專利名稱：采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)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(dòng)物學(xué)習(xí)和記憶行為訓(xùn)練方法的模型，特別是一種 采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)?？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(dòng)物行為實(shí)驗(yàn)是研究腦高級(jí)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(dòng)物模型。在迷宮任務(wù)中，迷宮裝置的儀器本身可以告知?jiǎng)游镄枰鼈冊(cè)趺醋?類似于人 類實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)語(yǔ))。在該任務(wù)中，研究者一般都會(huì)提到工作記憶和參照記憶(Reference Memory)這兩個(gè)概念。動(dòng)物要完成一次任務(wù)，首先需要的是參照記憶，它反映了動(dòng)物對(duì)任務(wù) 中各個(gè)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(dòng)物在形成參照記憶的過(guò)程中，參照信息應(yīng)該存在于每次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中。在實(shí)驗(yàn)室情境 中，動(dòng)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(gè)試次之間是不同的，是動(dòng)物保持每個(gè)試次信息(剛到過(guò)的地方)的記 憶能力。一個(gè)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(gè)試次中起作用，參照記憶則屬于長(zhǎng)時(shí)記憶?，F(xiàn)有的迷宮裝置主要有以下幾種1、旱迷宮測(cè)量動(dòng)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(jiǎng)懲條件，完全是利用動(dòng)物探索的天性，這類迷宮任務(wù)是在動(dòng)物饑餓動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)物的食物攝取量，使其體質(zhì)量減輕至原來(lái)的 85%左右。但此方法存在的問(wèn)題就是動(dòng)物的繞臂行走天性和饑餓程度等非學(xué)習(xí)因素對(duì)實(shí)驗(yàn) 結(jié)果存在影響。2、水迷宮測(cè)量動(dòng)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(dòng)物避免水淹而尋找站臺(tái)的逃生動(dòng)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(duì)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的影響。利用水迷宮進(jìn)行行為測(cè)試時(shí)，不需要控制動(dòng)物飲食飲水； 動(dòng)物訓(xùn)練所需的時(shí)間較短，約1周；可以利用計(jì)算機(jī)建立圖像自動(dòng)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(duì)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(dòng)物游泳的潛伏期與其運(yùn)動(dòng)機(jī)能狀態(tài)密切相關(guān)，所以影響 動(dòng)物運(yùn)動(dòng)機(jī)能的藥物和動(dòng)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(kāi)展工作。實(shí)驗(yàn)程序的設(shè)計(jì)需要考慮 的因素較多，同時(shí)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(jì)方面的知識(shí)， 給實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展和結(jié)果的解釋帶來(lái)困難，同時(shí)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(guò)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(cè)試，如BALB/c不能學(xué)會(huì)該任務(wù)(成績(jī)并不隨天數(shù)的增加而進(jìn)步，129/SvJ的學(xué)習(xí)成績(jī) 也偏差；個(gè)體間的成績(jī)差異巨大；某些株，如^9/SvJ株的小鼠由于有年齡相關(guān)性視路病 變，在衰老時(shí)完成以視覺(jué)為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)記憶任務(wù)時(shí)就會(huì)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(jī)；對(duì)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(dòng)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(guò)自動(dòng)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(chǎng)地過(guò)大。
3、其他鼠行為模型一次性被動(dòng)回避和跳臺(tái)(或爬桿)模型是兩種較簡(jiǎn)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(gè)模型都是記錄動(dòng)物在遭受一次電擊 后多長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)入給電擊的小室或不跳下平臺(tái)來(lái)測(cè)驗(yàn)記憶的保持和鞏固的；新物體識(shí)別實(shí) 驗(yàn)是一種測(cè)量動(dòng)物非空間工作記憶能力的模型，利用了動(dòng)物先天對(duì)新物體有探索傾向的原 理。在測(cè)試期內(nèi)，如果動(dòng)物記住了舊物體，則動(dòng)物對(duì)舊物體的探索時(shí)間要少于新物體。綜上，上述經(jīng)典的迷宮訓(xùn)練系統(tǒng)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(wèn)題，本 申請(qǐng)人:經(jīng)過(guò)不斷研究，公開(kāi)了專利申請(qǐng)?zhí)枮椤癈N200610045868.9”的技術(shù)方案一種鼠的 聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)記憶模型及智能化行為檢測(cè)系統(tǒng)，該鼠的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)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(guò)隔板將箱體內(nèi)腔分隔成至少三個(gè)測(cè)試區(qū)，其中一個(gè)為目的區(qū)， 其余數(shù)據(jù)采集區(qū)，每個(gè)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(gè)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?明，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(tīng)覺(jué)、視覺(jué)記憶模型利用 可控?zé)艄庹彰鬟m應(yīng)鼠的趨暗習(xí)性，使其在箱體內(nèi)進(jìn)行自主運(yùn)動(dòng)，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(dòng)來(lái)隨機(jī)控制鼠的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)，對(duì)禁食及非禁食鼠都適用。與 現(xiàn)有水迷宮強(qiáng)迫動(dòng)物游泳的訓(xùn)練不同，采用鼠自然活動(dòng)模式的自主運(yùn)動(dòng)和梯度電壓被動(dòng)驅(qū) 動(dòng)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(dòng)物在數(shù)據(jù)采集裝置各 區(qū)停留時(shí)間不一致，使時(shí)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(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)動(dòng)物在迷宮中的行蹤。然而本申請(qǐng)人在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該迷宮訓(xùn)練系統(tǒng) 仍存在以下不足電擊刺激進(jìn)行驅(qū)動(dòng)其作用不夠溫和，梯度電壓的被動(dòng)驅(qū)動(dòng)容易對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng) 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(dòng)物可能會(huì)憑借氣味 完成實(shí)驗(yàn)；刺激系統(tǒng)仍存在刺激仍不夠及時(shí)、不夠準(zhǔn)確，刺激裝置單一、電刺激一有創(chuàng)刺 激等對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物產(chǎn)生較大的副作用、操作不便的問(wèn)題。