jīng)生理學(xué)、神經(jīng)藥理學(xué)等行為醫(yī)學(xué)研究方面具有更重要地位。其中迷宮實(shí)驗(yàn)是行 為實(shí)驗(yàn)的經(jīng)典項(xiàng)目，是研究大鼠(或小鼠)學(xué)習(xí)記憶功能最常用的實(shí)驗(yàn)之一，也是認(rèn)知藥物 篩選常用的動物模型。在迷宮任務(wù)中，迷宮裝置的儀器本身可以告知動物需要它們怎么做(類似于人 類實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)語)。在該任務(wù)中，研究者一般都會提到工作記憶和參照記憶(Reference Memory)這兩個概念。動物要完成一次任務(wù)，首先需要的是參照記憶，它反映了動物對任務(wù) 中各個試次(Trial)間相關(guān)信息的學(xué)習(xí)(比如空間線索位置、迷宮的樣子和實(shí)驗(yàn)規(guī)則等)， 因此動物在形成參照記憶的過程中，參照信息應(yīng)該存在于每次實(shí)驗(yàn)過程中。在實(shí)驗(yàn)室情境 中，動物的工作記憶是指在每輪(Session)實(shí)驗(yàn)中不同的試次之間保留信息的能力。比較 而言，工作記憶在各個試次之間是不同的，是動物保持每個試次信息(剛到過的地方)的記 憶能力。一個試次之后，大鼠能夠擦掉這次特定的工作記憶，但保持參照記憶不變。因此 工作記憶只在一個試次中起作用，參照記憶則屬于長時記憶?，F(xiàn)有的迷宮裝置主要有以下幾種1、旱迷宮測量動物工作記憶模型旱迷宮主要 是指各種輻射迷宮(radial arm maze)、Y迷宮、T迷宮等。Y、T型迷宮和Barnes迷宮實(shí) 驗(yàn)未提供獎懲條件，完全是利用動物探索的天性，這類迷宮任務(wù)是在動物饑餓動機(jī)驅(qū)動下 學(xué)習(xí)記憶的，因此實(shí)驗(yàn)前一周內(nèi)要嚴(yán)格控制動物的食物攝取量，使其體質(zhì)量減輕至原來的 85%左右。但此方法存在的問題就是動物的繞臂行走天性和饑餓程度等非學(xué)習(xí)因素對實(shí)驗(yàn) 結(jié)果存在影響。2、水迷宮測量動物工作記憶模型經(jīng)典的水迷宮模型是Morris水迷宮(Morris water maZe，MWM)，利用動物避免水淹而尋找站臺的逃生動機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)記憶任務(wù)。另外在旱 迷宮的基礎(chǔ)上可以往實(shí)驗(yàn)裝置里加入水，形成8臂輻射水迷宮或T水迷宮、Y水迷宮等，以 消除氣味線索對實(shí)驗(yàn)成績的影響。利用水迷宮進(jìn)行行為測試時，不需要控制動物飲食飲水； 動物訓(xùn)練所需的時間較短，約1周；可以利用計算機(jī)建立圖像自動采集和分析系統(tǒng)，這就能 根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)，制成相應(yīng)的直方圖和運(yùn)行軌跡圖，便于研究者對實(shí)驗(yàn)結(jié)果作進(jìn)一步分 析和討論等。但MWM的缺點(diǎn)在于動物游泳的潛伏期與其運(yùn)動機(jī)能狀態(tài)密切相關(guān)，所以影響 動物運(yùn)動機(jī)能的藥物和動物本身的狀態(tài)都有可能影響實(shí)驗(yàn)的正常結(jié)果。另外，由于需要監(jiān) 視系統(tǒng)及分析軟件，只有少數(shù)裝備較好的實(shí)驗(yàn)室可以開展工作。實(shí)驗(yàn)程序的設(shè)計需要考慮 的因素較多，同時需要實(shí)驗(yàn)者具備一定的神經(jīng)生理學(xué)、認(rèn)知生理學(xué)和數(shù)理統(tǒng)計方面的知識， 給實(shí)驗(yàn)的開展和結(jié)果的解釋帶來困難，同時也限制了該迷宮的深入廣泛的應(yīng)用；由于體力消耗太大，體溫也喪失過多，年老體弱鼠完成任務(wù)較困難；并非所有鼠株都適合于Morris 迷宮測試，如BALB/c不能學(xué)會該任務(wù)(成績并不隨天數(shù)的增加而進(jìn)步，129/SvJ的學(xué)習(xí)成績 也偏差；個體間的成績差異巨大；某些株，如129/SvJ株的小鼠由于有年齡相關(guān)性視路病 變，在衰老時完成以視覺為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)記憶任務(wù)時就會出現(xiàn)困難。在C57BL/6株，由于嚴(yán) 重的禿頭癥存在，可能使某些小鼠產(chǎn)生抑郁，加上潰瘍性皮炎，最終可能影響小鼠的游泳能 力而影響實(shí)驗(yàn)成績；對輕微的學(xué)習(xí)記憶能力 的減退，該迷宮程序可能不敏感；將動物浸入 水中可能引起內(nèi)分泌或其它應(yīng)激效應(yīng)。后者與腦損害或藥理學(xué)操作間的相互作用具有不確 定性；經(jīng)過自動監(jiān)視系統(tǒng)的操作仍需要借助于手工才能完成，這可能使實(shí)驗(yàn)變得一些乏味； 所占實(shí)驗(yàn)場地過大。
