一种测试水生动物行为控制能力的水迷宫装置及测试方法制造方法及图纸

一种测试水生动物行为控制能力的水迷宫装置，它是由一个正方形底面和四个长方形侧壁构成的长方体，四个侧壁均设有三个圆孔作为通道，一个为上层通道圆孔，两个为下层通道圆孔，每个通道圆孔直径均相等。一种水生动物行为控制能力的测试方法，主要是将上述水迷宫装置置入水池中，水池水面高度与水迷宮装置高度相同；在水迷宫装置上方固定一个摄像头；将实验鱼麻醉，开颅手术，利用脑立体定位仪将微电极植入脑运动功能区，封闭颅孔并固定电极，将接收控制器搭载于头部，将实验鱼置于水迷宫装置内，应用无线遥控系统对其进行运动行为控制能力测试的实验。本发明专利技术制作简单、成本低廉、使用方便，能够更好地观察水生动物的平面和立体运动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水生动物生物行为控制能力的测试装置及测试方法。
技术介绍
动物生物行为控制是国际上新兴的前沿的高科技领域，水生动物生物行为控制是其中一个重要分支。动物行为学是生物学的最基础学科之一，其在水生动物方面的研究主要是应用在水产养殖、水生动物的保护等方面，而对其行为控制的研究在国内外的研究中少有报道。利用各种迷宫进行动物学习、记忆、觅食、策略空间认知多方面的研究，在神经生物学、神经行为学和神经药理学等领域已有广泛的应用。涉及的动物被试有鸟、鱼、蛙、龟、鼠等，而最常用的是大白鼠。水迷宫最常用的为Morris水迷宫。Morris水迷宫不仅用于研究与空间学习记忆相关的脑区功能评价，被广泛应用于学习记忆、老年痴呆、海马/外海马研究、智力与衰老、新药开发/筛选/评价、药理学、毒理学、预防医学、神经生物学、动物心理学及行为生物学等多个学科的科学研究和计算机辅助教学等领域，在世界上已经得到广泛地认可。各种新型水迷宫也在不断地被开发出来。中国专利公开号为CN201235002公开了一种水生动物化学信号选择性行为测试用水迷宫，能够直观得出受试水生动物对化学信号的喜好性，适用于水生动物对某种物质选择性行为实验。中国专利公开号为CN203399597提供了一种八臂水迷宫，通过投食食饵观察动物寻找食物情况，用以分析动物学习记忆能力。中国专利公开号为CN102499105公开了一种水迷宫空间学习记忆树鼩模型的建立方法，进行了定位航行实验和空间探索实验。动物机器人是根据动物运动行为的神经生物学原理，选取活体动物的能够导致发生人们预期运动行为的相关脑区或/和神经，利用适宜的人工电信号和适宜的方式微刺激所选脑区或/和神经的适宜神经位点，导致动物发生相应的运动行为，从而控制和引导动物沿预期的路径(轨迹)运动，即通过电信号支配活体动物的神经活动，将其变成运动行为受人操纵的动物。现有技术的不足之处：(1)目前各种水迷宫用于陆地哺乳动物研究学习记忆的较多，或用于水生动物对某种物质选择性行为实验等方面，还没有专用于水生动物生物行为控制能力测试的水迷宫。(2)现有的各种水迷宫装置在通道设计方面往往是封闭式通道，不适合用于水生动物的运动。(3)水生动物活动的突出特点就是三维立体运动，现有的各种水迷宫装置以及应用方法主要用于平面运动的实验动物，尚无用于水生动物三维立体运动的测试装置以及测试方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制作简单、成本低廉、使用方便、能够清晰观察到不同的模拟电信号对水生动物机器人运动行为的影响的测试水生动物行为控制能力的水迷宫装置及测试方法。本专利技术的水迷宫装置为长方体结构，是由一个正方形底面和四个长方形侧壁构成的长方体；两个相邻侧壁之间、四个侧壁与底面之间均固定连接；四个侧壁均设有三个圆孔作为通道，允许实验水生动物通过，侧壁的三个圆孔中，一个圆孔在上，两个圆孔在下，在上的一个为上层通道圆孔和在下的两个为下层通道圆孔，上层通道圆孔与两个下层通道圆孔呈等腰三角形布置，上层通道圆孔的圆心在侧壁平面垂直中线上；四个侧壁的4个上层通道圆孔相互呈90°角，四个侧壁的8个下层通道圆孔相互呈45°角，每个通道圆孔直径均相等。本专利技术的测试方法如下：(1)将上述水迷宫装置置入水池中，向水池注水，水池水面高度与水迷宮装置高度相同。(2)在水迷宫装置的正上方固定一个摄像头，该摄像头用于采集实验动物动态运动图像，所捕获的视频信号通过图像采集卡与计算机连接并在计算机窗口中显示。(3)安装无线遥控系统，该系统主要由指令发生器、接收控制器、植入式微电极三部分组成。指令发生器由PC上位机、单片机和无线发射芯片组成；接收控制器由单片机、无线接收芯片、刺激器组成；微电极与接收控制器中的刺激器通过导线相连。