上述缺點(diǎn)均會(huì)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(dòng)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 宮訓(xùn)練系統(tǒng)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(jì)更為合理的采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶 訓(xùn)練系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有迷宮訓(xùn)練系統(tǒng)如Y-maze、T-maze檢測(cè)中的偏側(cè)優(yōu)勢(shì)的不足。與現(xiàn)有 暗箱式迷宮模型相比，底盤(轉(zhuǎn)盤)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)作用溫和，更符合動(dòng)物正常生理行為學(xué)活動(dòng)的 實(shí)際，對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物不會(huì)產(chǎn)生損害，另外采用自動(dòng)沖洗排水系統(tǒng)有效防止動(dòng)物憑借氣味來(lái)完 成實(shí)驗(yàn)，加權(quán)了 Morris水迷宮和Y-maze、旱迷宮各自的長(zhǎng)處；刺激系統(tǒng)分別采用自動(dòng)化機(jī) 械臂刺激裝置和無(wú)線遙控刺激裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的獎(jiǎng)懲，具有定位準(zhǔn)確、刺激及時(shí)、刺激 種類齊全、無(wú)創(chuàng)傷、操作方便的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)，包括迷宮 裝置及刺激裝置，所述迷宮裝置的圓形箱體內(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(gè)隔板底部均布外觀相同的門洞，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(dòng)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(dòng)下繞所述中心柱體 轉(zhuǎn)動(dòng)，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)；
所述刺激裝置包括自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置和遙控刺激裝置；
所述自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置包括直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)鼠位置 檢測(cè)系統(tǒng)、刺激系統(tǒng)四個(gè)部分；所述實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)由分別放置在所述迷宮裝置的門 洞的四個(gè)光電對(duì)射傳感器構(gòu)成，每?jī)蓚€(gè)所述光電對(duì)射傳感器作為一個(gè)單元在所述門洞上、 下排列，兩個(gè)傳感器單元在所述門洞前、后放置形成兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)；所述刺激系統(tǒng)包括三種 末端刺激機(jī)構(gòu)，所述末端刺激機(jī)構(gòu)為附帶三種管道的機(jī)械臂，三種所述管道分別對(duì)應(yīng)水、氣 體、食物刺激，并通過(guò)所述PLC控制系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)控制水、氣體、食物的供給，所述機(jī)械臂三 管道端部分別設(shè)置電磁閥，所述電磁閥自動(dòng)開(kāi)啟后，釋放相應(yīng)的刺激；
所述遙控刺激裝置包括電刺激、聲刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激模塊，無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收 模塊和繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，所述電刺激、聲刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激模塊、無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收 模塊和繼電器驅(qū)動(dòng)模塊組裝在一起后固定在實(shí)驗(yàn)鼠身體外側(cè)捆綁的載體上，所述無(wú)線發(fā)射 模塊根據(jù)采集到的實(shí)驗(yàn)鼠的過(guò)門信號(hào)發(fā)射無(wú)線信號(hào)，所述無(wú)線接收模塊接收到所述無(wú)線信 號(hào)后，確定刺激類型并啟動(dòng)所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，對(duì)所述實(shí)驗(yàn)鼠實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電刺激、聲刺 激、機(jī)械振動(dòng)刺激或組合刺激。所述迷宮裝置的轉(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(kāi)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，所述所述箱體邊框下方設(shè)置帶有滑輪的支架，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，當(dāng)所述轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，所述水刷隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，則 下部刷體可對(duì)所述水槽進(jìn)行刷洗。所述迷宮裝置的電路控制系統(tǒng)包括電源、單片機(jī)、視嗅覺(jué)控制器、自動(dòng)沖洗排水系 統(tǒng)控制器；所述自動(dòng)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(hào)后，其電動(dòng)閥門 控制器控制安裝在所述糞便收集處理裝置上的電動(dòng)閥開(kāi)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(shí)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(shí)發(fā)送信號(hào)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(dòng)；所述視嗅 覺(jué)控制器同時(shí)控制液晶屏LCD和氣味控制器，所述單片機(jī)在檢測(cè)到嗅覺(jué)信號(hào)后，所述氣味控制器通過(guò)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機(jī)械臂，再由訓(xùn)練 系統(tǒng)的機(jī)械臂輸送至迷宮位置內(nèi)設(shè)置的氣味罐。所述迷宮裝置的隔板數(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(gè)區(qū)間，其中數(shù)據(jù)采集區(qū)5個(gè)、目的區(qū)1個(gè)，每個(gè)所述隔板下方分別等間距分布4個(gè)門洞，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。所述自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置的直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)采用快速直線定位機(jī)構(gòu) 搭建，分為X、Y、Z三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，且X、Y、Z方向均采用由同步齒形帶驅(qū)動(dòng)的直線定位單元 構(gòu)成，其驅(qū)動(dòng)動(dòng)力由伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供，實(shí)現(xiàn)在空間內(nèi)任意一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。所述自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置的PLC控制系統(tǒng)包括CPU模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊，所述 CPU模塊和運(yùn)動(dòng)控制模塊通過(guò)主基板進(jìn)行通訊，所述CPU模塊根據(jù)所述實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系 統(tǒng)提供的位置信號(hào)判斷出實(shí)驗(yàn)鼠的當(dāng)前位置，并與所述直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)的當(dāng)前位 置進(jìn)行比對(duì)，并計(jì)算出兩者之間的運(yùn)行路徑，由所述運(yùn)動(dòng)控制模塊發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令給所述伺 服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)所述直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)的末端刺激機(jī)構(gòu)運(yùn)行到 相應(yīng)的位置。所述自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置的機(jī)械臂末端還設(shè)有移動(dòng)液晶屏。所述遙控刺激裝置的無(wú)線發(fā)射模塊包括無(wú)線遙控發(fā)射頭IC1、時(shí)基集成電路IC2、 二極管D10、電位器W、手動(dòng)開(kāi)關(guān)ΚΙ、K2、K3和單片機(jī)IC7 ；所述無(wú)線接收模塊包括無(wú)線遙控 接收頭IC3、譯碼集成芯片IC4 ；所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊包括單片機(jī)IC6、繼電器Ja、Jb、Jc ；