3、其他鼠行為模型一次性被動回避和跳臺(或爬桿)模型是兩種較簡單的研究學(xué)習(xí) 記憶的模型，適用于研究記憶保持和記憶鞏固。這兩個模型都是記錄動物在遭受一次電擊 后多長時間不進(jìn)入給電擊的小室或不跳下平臺來測驗(yàn)記憶的保持和鞏固的；新物體識別實(shí) 驗(yàn)是一種測量動物非空間工作記憶能力的模型，利用了動物先天對新物體有探索傾向的原 理。在測試期內(nèi)，如果動物記住了舊物體，則動物對舊物體的探索時間要少于新物體。綜上，上述經(jīng)典的迷宮裝置仍存在著不同程度的局限性，人為因素較多，技術(shù)操作 煩瑣，缺少電、聲音(噪音)和光等條件刺激的綜合影響因素等。為解決上述問題，本申請人 經(jīng)過不斷研究，公開了專利申請?zhí)枮椤癈N200610045868.9”的技術(shù)方案一種鼠的聽覺、視 覺記憶模型及智能化行為檢測系統(tǒng)，該鼠的聽覺、視覺記憶模型包括帶有數(shù)據(jù)采集區(qū)、目的 區(qū)及其連接通道的迷宮，該迷宮采用多通道閉合回路的圓形暗箱式迷宮，在其帶有上蓋和 柵欄底的箱體內(nèi)，通過隔板將箱體內(nèi)腔分隔成至少三個測試區(qū)，其中一個為目的區(qū)，其余數(shù) 據(jù)采集區(qū)，每個隔板底部等間距分布外觀相同的帶有可調(diào)式單向門的洞形通道，每個洞形 通道門側(cè)置有兩組紅外發(fā)射、接收光電元件，被隔離的各區(qū)內(nèi)分別設(shè)置可控?zé)艄庹彰?，各區(qū) 的柵欄底分別設(shè)置隨機(jī)控制的產(chǎn)生不同梯度電壓帶的電擊導(dǎo)體，在箱體中間立柱上部控制 箱內(nèi)設(shè)置強(qiáng)光發(fā)生裝置、噪音發(fā)生裝置和視頻跟蹤頭。該聽覺、視覺記憶模型利用可控?zé)艄?照明適應(yīng)鼠的趨暗習(xí)性，使其在箱體內(nèi)進(jìn)行自主運(yùn)動，結(jié)合電擊導(dǎo)體產(chǎn)生的不同梯度電壓 帶，以電擊刺激進(jìn)行驅(qū)動來隨機(jī)控制鼠的被動運(yùn)動，對禁食及非禁食鼠都適用。與現(xiàn)有水 迷宮強(qiáng)迫動物游泳的訓(xùn)練不同，采用鼠自然活動模式的自主運(yùn)動和梯度電壓被動驅(qū)動相結(jié) 合，防止受試鼠接受單一電刺激后遠(yuǎn)離指定通道，避免模型動物在數(shù)據(jù)采集裝置各區(qū)停留 時間不一致，使時間類數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。迷宮各通道門側(cè)的紅外發(fā)射、接收光電元件能實(shí)時、 準(zhǔn)確地檢測動物在迷宮中的行蹤。然而本申請人發(fā)現(xiàn)該迷宮模型仍存在以下不足電擊刺 激進(jìn)行驅(qū)動其作用不夠溫和，梯度電壓的被動驅(qū)動容易對實(shí)驗(yàn)動物產(chǎn)生不同程度的損害， 且設(shè)置較為復(fù)雜；另外，裝置不夠完善，實(shí)驗(yàn)動物可能會憑借氣味完成實(shí)驗(yàn)，上述缺點(diǎn)均會 影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。綜上所述，依據(jù)建立動物學(xué)習(xí)和記憶行為訓(xùn)練方法的模型的實(shí)際需要，現(xiàn)有的迷 宮裝置仍需改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種設(shè)計更為合理的鼠記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的迷宮裝置，克服 了現(xiàn)有迷宮裝置如Y-maze、T-maze檢測中的偏側(cè)優(yōu)勢的不足。另外，去除了梯度電壓驅(qū)動的設(shè)置；并有效防止動物憑借氣味來完成實(shí)驗(yàn)，加權(quán)了 Morris水迷宮和Y-maze、旱迷宮各 自的長處；可按照實(shí)驗(yàn)動物夜間活動習(xí)性程控進(jìn)行星光檢測；可使實(shí)驗(yàn)動物有置身于真實(shí) 環(huán)境的感覺刺激，更利于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測取。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于動物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮裝置，包括 圓形箱體和電路控制系統(tǒng)，箱體內(nèi)壁與中心柱體之間設(shè)置若干隔板，從而將所述箱體分隔 成若干數(shù)據(jù)采集區(qū)、目的區(qū)，每個隔板底部設(shè)置外觀相同的門洞，其技術(shù)要點(diǎn)是所述迷宮 裝置的箱體底部設(shè)置由電機(jī)驅(qū)動的轉(zhuǎn)盤，所述電機(jī)設(shè)置于中心柱體上，且其輸出軸沿中心 柱體軸向與所述轉(zhuǎn)盤緊固連接，則所述轉(zhuǎn)盤在所述電機(jī)帶動下繞所述中心柱體轉(zhuǎn)動，所述 箱體邊框下部周邊設(shè)有若干支撐所述轉(zhuǎn)盤的滑輪；所述轉(zhuǎn)盤上方設(shè)有篩狀支撐網(wǎng)；所述轉(zhuǎn) 盤下方設(shè)有水槽形成糞便收集處理裝置，所述水槽上沿周邊布置有水管，所述水管上均勻 開設(shè)噴淋口，所述水槽底部設(shè)有支撐架和下水口，所述水槽內(nèi)設(shè)有水刷；所述箱體邊框下方 設(shè)置帶有滑輪的支架；各區(qū)間的所述隔板上設(shè)有液晶屏；所述目的區(qū)設(shè)有食物槽。