PC上位机发出控制指令信号，经USB接口芯片转换为TTL信号，由单片机主控芯片对刺激信号进行识别和处理，通过无线发射芯片将信号传送出去。接收端的芯片在获得指令发生器发射的指令信号后，通过单片机主控制器进行指令验证，启动刺激器发出刺激信号，刺激信号通过微电极刺激脑运动神经核团，控制鱼的运动。通过操作PC上位机来设置各种指令参数。(4)将实验鱼进行药浴麻醉，开颅手术，利用脑立体定位仪将微电极植入脑运动功能区，封闭颅孔并固定电极，将接收控制器搭载于实验鱼头部，将实验鱼置于水迷宫装置内。(5)待实验鱼苏醒能够在水迷宫装置中自由游动时，应用无线遥控系统对其进行运动行为控制能力测试的实验。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1、制作简单、成本低廉、使用方便。2、能够更好地观察水生动物的前进、后退、多角度转向的平面运动；通道又分为上下两层，有助于更好地观察水生动物的上浮、下沉的立体运动。3、能够清晰观察到不同的模拟电信号对水生动物机器人运动行为的影响，通过对特定脑神经位点的刺激达到控制动物机器人转向、前进、后退、上浮、下潜的目的，对运动控制效果进行测试和评估，为水生动物机器人运动行为控制能力的测试提供一种新的研究方法。附图说明图1是本专利技术装置的立体示意简图。具体实施方式在图1所示的测试水生动物行为控制能力的水迷宫装置示意图中，本装置为长方体结构，是由四个长方形侧壁1和一个正方形底面2构成的长方体；侧壁和底面材质均为有机玻璃，两个相邻侧壁之间、四个侧壁与底面之间均由粘接剂连接固定；四个侧壁均设有三个圆孔作为通道，允许实验水生动物通过，侧壁的三个圆孔中，一个在上，两个在下，在上的一个为上层通道圆孔3和在下的两个为下层通道圆孔4，上层通道圆孔与两个下层通道圆孔呈等腰三角形布置，上层通道圆孔的圆心在侧壁平面垂直中线上；四个侧壁的4个上层通道圆孔相互呈90°角，四个侧壁的8个下层通道圆孔相互呈45°角。整个装置长为200厘米，宽为200厘米，高为55厘米；圆孔直径为15厘米；上层通道圆孔圆心距侧壁上缘为17.5厘米，距两侧边缘均为100厘米；下层通道圆孔圆心距侧壁下缘为17.5厘米，距两侧边缘分别为58.5厘米和141.5厘米。1、以鲤鱼为例，对其在水迷宫装置中的运动行为控制能力进行测试。(1)实验动物：健康成年鲤鱼，体重1.1kg，体长35.6cm，购于秦皇岛市水产市场。(2)主要试剂：丁香酚(上海医疗器械股份有限公司齿科材料厂，批号201403)、无水乙醇(3)主要仪器设备：本专利技术的双层多通道水迷宫装置、数字显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试水生动物行为控制能力的水迷宫装置，其特征在于：它是由一个正方形底面和四个长方形侧壁构成的长方体；两个相邻侧壁之间、四个侧壁与底面之间均固定连接；四个侧壁均设有三个圆孔作为通道，允许实验水生动物通过，侧壁的三个圆孔中，一个圆孔在上，两个圆孔在下，在上的一个为上层通道圆孔和在下的两个为下层通道圆孔，上层通道圆孔与两个下层通道圆孔呈等腰三角形布置，上层通道圆孔的圆心在侧壁平面垂直中线上；四个侧壁的4个上层通道圆孔相互呈90°角，四个侧壁的8个下层通道圆孔相互呈45°角，每个通道圆孔直径均相等。

【技术特征摘要】
1.一种测试水生动物行为控制能力的水迷宫装置，其特征在于：它是由一
个正方形底面和四个长方形侧壁构成的长方体；两个相邻侧壁之间、四个侧壁
与底面之间均固定连接；四个侧壁均设有三个圆孔作为通道，允许实验水生动
物通过，侧壁的三个圆孔中，一个圆孔在上，两个圆孔在下，在上的一个为上
层通道圆孔和在下的两个为下层通道圆孔，上层通道圆孔与两个下层通道圆孔
呈等腰三角形布置，上层通道圆孔的圆心在侧壁平面垂直中线上；四个侧壁的4
个上层通道圆孔相互呈90°角，四个侧壁的8个下层通道圆孔相互呈45°角，每
个通道圆孔直径均相等。
2.一种水生动物行为控制能力的测试方法，其特征在于：
(1)将权利要求1所述的水迷宫装置置入水池中，向水池注水，水池水面
高度与水迷宮装置高度相同；
(2)在水迷宫装置的正上方固定一个摄像头，该摄像头用于采集实验动物
动态运动图像，所捕获的视频信号通过图像采集卡与计算机连接并在计算机窗
口中显示和记录；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭勇，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13