所述無(wú)線發(fā)射模塊采用單片機(jī)IC7控制時(shí)基集成電路IC2，二極管DlO為發(fā)射指示燈， 當(dāng)所述單片機(jī)IC7的P3. 7引腳輸出高電平時(shí)，時(shí)基集成電路IC2的相應(yīng)引腳為低電位，所 述時(shí)基集成電路IC2處于復(fù)位狀態(tài)，所述無(wú)線遙控發(fā)射頭ICl無(wú)信號(hào)輸出，二極管DlO指示 燈滅；當(dāng)所述單片機(jī)IC7的P3. 7引腳輸出低電平時(shí)，所述時(shí)基集成電路IC2處于正常工作 狀態(tài)，所述無(wú)線遙控發(fā)射頭ICl發(fā)送N次有時(shí)間間隔的一組無(wú)線信號(hào)，二極管DlO指示燈 亮，N彡1 ；
所述無(wú)線接收模塊利用所述無(wú)線遙控接收頭IC3接收每一組無(wú)線信號(hào)，所述繼電器驅(qū) 動(dòng)模塊的單片機(jī)IC6根據(jù)無(wú)線信號(hào)的次數(shù)N來(lái)識(shí)別所選的刺激類型，進(jìn)而控制對(duì)應(yīng)的所述 繼電器Ja、Jb、Jc常開(kāi)觸頭吸合，實(shí)現(xiàn)刺激動(dòng)作。所述遙控刺激裝置的手動(dòng)開(kāi)關(guān)ΚΙ、K2、K3分別對(duì)應(yīng)聲刺激、振動(dòng)刺激和電刺激選 擇，所述無(wú)線發(fā)射模塊的單片機(jī)IC7根據(jù)所述手動(dòng)開(kāi)關(guān)K1、K2、K3的設(shè)定狀態(tài)，控制所述時(shí) 基集成電路IC2發(fā)送相應(yīng)次數(shù)的無(wú)線信號(hào)。所述實(shí)驗(yàn)鼠身體外側(cè)捆綁的載體為有彈性的帆布，所述帆布上還設(shè)有刺激電極， 所述帆布兩端設(shè)有粘結(jié)扣。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極的技術(shù)效果是本發(fā)明在充分吸納經(jīng)典迷宮訓(xùn)練系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了現(xiàn)有的暗箱式迷宮裝置并為其開(kāi)發(fā)出新的刺激裝置加以配置，使其實(shí)驗(yàn) 效果更加突出，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。主要體現(xiàn)在以下方面1、暗箱式迷宮裝置的箱體底部 帶有電壓梯度的柵欄替換為精巧的底盤(轉(zhuǎn)盤)旋轉(zhuǎn)圓形設(shè)計(jì)，即將電極驅(qū)動(dòng)改進(jìn)為旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動(dòng)，不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物產(chǎn)生任何損害，這種鼠自主運(yùn)動(dòng)和底盤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的方式作為 受試動(dòng)物探究反應(yīng)的動(dòng)機(jī)，作用溫和，對(duì)禁食或非禁食鼠都適用，更符合動(dòng)物正常生理行為 學(xué)活動(dòng)的實(shí)際；并且每輪實(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)，在一定程度上克服了動(dòng)物在Y-maze、T-maze檢測(cè)中的偏側(cè)優(yōu)勢(shì)的不足；2、在迷 宮裝置箱體下部即轉(zhuǎn)盤下方設(shè)有水槽形成糞便收集處理裝置(自動(dòng)沖洗排水系統(tǒng))，可以消 除迷宮裝置內(nèi)(如門洞口)的氣味，進(jìn)而有效防止動(dòng)物憑借氣味來(lái)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(zhǎng)處；3、本發(fā)明的刺激系統(tǒng)的刺激種類齊 全，包括聲、光、電、水、氣體、食物、圖像及氣味等刺激；分別采用了自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置 和無(wú)線遙控刺激裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的獎(jiǎng)懲，其中自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置定位準(zhǔn)確、刺激 及時(shí)，在檢測(cè)到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的過(guò)門信號(hào)后，即可對(duì)其進(jìn)行水、氣、食物、圖像的單一刺激或組合 刺激，而無(wú)線遙控刺激裝置設(shè)置于捆綁在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身體上的載體，可實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的電、 機(jī)械振動(dòng)、聲刺激，改變了以往刺激裝置的創(chuàng)傷性缺點(diǎn)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)遙控刺激，具有無(wú)創(chuàng)傷、 操作方便的優(yōu)點(diǎn)，各刺激單元同步工作，可使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有置身于真實(shí)環(huán)境的感覺(jué)刺激；4、本 發(fā)明利用計(jì)算機(jī)建立圖像、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和分析系統(tǒng)時(shí)，借助于局域網(wǎng)和hternet依據(jù)訪 問(wèn)權(quán)限實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控，可按照實(shí)驗(yàn)動(dòng)物夜間活動(dòng)習(xí)性程控進(jìn)行星光檢測(cè)，定時(shí)旋轉(zhuǎn)(間隔 l-2h)和圖像、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，利用鼠夜間活動(dòng)和探索的天性觀察檢測(cè)，對(duì)動(dòng)物的應(yīng)激較小， 因此能在一定程度上減少實(shí)驗(yàn)結(jié)果的混雜因素；5、預(yù)適應(yīng)階段前移被試動(dòng)物在飼養(yǎng)階段 就可生活在和檢測(cè)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(shí) 才取出使其熟悉環(huán)境。
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明 圖1是本發(fā)明的功能框圖； 圖2是本發(fā)明采用的迷宮裝置的具體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖2的俯視圖； 圖4是本發(fā)明的迷宮裝置的電路控制框圖； 圖5是迷宮裝置自動(dòng)沖洗排水系統(tǒng)的控制框圖； 圖6是迷宮裝置的氣味釋放裝置的控制框圖； 圖7是迷宮裝置糞便收集處理裝置的水槽結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是本發(fā)明的自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖9是自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置的實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)的單個(gè)檢測(cè)單元控制電路原理
圖10是自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置的PLC控制系統(tǒng)的控制框圖； 圖11是自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置的刺激系統(tǒng)(機(jī)械臂)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖； 圖12是圖11的仰視圖13是本發(fā)明的遙控刺激裝置的具體結(jié)構(gòu)示意圖主視圖14是圖13的俯視圖15是圖13的后視圖16是遙控刺激裝置的電氣原理示意圖17是遙控刺激裝置的無(wú)線遙控發(fā)射電路圖18是遙控刺激裝置無(wú)線控制發(fā)射模塊的程序流程圖19是遙控刺激裝置無(wú)線控制接收模塊的程序流程圖；圖20是遙控刺激裝置的功能框圖； 圖21是遙控刺激裝置捆綁在實(shí)驗(yàn)鼠身體上的整體示意圖中序號(hào)說(shuō)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 ；17水通道、 18氣通道、19食物通道、20電磁閥、21移動(dòng)液晶屏；22粘接扣、23開(kāi)關(guān)、M粘接扣、25刺激 電極。