所述隔板下方的每個門洞處設(shè)置兩對光電對射傳感器，門前門后分別放置，以’ 或’的形式輸出，從而檢測出鼠過門的方向。所述食物槽為側(cè)面帶有網(wǎng)格的圓桶型，所述食物槽的圓形側(cè)面外圍設(shè)有環(huán)形外 套，所述外套一分為二，下方可分開露出網(wǎng)格，由所述電路控制系統(tǒng)控制，外套開啟時，動物 即從所述食物槽的網(wǎng)格下方吃到食物作為完成訓(xùn)練任務(wù)的獎賞，電源斷開后，所述外套關(guān) 閉，封住 所述網(wǎng)格，動物即無法吃到食物。所述隔板數(shù)目為6，并將所述圓形箱體等角度分隔成A、B、C、D、E、F六個區(qū)間，其 中數(shù)據(jù)采集區(qū)5個、目的區(qū)1個，每個所述隔板下方分別等間距分布4個門洞。電路控制系統(tǒng)包括電源、單片機(jī)、視嗅覺控制器、自動沖洗排水系統(tǒng)控制器；所述 自動沖洗排水系統(tǒng)控制器接收到所述單片機(jī)發(fā)出控制信號后，其電動閥門控制器控制安裝 在所述糞便收集處理裝置上的電動閥開啟或關(guān)閉，使所述糞便收集處理裝置的水槽上沿布 置的水管與水源連通或阻隔，定時沖洗所述水槽，污水從所述水槽下水口流出；所述單片機(jī) 同時發(fā)送信號給控制所述轉(zhuǎn)盤的電機(jī)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；所述視嗅覺控制器同時控制 液晶屏LCD和氣味控制器，所述單片機(jī)在檢測到嗅覺信號后，所述氣味控制器通過空氣壓 縮機(jī)、控制閥、氣味發(fā)生器、減壓閥將新鮮空氣傳送至訓(xùn)練系統(tǒng)的機(jī)械臂，再由機(jī)械臂輸送 至迷宮位置內(nèi)設(shè)置的氣味罐。所述水槽內(nèi)設(shè)置的所述水刷上部固定在所述轉(zhuǎn)盤底部，其下部刷體與所述水槽側(cè) 壁和槽底部接觸，所述轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的同時，所述水刷隨之轉(zhuǎn)動，則下部刷體可對所述水槽進(jìn)行 刷洗。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極的技術(shù)效果本發(fā)明在充分吸納經(jīng)典迷宮的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上， 還具有如下特點(diǎn)1、在于通過精巧的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)圓形設(shè)計，使得每輪實(shí)驗(yàn)中試次之間不需將 被試放回起始點(diǎn)，這樣可以不中斷地完成整輪實(shí)驗(yàn)，一定程度上克服了動物在Y-maze、 T-maze檢測中的偏側(cè)優(yōu)勢的不足；2、迷宮通道(門洞)設(shè)置的自動沖洗排水系統(tǒng)能有效防 止動物憑借氣味來完成實(shí)驗(yàn)，加權(quán)了 Morris水迷宮和Y-maze、旱迷宮(Barnes迷宮)各 自的長處；3、本發(fā)明利用計算機(jī)建立圖像、數(shù)據(jù)自動采集和分析系統(tǒng)時，借助于局域網(wǎng)和 Internet依據(jù)訪問權(quán)限實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控，按照實(shí)驗(yàn)動物夜間活動習(xí)性程控進(jìn)行星光檢測； 4、視覺刺激單元和氣味釋放裝置同步工作，可使實(shí)驗(yàn)動物有置身于真實(shí)環(huán)境的感覺刺激；因此，本發(fā)明評價受試動物學(xué)習(xí)記憶能力時采用鼠自主運(yùn)動和底盤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動相結(jié)合為受試動物探究反應(yīng)的動機(jī)，對禁食或非禁食鼠都適用，符合動物正常生理行為學(xué)活動的實(shí)際； 夜間程控試驗(yàn)定時旋轉(zhuǎn)(間隔l_2h)和圖像、數(shù)據(jù)自動采集，利用鼠夜間活動和探索的天 性觀察檢測，對動物的應(yīng)激較小，因此能一定程度上減少實(shí)驗(yàn)結(jié)果的混雜因素。預(yù)適應(yīng)階段 前移被試動物在飼養(yǎng)階段就生活在和檢測系統(tǒng)外觀完全一樣的迷宮內(nèi)，讓其自斷奶始適 應(yīng)環(huán)境，而不是在實(shí)驗(yàn)時才取出使其熟悉環(huán)境。以上特點(diǎn)均突出表現(xiàn)了本迷宮裝置對實(shí)驗(yàn) 動物進(jìn)行記憶訓(xùn)練的優(yōu)勢，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)效果更為理想。