具體實(shí)施例方式一、本發(fā)明所述的采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)，包括迷宮裝置、刺激 裝置兩大部分。其中，根據(jù)圖2-7對(duì)迷宮裝置進(jìn)行描述。迷宮裝置包括圓形箱體1和電路控制系 統(tǒng)，圓形箱體1內(nèi)壁與中心柱體之間設(shè)有若干隔板2，從而將箱體1分隔成若干數(shù)據(jù)采集區(qū)、 目的區(qū)，每個(gè)隔板1底部均布外觀相同的門洞13。迷宮裝置的改進(jìn)要點(diǎn)在于如圖1所示，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(dòng)下可繞中心柱體轉(zhuǎn)動(dòng)。箱體1邊框下部周邊設(shè)有若干轉(zhuǎn)盤 的滑輪12，在支撐轉(zhuǎn)盤6的同時(shí)，又不影響其轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)盤6上方設(shè)有篩狀支撐網(wǎng)5，該支撐 網(wǎng)5可為金屬網(wǎng)或塑料等其他材料制成。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(kāi)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。電路控制系統(tǒng)包括電源、單片機(jī)、視嗅覺(jué)控制器、自動(dòng)沖洗排水系統(tǒng)控制器等。單 片機(jī)發(fā)送信號(hào)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(dòng)。本申請(qǐng)電機(jī)4控制采用固態(tài)繼 電器控制，驅(qū)動(dòng)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(guò)MOS管間 接控制繼電器。單片機(jī)控制電機(jī)的指令來(lái)自于上位機(jī)通過(guò)CAN總線發(fā)送下來(lái)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(guò)該系統(tǒng)發(fā)送到各個(gè)子節(jié)點(diǎn)。自動(dòng)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(1/0)發(fā)出控制信號(hào)，控制其BFC-2型電動(dòng)閥門控制器工作，進(jìn)而控制電動(dòng)安裝 在糞便收集處理裝置上的電動(dòng)閥開(kāi)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(lái)水水源通過(guò)電動(dòng)閥對(duì)下水裝置，即水槽定時(shí)沖洗，污水從所述 下水口 16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6轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，水刷9隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，則下部刷體可對(duì)水槽進(jìn)行 刷洗，清除掉實(shí)現(xiàn)動(dòng)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(guò)視嗅覺(jué)控制器同時(shí)控制液晶屏LCD7和氣味控制器，單片機(jī)在檢測(cè)到嗅覺(jué)信號(hào)后， 通過(guò)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。本發(fā)明迷宮裝置的一般結(jié)構(gòu)即經(jīng)典型可設(shè)隔板2數(shù)目為6，并將圓形箱體1等角度 分隔成A、B、C、D、E、F六個(gè)區(qū)間，如圖2所示，其中數(shù)據(jù)采集區(qū)5個(gè)、目的區(qū)1個(gè)，每個(gè)隔板 下方分別等間距分布4個(gè)門洞，各區(qū)間的隔板上設(shè)有液晶屏7，目的區(qū)設(shè)有食物槽14。隔板 下方設(shè)置的每個(gè)門洞處設(shè)置兩個(gè)光電對(duì)射傳感器單元，門前門后分別放置，以’或’的形式 輸出，從而就可檢測(cè)出鼠過(guò)門的方向，以便檢測(cè)鼠的行走軌跡。對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠的聲光刺激通過(guò)單片機(jī)IO 口，控制MOS管的柵極，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)來(lái)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。對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠的視覺(jué)刺激單元采用ViSaGe視覺(jué)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(jué) 刺激圖像顏色、亮度準(zhǔn)確以及精確的顯示時(shí)間，即使是在圖像快速切換時(shí)也不會(huì)發(fā)生丟幀 現(xiàn)象。CRS MATLAB工具包使得采用MATLAB語(yǔ)言編程輸出視覺(jué)刺激圖像變得更加方便快 捷。同時(shí)，多種接口確保ViSaGe能與其他設(shè)備同步化使用，如ResonseBox、EyeTracker 、 EEG、0ptotrak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(duì)的另一底面上，有食物槽的開(kāi)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(kāi)露 出網(wǎng)格，由電路控制系統(tǒng)控制，當(dāng)外套開(kāi)啟時(shí)，動(dòng)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(jiǎng)賞，當(dāng)經(jīng)過(guò)一定時(shí)間(IOs)后，電源斷開(kāi)，則外套關(guān)閉，封住網(wǎng)格，動(dòng)物即 無(wú)法吃到食物。本發(fā)明的刺激裝置主要由自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置和遙控刺激裝置兩部分組成。其 中，根據(jù)圖8-12對(duì)自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置進(jìn)行描述，其包括直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)、PLC 控制系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)、刺激系統(tǒng)四個(gè)部分。直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)采用采用德 國(guó)BAHR公司制造的快速直線定位機(jī)構(gòu)搭建，分為X、Y、Z三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)在空間內(nèi)任意 一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。直角坐標(biāo)機(jī)器人的X方向(水平1)、Y方向(水平2)、Z方向(垂直方向) 均采用由德國(guó)BAHR公司生產(chǎn)同步齒形帶驅(qū)動(dòng)的直線定位單元構(gòu)成，按方向的最大運(yùn)動(dòng)速 度可以達(dá)到2. 0米/秒。驅(qū)動(dòng)動(dòng)力由三臺(tái)日本松下公司生產(chǎn)的伺服電機(jī)提供，伺服電機(jī)的 最大運(yùn)行速度可以達(dá)到3000轉(zhuǎn)/分，而伺服電機(jī)的運(yùn)行指令來(lái)之控制系統(tǒng)的PLC運(yùn)動(dòng)控制 模塊。這個(gè)系統(tǒng)可以在0.01秒內(nèi)對(duì)上位機(jī)的指令作出運(yùn)動(dòng)反應(yīng)。直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖8所示。BAHR公司做為德國(guó)乃至全世界最專業(yè)的直角坐標(biāo)機(jī)器人制造商之 一，幾十年來(lái)一直專注于直線定位系統(tǒng)及產(chǎn)品的研究和開(kāi)發(fā)，在業(yè)內(nèi)取得了良好聲譽(yù)，其產(chǎn) 品也被廣泛的應(yīng)用于諸如汽車、電子、電器、檢測(cè)、醫(yī)療、航天、食品等各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)線上。實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)由分別放置在迷宮裝置的門洞的四個(gè)光電對(duì)射傳感器構(gòu)成， 每?jī)蓚€(gè)光電對(duì)射傳感器作為一個(gè)單元在門洞上、下排列，兩個(gè)傳感器單元在門洞前、后放置 形成兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。這樣就能防止白鼠跳過(guò)去或者趴著過(guò)去而出現(xiàn)漏識(shí)別。兩個(gè)傳感器單元 在門洞前、后放置形成兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，可檢測(cè)實(shí)驗(yàn)鼠通過(guò)的方向的正反。單個(gè)檢測(cè)單元控制電 路原理圖如圖9所示。紅外發(fā)射一接收傳感器處于工作狀態(tài)，在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)鼠通過(guò)時(shí)，放大 器同向輸入端輸入低電平，輸出端把低電平輸入單片機(jī)IO 口，不發(fā)生刺激；當(dāng)有實(shí)驗(yàn)鼠通 過(guò)非綠色門時(shí)，放大器同向輸入端輸入高電平，輸出端把高電平輸入單片機(jī)IO 口后發(fā)生相 應(yīng)刺激。一旦實(shí)驗(yàn)鼠通過(guò)門洞，相應(yīng)的光電開(kāi)關(guān)會(huì)在幾微秒內(nèi)將實(shí)驗(yàn)鼠的信息反饋給上位 PLC,而上位PLC會(huì)根據(jù)位置信號(hào)迅速計(jì)算出實(shí)驗(yàn)鼠的當(dāng)前位置。PLC控制系統(tǒng)包括CPU模塊(三菱QOO )、運(yùn)動(dòng)控制模塊(三菱QD75-D4 )，CPU模塊和 運(yùn)動(dòng)控制模塊通過(guò)主基板進(jìn)行通訊(三菱Q3!3B)，CPU模塊根據(jù)實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)提供的 位置信號(hào)判斷出實(shí)驗(yàn)鼠的當(dāng)前位置，并與直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)的當(dāng)前位置進(jìn)行比對(duì)， 并計(jì)算出兩者之間的運(yùn)行路徑，由運(yùn)動(dòng)控制模塊發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)的末端刺激機(jī)構(gòu)運(yùn)行到相應(yīng)的位置。需要說(shuō)明的是任 何一個(gè)門洞都有前后兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)鼠從第一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)入時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)直接命令 直線機(jī)器人定位系統(tǒng)運(yùn)行到相應(yīng)的門洞的對(duì)面，當(dāng)實(shí)驗(yàn)鼠通過(guò)該門洞的第二個(gè)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)， 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要作出相應(yīng)的處理指令，即刺激種類。如圖10所示，PLC的CPU模塊可儲(chǔ)存 創(chuàng)建的程序。在儲(chǔ)存創(chuàng)建的程序之后可對(duì)運(yùn)動(dòng)控制模塊(QD75定位模塊)輸出定位起動(dòng)信 號(hào)和軸停止信號(hào)，也可檢測(cè)到QD75定位模塊的出錯(cuò)運(yùn)行等。CPU模塊的PC可檢測(cè)過(guò)門信號(hào) 等控制信息。而QD75定位模塊通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)的輸入開(kāi)關(guān)可把機(jī)械臂的信號(hào)和速度、位置切 換信息輸入進(jìn)來(lái)，并按照來(lái)自CPU的指令輸出到驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)裝置接收指令后，驅(qū)動(dòng)電動(dòng) 機(jī)工作，電動(dòng)機(jī)則帶動(dòng)機(jī)械臂執(zhí)行刺激任務(wù)。該機(jī)械臂刺激裝置的刺激系統(tǒng)包括三種末端刺激機(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(duì)應(yīng)水、氣體、食物刺激，如圖11、12所示，機(jī)械臂上分別設(shè)置 水管道17、氣通道18、食物通道19，機(jī)械臂末端還設(shè)有移動(dòng)液晶屏21。刺激系統(tǒng)通過(guò)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20按照PC發(fā)送的過(guò)門信號(hào)自動(dòng)開(kāi)啟，釋放相應(yīng)的刺激。根據(jù)圖13-21對(duì)本發(fā)明的遙控刺激裝置進(jìn)行描述，其包括電刺激、聲刺激、機(jī)械振 動(dòng)刺激模塊，無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊和繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，上述六個(gè)模塊組裝在一起后 固定在實(shí)驗(yàn)鼠身體外側(cè)捆綁的載體上，實(shí)驗(yàn)鼠身體外側(cè)捆綁的載體可為有彈性的帆布，帆 布上還設(shè)有刺激電極25，帆布兩端設(shè)有粘結(jié)扣22、24。其中電刺激模塊主要由繼電器Jc控制的常開(kāi)觸點(diǎn)Kc、三極管V5、變壓器T、電阻 R14、R18、發(fā)光二極管D6、二極管D7、D8、D9、電容器C5、C6、C7和電極DJ組成；
機(jī)械刺激模塊主要由電機(jī)M、電阻R 13、和繼電器Jb控制的常開(kāi)觸點(diǎn)Kb組成； 聲刺激模塊主要由555時(shí)基電路IC5、電阻R7、R8、電容C3、繼電器Ja控制的常開(kāi)觸 點(diǎn)Ka、電容C4和揚(yáng)聲器Y組成；
繼電器驅(qū)動(dòng)模塊主要由單片機(jī)IC6、繼電器Ja、Jb、Jc、三極管V2、V3、V4、二極管D3、 D4、D5、電阻 R10、R11、R12 組成；
無(wú)線接收模塊主要由無(wú)線遙控接收頭IC3、譯碼集成芯片IC4、電容C8、C9、C10、電阻 R9組成；
無(wú)線發(fā)射模塊主要由無(wú)線遙控發(fā)射頭IC1、555時(shí)基集成電路IC2、二極管D1、二極管 D2、D10、電阻 R1、R2、R3、R4、R5、R6、R15、R16、R17、電位器 W、電容 Cl、電容 C2、開(kāi)關(guān) ΚΙ、K2、 K3和單片機(jī)IC7組成；
該遙控刺激裝置的電路連接結(jié)構(gòu)如下所述
聲刺激模塊電路電容C3接入555時(shí)基電路IC5(NE55Q的1、2管腳之間，555時(shí)基 電路IC5的2、6管腳短接后接入電阻R7，電阻R7接在555時(shí)基電路IC5的6、7管腳間，電 阻R8接到555時(shí)基電路IC5的4、7管腳間，555時(shí)基電路IC5的4、8管腳短接后接入繼電 器Ja控制的常開(kāi)觸點(diǎn)Ka，電容C4與揚(yáng)聲器Y串聯(lián)后接在555時(shí)基電路IC5與地之間。當(dāng) 所述繼電器Ja控制的常開(kāi)觸點(diǎn)Ka閉合時(shí)，所述揚(yáng)聲器Y發(fā)出聲音刺激。無(wú)線接收模塊電路無(wú)線遙控接收頭IC3的正負(fù)極分別連接于電源E的正、負(fù)極。 無(wú)線遙控接收頭IC3的負(fù)極與揚(yáng)聲器Y、電容C3、555時(shí)基電路IC5的管腳1，電容C8、電容 C9、電容C10、譯碼集成芯片IC4的管腳7，三極管V2、V3、V4、的集電極共同接地。無(wú)線遙控接收頭IC3的正極與譯碼集成芯片IC4的管腳4和繼電器Ja、繼電器Jb、繼電器Jc的常開(kāi) 觸點(diǎn)Ka、Kb、Kc和變壓器繞組Ll連接。其中，譯碼集成芯片IC4的3管腳與無(wú)線遙控接收頭IC3相連。譯碼集成芯片IC4 的1腳通過(guò)電容C8接地，譯碼集成芯片IC4的2管腳通過(guò)電容C9接地，譯碼集成芯片IC4 的6管腳通過(guò)電容ClO接地。譯碼集成芯片IC4的7管腳直接接地。譯碼集成芯片IC4的 6腳通過(guò)電阻R9和電容ClO接地。單片機(jī)IC6的P3. 1、P3. 2接入譯碼集成芯片IC4的8 腳，單片機(jī)IC6的Pl. 5通過(guò)電阻RlO與三極管V2的基極連接；單片機(jī)IC6的Pl. 6通過(guò)電 阻Rll與三極管V3的基極連接；單片機(jī)IC6的Pl. 7通過(guò)電阻R12與三極管V4的基極連 接；三極管V2的射極串入繼電器Ja，繼電器Ja反并聯(lián)二極管D3，三極管V3的射極串入繼 電器Jb，繼電器Jb反并聯(lián)二極管D4，三極管V4的射極串入繼電器Jc，繼電器Jc反并聯(lián)二 極管D5。機(jī)械振動(dòng)刺激模塊電路電阻R13、Kb與電機(jī)串聯(lián)，接在繼電器Jb的常開(kāi)觸點(diǎn)Kb 與地之間。當(dāng)繼電器Jb的常開(kāi)觸點(diǎn)Kb閉合時(shí)，電機(jī)M產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)刺激。電刺激模塊電路三極管V5的集電極接入開(kāi)關(guān)Kc和變壓器初級(jí)繞組Ll 一側(cè)的輸 入端，三極管V5的基極通過(guò)電阻R18接入變壓器初級(jí)繞組Ll的另一端，三極管V5的發(fā)射 極接入變壓器初級(jí)繞組L2—端。變壓器次側(cè)串入二極管D7、D8、D9和金屬電極DJ ；二極 管D7、二極管D8串聯(lián)后與電容C6并聯(lián)。二極管D8、二極管D9串聯(lián)后與電容C7并聯(lián)。二 極管D8、二極管D9、DJ串聯(lián)后與電容C5并聯(lián)。當(dāng)所述繼電器Jc控制的常開(kāi)觸點(diǎn)Kc閉合 時(shí)，所述電極DJ對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物發(fā)生電刺激。無(wú)線發(fā)射模塊電路+12V穩(wěn)壓電源接入無(wú)線遙控發(fā)射頭ICl正極、555時(shí)基電路 IC2的8管腳和電阻Rl。電阻Rl、電位器W和電阻R2串聯(lián)，反串聯(lián)二極管D2后接入555時(shí) 基電路IC2的2管腳和+12V穩(wěn)壓電源之間。電位器W接入555時(shí)基電路IC2的5管腳。二 極管Dl接入555時(shí)基電路IC2的5、6腳之間。555時(shí)基電路IC2的6管腳和2管腳通過(guò)電 容Cl接地。555時(shí)基電路IC2的1管腳接地。