結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
圖1是本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1的俯視圖3是本發(fā)明的電路控制框圖4是本發(fā)明自動沖洗排水系統(tǒng)的控制框圖5是本發(fā)明的氣味釋放裝置的控制框圖6是本發(fā)明糞便收集處理裝置的水槽結(jié)構(gòu)示意圖7是應(yīng)用本發(fā)明的鼠記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的功能框圖中序號說明1箱體、2隔板、3液晶屏、4電機(jī)、5篩狀支撐網(wǎng)、6轉(zhuǎn)盤、7水管、8水槽、 9水刷、10支架滑輪、11支架、12滑輪、13門洞、14食物槽、15噴淋口、16下水口。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的鼠記憶訓(xùn)練系統(tǒng)是一種檢測生物鼠空間記憶能力的裝置，系統(tǒng)采用 圓形暗箱式迷宮作為行為數(shù)據(jù)采集裝置，讓實(shí)驗(yàn)鼠通過門洞形成的閉合回路，依次完成循 環(huán)訓(xùn)練，利用鼠的自主運(yùn)動和刺激的被動運(yùn)動記錄鼠的行動軌跡，通過數(shù)據(jù)采集裝置來采 集該軌跡信息。然后通過數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)轿C(jī)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫，隨時控制和監(jiān)測鼠的 活動行為。一、根據(jù)圖1-6對本發(fā)明作具體介紹該用于動物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮裝置，包括圓形箱體1和電路控制系統(tǒng)，箱體1內(nèi)壁與中心柱體之間設(shè)置若干隔板2，從而 將箱體分隔成若干數(shù)據(jù)采集區(qū)、目的區(qū)，每個隔板2底部等間距分布外觀相同的門洞13，如 圖1所示，隔板數(shù)目為6，并將圓形箱體等角度分隔成A、B、C、D、E、F六個區(qū)間，其中數(shù)據(jù)采 集區(qū)5個、目的區(qū)1個，每個隔板2下方設(shè)置4個門洞13。其中箱體1底部設(shè)有轉(zhuǎn)盤6，中心柱體設(shè)有電機(jī)4，電機(jī)4輸出軸沿中心柱體軸向 與轉(zhuǎn)盤6中心緊固連接，則轉(zhuǎn)盤6在電機(jī)4帶動下繞中心柱體轉(zhuǎn)動，箱體邊框下部周邊設(shè)有 若干支撐轉(zhuǎn)盤的滑輪12 ；轉(zhuǎn)盤6上方設(shè)有篩狀支撐網(wǎng)5，可為金屬網(wǎng)或塑料制網(wǎng)等；轉(zhuǎn)盤6 下方設(shè)有水槽8形成糞便收集處理裝置，水槽8上沿周邊布置有水管7，水管7上均勻開設(shè) 噴淋口 15，水槽8底部設(shè)有支撐架和下水口16，水槽8內(nèi)還設(shè)有水刷9 ；箱體邊框下方設(shè)置 帶有滑輪10的支架11 ；各區(qū)間的隔板2上設(shè)有液晶屏3 ；目的區(qū)設(shè)有食物槽14。本申請的電路控制系統(tǒng)包括電源、單片機(jī)、視嗅覺控制器、自動沖洗排水系統(tǒng)控制 器等。單片機(jī)發(fā)送信號給控制轉(zhuǎn)盤的電機(jī)4，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤6的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。本申請電機(jī)控制采用固態(tài)繼電器控制，驅(qū)動電機(jī)的功率<100w。本文中固態(tài)繼電器采用IOOOw的。單片機(jī)通過 MOS管間接控制繼電器。單片機(jī)控制電機(jī)的指令來自于上位機(jī)通過CAN總線發(fā)送下來的 指令。CAN與RS232轉(zhuǎn)換接口電路實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議與RS232協(xié)議之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。上 位機(jī)指令通過該系統(tǒng)發(fā)送到各個子節(jié)點(diǎn)。鼠位置的檢測隔板下方設(shè)置的每個門洞13處設(shè)置兩個光電對射傳感器，門前門 后分別放置，以’或’的形式輸出，從而就可檢測出鼠過門的方向，以便檢測鼠的行走軌跡。對鼠的聲光刺激通過單片機(jī)IO 口，控制MOS管的柵極，實(shí)現(xiàn)對發(fā)光源(液晶 屏)以及發(fā)聲源的控制，可以控制發(fā)聲的頻率以及發(fā)光的強(qiáng)度。其中，單片機(jī)作為子接收單 元接主控制單元傳送過來的數(shù)據(jù)信息，從數(shù)據(jù)信息中提取命令信息，進(jìn)而發(fā)出聲刺激、光刺 激?？蓮臄?shù)據(jù)信息中提取出刺激的控制數(shù)據(jù)有發(fā)光強(qiáng)度，發(fā)聲頻率等。鼠的視覺刺激單元采用ViSaGe視覺刺激發(fā)生器，屬現(xiàn)有技術(shù)。ViSaGe采用 HbitDCAs圖像輸出技術(shù)，從而確保ViSaGe控制輸出的視覺刺激圖像顏色、亮度準(zhǔn)確以及 精確的顯示時間，即使是在圖像快速切換時也不會發(fā)生丟幀現(xiàn)象。CRS MATLAB工具包使得 采用MATLAB語言編程輸出視覺刺激圖像變得更加方便快捷。同時，多種接口確保ViSaGe 能與其他設(shè)備同步化使用，如ResonseBox、EyeTracker 、EEG、Optotrak和fMRI等。食物槽14為側(cè)面帶有網(wǎng)格的圓桶型，其一底面可貼附于光滑的隔板面上。與之相 對的另一底面上，有食物槽的開口，利用可折疊的半圓形的上半面，即可將食物放入食物槽 內(nèi)。食物槽的圓形側(cè)面外圍設(shè)有環(huán)形外套，外套一分為二，下方可分開露出網(wǎng)格，由電路控 制系統(tǒng)控制，當(dāng)外套開啟時，動物即可從食物槽的網(wǎng)格下方吃到食物作為完成訓(xùn)練任務(wù)的 獎賞，當(dāng)經(jīng)過一定時間(IOs)后，電源斷開，則外套關(guān)閉，封住網(wǎng)格，動物即無法吃到食物。自動沖洗排水系統(tǒng)(糞便收集系統(tǒng))控制器接收到AT89S51單片機(jī)P3.6(I/0)發(fā) 出控制信號，控制其BFC-2型電動閥門控制器工作，進(jìn)而控制電動安裝在所述糞便收集處 理裝置上的電動閥開通/關(guān)閉，使糞便收集處理裝置的水槽8上沿布置的水管7與水源連 通或阻隔，自來水水源通過電動閥對下水裝置，即水槽定時沖洗，污水從所述下水口流出。 水槽8內(nèi)設(shè)置的水刷9上部固定在轉(zhuǎn)盤6底部，其下部刷體與水槽側(cè)壁和槽底部接觸，當(dāng)單 片機(jī)控制轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的同時，水刷9隨之轉(zhuǎn)動，則下部刷體可對水槽進(jìn)行刷洗，清除掉實(shí)現(xiàn)動 物的排泄物等，進(jìn)而消除氣味帶給實(shí)驗(yàn)效果的影響。氣味釋放裝置單片機(jī)通過視嗅覺控制器同時控制液晶屏IXD3和氣味控制器，單 片機(jī)在檢測到嗅覺信號后，通過空氣壓縮機(jī)、控制閥、氣味發(fā)生器、減壓閥將新鮮空氣傳送 至訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)置的機(jī)械臂，再由機(jī)械臂輸送至迷宮位置內(nèi)設(shè)置的氣味罐。二、本申請支持網(wǎng)絡(luò)化操作，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操縱系統(tǒng)的設(shè)置和運(yùn)行
客戶機(jī)/服務(wù)器(Client / Server)模式早期的C / S模式下的信息系統(tǒng)是主 要是將一個完整的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)劃分成前臺客戶機(jī)(前端)、應(yīng)用程序和后臺服務(wù)器三 個主要部分，并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序和服務(wù)器之間的相互連接，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。這種 結(jié)構(gòu)的核心思想就是客戶機(jī)應(yīng)用程序只需向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)請求，其他的一切操作都由服 務(wù)器進(jìn)行處理，最后將處理完的結(jié)果返回到客戶機(jī)的應(yīng)用程序當(dāng)中。此時服務(wù)器進(jìn)行的處 理過程對客戶機(jī)應(yīng)用程序來說是完全不可見的。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和客戶機(jī)進(jìn)行分工合作，分 布式共同完成應(yīng)用任務(wù)。兩層客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)在于處理任務(wù)時，將客戶機(jī)和服務(wù)器之間進(jìn)行分工，這樣的優(yōu)勢體現(xiàn)在當(dāng)客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)送請求時，服務(wù)器只需完成客戶機(jī)發(fā)來的 數(shù)據(jù)查詢?nèi)蝿?wù)并將結(jié)果返回，這樣就能減少工作站的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載量。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)闹皇?