555時(shí)基電路IC2的7管腳通過(guò)電容C2接 地。電阻R3接在555時(shí)基電路IC2的3管腳和無(wú)線遙控發(fā)射頭ICl的IN。無(wú)線遙控發(fā)射 頭ICl的負(fù)極接地。本發(fā)明通過(guò)上述模塊的設(shè)置實(shí)現(xiàn)無(wú)線發(fā)射模塊根據(jù)采集到的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的過(guò)門信 號(hào)發(fā)射無(wú)線信號(hào)，無(wú)線接收模塊接收到無(wú)線信號(hào)后，確定刺激類型并啟動(dòng)繼電器驅(qū)動(dòng)模塊， 對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電刺激、聲刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激或組合刺激。其具體的工作原理如 下無(wú)線發(fā)射模塊采用AT89C51單片機(jī)IC7控制NE555型時(shí)基集成電路IC2，發(fā)光二極管DlO 為發(fā)射指示燈，當(dāng)AT89C51單片機(jī)IC7的P3. 7引腳輸出高電平時(shí)，NE555時(shí)基集成電路IC2 的相應(yīng)引腳為低電位，時(shí)基集成電路IC2處于復(fù)位狀態(tài)，無(wú)線遙控發(fā)射頭ICl無(wú)信號(hào)輸出， 二極管DlO指示燈滅；當(dāng)單片機(jī)IC7的P3. 7引腳輸出低電平時(shí)，時(shí)基集成電路IC2處于正 常工作狀態(tài)，無(wú)線遙控發(fā)射頭ICl發(fā)送N次有時(shí)間間隔的一組無(wú)線信號(hào)，二極管DlO指示燈 亮，N彡1 ；
無(wú)線接收模塊利用無(wú)線遙控接收頭IC3接收每一組無(wú)線信號(hào)，繼電器驅(qū)動(dòng)模塊的 AT89C2051單片機(jī)IC6根據(jù)無(wú)線信號(hào)的次數(shù)N來(lái)識(shí)別所選的刺激類型，進(jìn)而控制對(duì)應(yīng)的繼電 器Ja、Jb、Jc常開(kāi)觸頭吸合，實(shí)現(xiàn)聲刺激、振動(dòng)刺激和電刺激或組合刺激動(dòng)作。手動(dòng)開(kāi)關(guān)ΚΙ、K2、K3分別對(duì)應(yīng)聲刺激、振動(dòng)刺激和電刺激選擇，無(wú)線發(fā)射模塊的AT89C51單片機(jī)IC7根據(jù)手動(dòng)開(kāi)關(guān)K1、K2、K3的設(shè)定狀態(tài)，控制時(shí)基集成電路IC2發(fā)送相應(yīng) 次數(shù)的無(wú)線信號(hào)。工作過(guò)程發(fā)射電路部分AT89C51單片機(jī)根據(jù)Kl、Κ2、Κ3的設(shè)定狀態(tài)，控制ΝΕ555 型時(shí)基集成電路(IC2)發(fā)送N次(N彡1) 一定間隔時(shí)間(例如10MS)的一組無(wú)線信號(hào)， AT89C2051單片機(jī)根據(jù)接收到的每一組無(wú)線信號(hào)的次數(shù)來(lái)識(shí)別所選的刺激類型，控制對(duì)應(yīng) 繼電器吸合，實(shí)現(xiàn)刺激動(dòng)作。具體如表1所示。當(dāng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在迷宮裝置中檢測(cè)開(kāi)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(guò)非綠色門時(shí)由三極管V5和變壓器T構(gòu)成的高頻振蕩器通電工作，把電源E直流 電變成高頻交流電，經(jīng)T升壓后，再經(jīng)二極管D7 D9、電容器C5 C7三倍壓整流升到高 壓，加到金屬電極DJ上，對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠產(chǎn)生電刺激，555時(shí)基電路IC5組成發(fā)聲刺激電路，機(jī)械振 動(dòng)由微型手機(jī)振動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生。元件的選擇晶體管V5選用8050 ；V2、V3、V4選用Α781。D6、DlO用紅色發(fā)光二 極管，D7 D9用1Ν4007型硅整流二極管，高頻變壓器T可自制。R13選用IW金屬膜電 阻，R14、R18選用RTX-1/8W型碳膜電阻器，其余選用1 / 4W碳膜電阻器或金屬膜電阻器， RP選用實(shí)心可變電阻器，C5、C6、C7用CL11-630V型滌綸電容器，其余選用獨(dú)石電容器。 Dl、D2、D3、D4、D5選用1N4148型硅開(kāi)關(guān)二極管；ICl選用T630型一體化無(wú)線遙控發(fā)射頭； IC2選用NE555型時(shí)基集成電路；IC3選用與ICl配套的T631型無(wú)線遙控接收頭；IC4選 用LM567型譯碼集成電路。Ja、Jb、Jc選用直流繼電器。IC5—NE555型時(shí)基集成電路； IC6-—AT89C2051單片機(jī)；IC7-—AT89C51單片機(jī)Y—揚(yáng)聲器；M—微直流電機(jī)。二、本發(fā)明所述的訓(xùn)練系統(tǒng)的一般訓(xùn)練過(guò)程如下
迷宮裝置的箱體外形結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)為直徑200cm，高80cm。系統(tǒng)空間由6塊隔板均勻 的隔開(kāi)，在每塊隔板的下部均勻分布4個(gè)穿越洞(門洞)。每洞口設(shè)2對(duì)紅外光電傳感器單 元。底部是篩網(wǎng)狀的鐵絲結(jié)構(gòu)可用來(lái)支撐實(shí)驗(yàn)鼠或機(jī)器鼠在其上的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在系統(tǒng)中心 軸處設(shè)有電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)帶動(dòng)篩網(wǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，放入系統(tǒng)中的實(shí)驗(yàn)鼠或機(jī)器鼠就在這6個(gè)隔 板下的穿越洞之間來(lái)回的運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)，篩網(wǎng)也在不停的旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)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(guò)電機(jī)控制轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而迫使實(shí)驗(yàn)鼠進(jìn)行過(guò)門訓(xùn)練。該訓(xùn)練系統(tǒng)的功能 實(shí)現(xiàn)如圖1所示。1、訓(xùn)練系統(tǒng)的規(guī)則設(shè)定每次進(jìn)行測(cè)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(gè)門的屬性(如綠門和紅門分別代表可通過(guò)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(jiǎng)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(jì)工作。b)紅門、綠門設(shè)定設(shè)定M個(gè)門的屬性，即可通過(guò)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(guò)非綠色門(紅門)時(shí)，給與不同的懲罰措施，或當(dāng)實(shí)驗(yàn)鼠成功通過(guò)綠門時(shí)，給與 不同的獎(jiǎng)勵(lì)措施。具體是本訓(xùn)練系統(tǒng)通過(guò)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(duì) 應(yīng)水、氣體、食物刺激，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(guò)門信號(hào)自動(dòng)開(kāi)啟，釋放相應(yīng)的刺激。而遙控刺激裝置可以遙控控制，當(dāng)實(shí)驗(yàn)鼠在迷宮裝置中檢測(cè)開(kāi)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(guò)非綠色門(紅門)時(shí)，給 予設(shè)定的刺激，包括聲刺激、電刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠進(jìn)行處罰。d)刺激時(shí)間設(shè)定每次進(jìn)行刺激時(shí)的刺激時(shí)間，也可選擇當(dāng)刺激開(kāi)始后手動(dòng)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(cè)試都要對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠通過(guò)門的信息進(jìn)行采集。a)單輪路線統(tǒng)計(jì)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(jì)實(shí)驗(yàn)鼠行走一輪經(jīng)過(guò)的路線。b)總體成功與失敗次數(shù)統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)鼠通過(guò)綠色門完成一圈定義為成功，通過(guò)了紅 色門定義為失敗，該功能統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)鼠成功與失敗的次數(shù)。c)紅門、綠門通過(guò)情況統(tǒng)計(jì)該功能統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)鼠通過(guò)紅門與綠門的次數(shù)。3、過(guò)程顯示該系統(tǒng)中每個(gè)門的屬性以及實(shí)驗(yàn)鼠的位置可直觀的顯示出來(lái)。a) 紅門、綠門顯示通過(guò)每個(gè)門顏色的區(qū)別將各個(gè)門的屬性顯示出來(lái)。b)實(shí)驗(yàn)鼠運(yùn)動(dòng)過(guò)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(jì)獲得的信息生成備份文檔。a)生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表將統(tǒng)計(jì)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(shí)間 及內(nèi)容。(包括實(shí)驗(yàn)鼠何時(shí)過(guò)何門，什么時(shí)候受到什么樣的刺激等)