客戶機(jī)的數(shù)據(jù)請求以及服務(wù)器返回的處理結(jié)果，不再是整個數(shù)據(jù)庫文件，這樣就可以讓工 作站的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載明顯變小，有效地提升低速連接的遠(yuǎn)程客戶機(jī)的工作效率。由于數(shù)據(jù)庫通常采用集中管理模式，客戶機(jī)在通過SQL語言訪問數(shù)據(jù)庫時，客戶 機(jī)的平臺又可以是多樣的，比如PC、Macintosh, UNIX工作站等等；而且操作系統(tǒng)也可以多 樣的，比如Windows、UNIX、0S / 2等等。這樣當(dāng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，或者數(shù)據(jù)庫平臺更 換時，客戶程序?qū)⒉恍枰騼H僅只是需要進(jìn)行極少量的改變。通過這些特點(diǎn)我們大致可以 得出，數(shù)據(jù)庫平臺與工作站無關(guān)，數(shù)據(jù)庫與客戶機(jī)程序無關(guān)的結(jié)論。數(shù)據(jù)庫采用了基于事務(wù) 的RDBMS，保留事務(wù)日志和數(shù)據(jù)庫備份/恢復(fù)機(jī)制，這樣就能很好地進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的維護(hù)，用 以保證數(shù)據(jù)庫的完整性。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序開發(fā)在邏輯意義上可分為三個部分?jǐn)?shù)據(jù)表示層、邏輯應(yīng)用層和 數(shù)據(jù)服務(wù)層。上述傳統(tǒng)的兩層客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行橫向擴(kuò)充，從而就能得到三層 或者更多層的客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。 通信協(xié)議由于通信過程的不確定性，為了確保數(shù)據(jù)的無差錯傳輸，我們最終決定 采用停_等協(xié)議并在通信過程中進(jìn)行CRC校驗(yàn)。停等協(xié)議接收端正確收到數(shù)據(jù)后，返回 一個確認(rèn)幀(ACK)，發(fā)送端才發(fā)送下一個數(shù)據(jù)。當(dāng)接收端收到錯誤數(shù)據(jù)后，返回一個否定幀 (NAK)，發(fā)送端重傳。當(dāng)數(shù)據(jù)丟失后，發(fā)送端可以進(jìn)行超時重傳。這樣就保證了發(fā)送端與接收 端建立無差錯連接。為了校驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性，我們采用CRC校驗(yàn)的方法，采用8位校驗(yàn)碼。 因此我們定義幀長度為24位，3個字節(jié)。第一個字節(jié)為控制位，第二個字節(jié)為數(shù)據(jù)位，第三 個字節(jié)為CRC校驗(yàn)位。22個控制節(jié)點(diǎn)與主通信節(jié)點(diǎn)之間的通信我們采用令牌總線的方式， 主單元循環(huán)掃描子單元。當(dāng)某一個子單元有事件發(fā)生時，該子單元占領(lǐng)總線與主單元實(shí)現(xiàn) 對點(diǎn)通信。三、對利用本迷宮裝置的訓(xùn)練系統(tǒng)的簡單描述(以下述具體的迷宮裝置配置相應(yīng) 的刺激裝置為例)
迷宮裝置的箱體外形結(jié)構(gòu)尺寸為直徑200cm，高80cm。系統(tǒng)空間由6塊隔板均勻的隔 開，在每塊隔板的下部均勻分布4個穿越洞(門洞)。每洞口設(shè)2對紅外光電傳感器。底部 是篩網(wǎng)狀的鐵絲結(jié)構(gòu)可用來支撐實(shí)驗(yàn)鼠或機(jī)器鼠在其上的運(yùn)動，同時在系統(tǒng)中心軸處設(shè)有 電機(jī)轉(zhuǎn)動，會帶動篩網(wǎng)的轉(zhuǎn)動。這樣，放入系統(tǒng)中的實(shí)驗(yàn)鼠或機(jī)器鼠就在這6個隔板下的穿 越洞之間來回的運(yùn)動，與此同時，篩網(wǎng)也在不停的旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成了整個系統(tǒng)的運(yùn)動形式。穿越 洞高90 mm，寬110 mm，厚60 mm，洞間距為的100 mm，底面篩網(wǎng)的孔尺寸為12 χ 12 mm。 該系統(tǒng)通過電機(jī)控制轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動進(jìn)而迫使實(shí)驗(yàn)鼠進(jìn)行過門訓(xùn)練。該訓(xùn)練系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)如圖 7所示。、訓(xùn)練系統(tǒng)的規(guī)則設(shè)定每次進(jìn)行測試之前均要進(jìn)行規(guī)則的設(shè)定，規(guī)則包括實(shí)驗(yàn)鼠 的初始區(qū)域，每個門的屬性(如綠門和紅門分別代表可通過性的是與否)，并視實(shí)驗(yàn)鼠完成 訓(xùn)練情況給予單一或組合獎懲。a)初始區(qū)域設(shè)定設(shè)定實(shí)驗(yàn)鼠的初始區(qū)域，方便以后的統(tǒng)計工作。b)紅門、綠門設(shè)定設(shè)定24個門的屬性，即可通過性。c) 刺激種類設(shè)定刺激種類包括聲、光、電、水、氣體、食物、圖像及氣味等刺激。當(dāng)實(shí)驗(yàn)鼠通過非綠色門(紅門)時，給與不同的懲罰措施，或當(dāng)實(shí)驗(yàn)鼠成功通過綠門時，給與 不同的獎勵措施。本系統(tǒng)通過機(jī)械臂、遙控刺激裝置可實(shí)現(xiàn)多種刺激。其中機(jī)械臂上設(shè)置三種末端 刺激機(jī)構(gòu)，末端刺激機(jī)構(gòu)為附帶三種管道的機(jī)械臂，三種管道分別對應(yīng)水、氣體、食物刺激， 如圖8所示，機(jī)械臂上分別設(shè)置水管道、氣通道、食物通道，機(jī)械臂末端還設(shè)有移動液晶屏。 刺激系統(tǒng)通過PLC控制系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)控制水、氣體、食物的供給，當(dāng)定位到實(shí)驗(yàn)鼠的位置 后，機(jī)械臂末端設(shè)置的電磁閥按照PC發(fā)送的過門信號自動開啟，釋放相應(yīng)的刺激。遙控刺激裝置包括電刺激模塊、機(jī)械刺激模塊、聲刺激模塊、繼電器驅(qū)動模塊、無 線接收模塊和無線發(fā)射模塊等組成，上述電刺激、聲刺激、機(jī)械振動刺激模塊、無線發(fā)射模 塊、無線接收模塊和繼電器驅(qū)動模塊組裝在一起后固定在實(shí)驗(yàn)動物身體外側(cè)捆綁的載體 上，該載體可以是有彈性的帆布，帆布兩端設(shè)有粘結(jié)扣以便于捆綁實(shí)驗(yàn)鼠。當(dāng)實(shí)驗(yàn)鼠在鼠的 路徑訓(xùn)練模型及智能化行為監(jiān)測系統(tǒng)中檢測開始后，捆扎在實(shí)驗(yàn)鼠后背上的接收、刺激裝 置在實(shí)驗(yàn)鼠通過非綠色門(紅門)時，給予設(shè)定的刺激。 d)刺激時間設(shè)定每次進(jìn)行刺激時的刺激時間，也可選擇當(dāng)刺激開始后手動停止 刺激。e)底盤轉(zhuǎn)速設(shè)定設(shè)置底盤的轉(zhuǎn)速。2、數(shù)據(jù)采集每進(jìn)行一輪測試都要對實(shí)驗(yàn)鼠通過門的信息進(jìn)行采集。a)單輪路線統(tǒng)計實(shí)驗(yàn)鼠從出發(fā)區(qū)出發(fā)，最后回到出發(fā)區(qū)定義為一輪。該功能統(tǒng) 計實(shí)驗(yàn)鼠行走一輪經(jīng)過的路線。b) 總體成功與失敗次數(shù)統(tǒng)計實(shí)驗(yàn)鼠通過綠色門完成一圈定義為成功，通過 了紅色門定義為失敗，該功能統(tǒng)計實(shí)驗(yàn)鼠成功與失敗的次數(shù)。c)紅門、綠門通過情況統(tǒng)計該功能統(tǒng)計實(shí)驗(yàn)鼠通過紅門與綠門的次數(shù)。3、過程顯示該系統(tǒng)中每個門的屬性以及實(shí)驗(yàn)鼠的位置可直觀的顯示出來。a) 紅門、綠門顯示通過每個門顏色的區(qū)別將各個門的屬性顯示出來。b)實(shí)驗(yàn)鼠運(yùn)動過程顯示顯示實(shí)驗(yàn)鼠當(dāng)前的位置。4、文檔管理將統(tǒng)計獲得的信息生成備份文檔。a) 生成統(tǒng)計報表將統(tǒng)計信息導(dǎo)出到Excel表格中。b) 生成系統(tǒng)日志該系統(tǒng)日志將包括上位機(jī)受到以及發(fā)出的每一條命令的時 間及內(nèi)容。(包括實(shí)驗(yàn)鼠何時過何門，什么時候受到什么樣的刺激等)
當(dāng)鼠標(biāo)移到實(shí)驗(yàn)鼠時，鼠標(biāo)指針變成十字行，此時可以拖動實(shí)驗(yàn)鼠設(shè)定初始區(qū)域。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件采用C#編程語言結(jié)合.NET構(gòu)架完成軟件的編寫工作，編譯環(huán)境 采用Visual Studio 2008。數(shù)據(jù)庫采用MySQL數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明配置上述刺激裝置形成的動物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)效果更加理想，對神經(jīng)生 理學(xué)、神經(jīng)藥理學(xué)和心理學(xué)等領(lǐng)域的研究具有非常的意義。
權(quán)利要求