當(dāng)鼠標(biāo)移到實(shí)驗(yàn)鼠時(shí)，鼠標(biāo)指針變成十字行，此時(shí)可以拖動(dòng)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(yǔ)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(kù)采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)。三、本申請(qǐng)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(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)劃分成前臺(tái)客戶機(jī)(前端)、應(yīng)用程序和后臺(tái)服務(wù)器三 個(gè)主要部分，并通過(guò)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(qǐng)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(shí)服務(wù)器進(jìn)行的處 理過(guò)程對(duì)客戶機(jī)應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)是完全不可見(jiàn)的。數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)，將客戶機(jī)和服務(wù)器之間進(jìn) 行分工，這樣的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在當(dāng)客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器只需完成客戶機(jī)發(fā)來(lái)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(qǐng)求以及服務(wù)器返回的處理結(jié)果，不再是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)通常采用集中管理模式，客戶機(jī)在通過(guò)SQL語(yǔ)言訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，客戶 機(jī)的平臺(tái)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(kù)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，或者數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)更 換時(shí)，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(guò)這些特點(diǎn)我們大致可以 得出，數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)與工作站無(wú)關(guān)，數(shù)據(jù)庫(kù)與客戶機(jī)程序無(wú)關(guān)的結(jié)論。數(shù)據(jù)庫(kù)采用了基于事務(wù)的RDBMS，保留事務(wù)日志和數(shù)據(jù)庫(kù)備份/恢復(fù)機(jī)制，這樣就能很好地進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)，用 以保證數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)在邏輯意義上可分為三個(gè)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(guò)程的不確定性，為了確保數(shù)據(jù)的無(wú)差錯(cuò)傳輸，我們最終決定 采用停-等協(xié)議并在通信過(guò)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(gè)確認(rèn)幀(ACK)，發(fā)送端才發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)。當(dāng)接收端收到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)后，返回一個(gè)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(shí)重傳。這樣就保證了發(fā)送端與接收 端建立無(wú)差錯(cuò)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(zhǎng)度為M位，3個(gè)字節(jié)。第一個(gè)字節(jié)為控制位，第二個(gè)字節(jié)為數(shù)據(jù)位，第三 個(gè)字節(jié)為CRC校驗(yàn)位。22個(gè)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(gè)子單元有事件發(fā)生時(shí)，該子單元占領(lǐng)總線與主單元實(shí)現(xiàn) 對(duì)點(diǎn)通信。綜上，本發(fā)明作為動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)其實(shí)驗(yàn)效果更加理想，對(duì)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。表1
權(quán)利要求
1.一種采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)，包括迷宮裝置及刺激裝置，所述迷 宮裝置的圓形箱體內(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(gè)隔板底部均布外觀相同的門洞，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(dòng)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(dòng)下繞所述中心柱體轉(zhuǎn)動(dòng)，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)；所述刺激裝置包括自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置和遙控刺激裝置；所述自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置包括直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)鼠位置 檢測(cè)系統(tǒng)、刺激系統(tǒng)四個(gè)部分；所述實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)由分別放置在所述迷宮裝置的門 洞的四個(gè)光電對(duì)射傳感器構(gòu)成，每?jī)蓚€(gè)所述光電對(duì)射傳感器作為一個(gè)單元在所述門洞上、 下排列，兩個(gè)傳感器單元在所述門洞前、后放置形成兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)；所述刺激系統(tǒng)包括三種 末端刺激機(jī)構(gòu)，所述末端刺激機(jī)構(gòu)為附帶三種管道的機(jī)械臂，三種所述管道分別對(duì)應(yīng)水、氣 體、食物刺激，并通過(guò)所述PLC控制系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)控制水、氣體、食物的供給，所述機(jī)械臂三 管道端部分別設(shè)置電磁閥，所述電磁閥自動(dòng)開(kāi)啟后，釋放相應(yīng)的刺激；所述遙控刺激裝置包括電刺激、聲刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激模塊，無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收 模塊和繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，所述電刺激、聲刺激、機(jī)械振動(dòng)刺激模塊、無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收 模塊和繼電器驅(qū)動(dòng)模塊組裝在一起后固定在實(shí)驗(yàn)鼠身體外側(cè)捆綁的載體上，所述無(wú)線發(fā)射 模塊根據(jù)采集到的實(shí)驗(yàn)鼠的過(guò)門信號(hào)發(fā)射無(wú)線信號(hào)，所述無(wú)線接收模塊接收到所述無(wú)線信 號(hào)后，確定刺激類型并啟動(dòng)所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，對(duì)所述實(shí)驗(yàn)鼠實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電刺激、聲刺 激、機(jī)械振動(dòng)刺激或組合刺激。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于所 述迷宮裝置的轉(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(kāi)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 述所述箱體邊框下方設(shè)置帶有滑輪的支架，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(dòng)的同時(shí)，所述水刷隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，則下部刷體可 對(duì)所述水槽進(jìn)行刷洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于所 述迷宮裝置的電路控制系統(tǒng)包括電源、單片機(jī)、視嗅覺(jué)控制器、自動(dòng)沖洗排水系統(tǒng)控制器； 所述自動(dòng)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(hào)后，其電動(dòng)閥門控制器控制 安裝在所述糞便收集處理裝置上的電動(dòng)閥開(kāi)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(shí)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(shí)發(fā)送信號(hào)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(dòng)；所述視嗅覺(jué)控制器同時(shí) 控制液晶屏LCD和氣味控制器，所述單片機(jī)在檢測(cè)到嗅覺(jué)信號(hào)后，所述氣味控制器通過(guò)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機(jī)械臂，再由訓(xùn)練系統(tǒng)的機(jī)械臂 輸送至迷宮位置內(nèi)設(shè)置的氣味罐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征 在于所述迷宮裝置的隔板數(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(gè) 區(qū)間，其中數(shù)據(jù)采集區(qū)5個(gè)、目的區(qū)1個(gè)，每個(gè)所述隔板下方分別等間距分布4個(gè)門洞，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。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于所 述自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置的直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)采用快速直線定位機(jī)構(gòu)搭建，分為X、 Y、Z三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，且X、Y、Z方向均采用由同步齒形帶驅(qū)動(dòng)的直線定位單元構(gòu)成，并設(shè)置可 實(shí)現(xiàn)在空間內(nèi)任意一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于 所述自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置的PLC控制系統(tǒng)包括CPU模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊，所述CPU模塊 和運(yùn)動(dòng)控制模塊通過(guò)主基板進(jìn)行通訊，所述CPU模塊根據(jù)所述實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)提供的 位置信號(hào)判斷出實(shí)驗(yàn)鼠的當(dāng)前位置，并與所述直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)的當(dāng)前位置進(jìn)行比 對(duì)，并計(jì)算出兩者之間的運(yùn)行路徑，由所述運(yùn)動(dòng)控制模塊發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令給所述伺服驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)，所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)所述直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)的末端刺激機(jī)構(gòu)運(yùn)行到相應(yīng)的位 置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于所 述自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置的機(jī)械臂末端還設(shè)有移動(dòng)液晶屏。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于所 述遙控刺激裝置的無(wú)線發(fā)射模塊包括無(wú)線遙控發(fā)射頭IC1、時(shí)基集成電路IC2、二極管D10、 電位器W、手動(dòng)開(kāi)關(guān)ΚΙ、K2、K3和單片機(jī)IC7 ；所述無(wú)線接收模塊包括無(wú)線遙控接收頭IC3、 譯碼集成芯片IC4 ；所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊包括單片機(jī)IC6、繼電器Ja、Jb、Jc ；所述無(wú)線發(fā)射模塊采用單片機(jī)IC7控制時(shí)基集成電路IC2，二極管DlO為發(fā)射指示燈， 當(dāng)所述單片機(jī)IC7的P3. 7引腳輸出高電平時(shí)，時(shí)基集成電路IC2的相應(yīng)引腳為低電位，所 述時(shí)基集成電路IC2處于復(fù)位狀態(tài)，所述無(wú)線遙控發(fā)射頭ICl無(wú)信號(hào)輸出，二極管DlO指示 燈滅；當(dāng)所述單片機(jī)IC7的P3. 7引腳輸出低電平時(shí)，所述時(shí)基集成電路IC2處于正常工作 狀態(tài)，所述無(wú)線遙控發(fā)射頭ICl發(fā)送N次有時(shí)間間隔的一組無(wú)線信號(hào)，二極管DlO指示燈 亮，N彡1 ；所述無(wú)線接收模塊利用所述無(wú)線遙控接收頭IC3接收每一組無(wú)線信號(hào)，所述繼電器驅(qū) 動(dòng)模塊的單片機(jī)IC6根據(jù)無(wú)線信號(hào)的次數(shù)N來(lái)識(shí)別所選的刺激類型，進(jìn)而控制對(duì)應(yīng)的所述 繼電器Ja、Jb、Jc常開(kāi)觸頭吸合，實(shí)現(xiàn)刺激動(dòng)作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于所 述遙控刺激裝置的手動(dòng)開(kāi)關(guān)ΚΙ、K2、K3分別對(duì)應(yīng)聲刺激、振動(dòng)刺激和電刺激選擇，所述無(wú)線 發(fā)射模塊的單片機(jī)IC7根據(jù)所述手動(dòng)開(kāi)關(guān)ΚΙ、K2、K3的設(shè)定狀態(tài)，控制所述時(shí)基集成電路 IC2發(fā)送相應(yīng)次數(shù)的無(wú)線信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于所 述實(shí)驗(yàn)鼠身體外側(cè)捆綁的載體為有彈性的帆布，所述帆布上還設(shè)有刺激電極，所述帆布兩 端設(shè)有粘結(jié)扣。
全文摘要
一種采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有迷宮訓(xùn)練系統(tǒng)如Y-maze、T-maze檢測(cè)中的偏側(cè)優(yōu)勢(shì)的不足。它包括迷宮裝置及刺激裝置，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(dòng)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(dòng)下繞所述中心柱體轉(zhuǎn)動(dòng)，箱體邊框下部周邊設(shè)有若干支撐所述轉(zhuǎn)盤的滑輪，轉(zhuǎn)盤上方設(shè)有篩狀支撐網(wǎng)，刺激裝置包括自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置和遙控刺激裝置。與現(xiàn)有迷宮模型相比，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)作用溫和，更符合動(dòng)物正常生理行為學(xué)活動(dòng)的實(shí)際。刺激裝置分別實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的獎(jiǎng)懲，具有定位準(zhǔn)確、刺激及時(shí)、刺激種類齊全、無(wú)創(chuàng)傷、操作方便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A01K15/00GK102119669SQ20111005262
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)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, 王克威, 趙建文 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)醫(yī)學(xué)院