1.一種用于動物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮裝置，包括圓形箱體和電路控制系 統(tǒng)，箱體內(nèi)壁與中心柱體之間設(shè)置若干隔板，從而將所述箱體分隔成若干數(shù)據(jù)采集區(qū)、目的 區(qū)，每個隔板底部設(shè)置外觀相同的門洞，其特征在于所述迷宮裝置的箱體底部設(shè)置由電機(jī)驅(qū)動的轉(zhuǎn)盤，所述電機(jī)設(shè)置于中心 柱體上，且其輸出軸沿中心柱體軸向與所述轉(zhuǎn)盤緊固連接，則所述轉(zhuǎn)盤在所述電機(jī)帶動下 繞所述中心柱體轉(zhuǎn)動，所述箱體邊框下部周邊設(shè)有若干支撐所述轉(zhuǎn)盤的滑輪；所述轉(zhuǎn)盤上方設(shè)有篩狀支撐網(wǎng)；所述轉(zhuǎn)盤下方設(shè)有水槽形成糞便收集處理裝置，所述水槽上沿周邊布置有水管，所述 水管上均勻開設(shè)噴淋口，所述水槽底部設(shè)有支撐架和下水口，所述水槽內(nèi)設(shè)有水刷；所述箱體邊框下方設(shè)置帶有滑輪的支架；各區(qū)間的所述隔板上設(shè)有液晶屏；所述目的區(qū)設(shè)有食物槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮裝置，其特征在 于所述隔板下方的每個門洞處設(shè)置兩對光電對射傳感器，門前門后分別放置，以’或’的 形式輸出，從而檢測出鼠過門的方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮裝置，其特征在 于所述食物槽為側(cè)面帶有網(wǎng)格的圓桶型，所述食物槽的圓形側(cè)面外圍設(shè)有環(huán)形外套，所述 外套一分為二，下方可分開露出網(wǎng)格，由所述電路控制系統(tǒng)控制，外套開啟時，動物即從所 述食物槽的網(wǎng)格下方吃到食物作為完成訓(xùn)練任務(wù)的獎賞，電源斷開后，所述外套關(guān)閉，封住 所述網(wǎng)格，動物即無法吃到食物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮裝置，其特征在 于所述隔板數(shù)目為6，并將所述圓形箱體等角度分隔成A、B、C、D、E、F六個區(qū)間，其中數(shù)據(jù) 采集區(qū)5個、目的區(qū)1個，每個所述隔板下方分別等間距分布4個門洞。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮裝置，其特征在 于電路控制系統(tǒng)包括電源、單片機(jī)、視嗅覺控制器、自動沖洗排水系統(tǒng)控制器；所述自動沖洗排水系統(tǒng)控制器接收到所述單片機(jī)發(fā)出控制信號后，其電動閥門控制器 控制安裝在所述糞便收集處理裝置上的電動閥開啟或關(guān)閉，使所述糞便收集處理裝置的水 槽上沿布置的水管與水源連通或阻隔，定時沖洗所述水槽，污水從所述水槽下水口流出；所述單片機(jī)同時發(fā)送信號給控制所述轉(zhuǎn)盤的電機(jī)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；所述視嗅覺控制器同時控制液晶屏LCD和氣味控制器，所述單片機(jī)在檢測到嗅覺信號 后，所述氣味控制器通過空氣壓縮機(jī)、控制閥、氣味發(fā)生器、減壓閥將新鮮空氣傳送至訓(xùn)練 系統(tǒng)的機(jī)械臂，再由機(jī)械臂輸送至迷宮位置內(nèi)設(shè)置的氣味罐。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮裝置，其特征在 于所述水槽內(nèi)設(shè)置的所述水刷上部固定在所述轉(zhuǎn)盤底部，其下部刷體與所述水槽側(cè)壁和 槽底部接觸，所述轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的同時，所述水刷隨之轉(zhuǎn)動，則下部刷體可對所述水槽進(jìn)行刷 洗。
全文摘要
一種用于動物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮裝置，它包括圓形箱體和電路控制系統(tǒng)，其技術(shù)要點(diǎn)是迷宮裝置的箱體底部設(shè)置由電機(jī)驅(qū)動的轉(zhuǎn)盤，電機(jī)設(shè)置于中心柱體上，且其輸出軸沿中心柱體軸向與轉(zhuǎn)盤緊固連接，則轉(zhuǎn)盤在電機(jī)帶動下繞中心柱體轉(zhuǎn)動，箱體邊框下部周邊設(shè)有若干支撐轉(zhuǎn)盤的滑輪，所述轉(zhuǎn)盤上方設(shè)有篩狀支撐網(wǎng)。本發(fā)明克服了現(xiàn)有迷宮裝置如Y-maze、T-maze檢測中的偏側(cè)優(yōu)勢的不足。另外，去除了梯度電壓驅(qū)動的設(shè)置；并有效防止動物憑借氣味來完成實(shí)驗(yàn)，加權(quán)了Morris水迷宮和Y-maze、旱迷宮各自的長處；可按照實(shí)驗(yàn)動物夜間活動習(xí)性程控進(jìn)行星光檢測；可使實(shí)驗(yàn)動物有置身于真實(shí)環(huán)境的感覺刺激，更利于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測取。
文檔編號A01K15/02GK102144572SQ20111005263
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者匡寶平, 商麗宏, 曹偉平, 朱啟文, 李玉生, 王克威, 趙建文 申請人:沈陽醫(yī)學(xué)院