本发明专利技术设计一个能够用于控制多组训练单元的果蝇嗅觉学习记忆训练系统，同时让每一组训练单元独立地建立气味和电击的关联。该系统包括独立控制芯片、硬件控制中心、电刺激器、独立开关和控制软件，可由独立开关直接向硬件控制中心发出预先设定好的程序，也可通过控制软件的设定，向硬件控制中心发出控制程序；硬件控制中心可控制多个独立控制芯片所连接的气流和/或电刺激器阀门的开关。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种研究昆虫实验行为的装置，尤其是一种研究果蝇嗅觉学习记忆训练的装置。
技术介绍
果蝇等昆虫在神经科学的多个领域起到了重要的作用，特别是与学习记忆相关的认知科学领域。由于果蝇具有敏锐的嗅觉和基于嗅觉的学习记忆模式，早在20世纪70年代，就有Benzer及其学生Quinn设计了果蝇嗅觉电击逃避系统，发现了测量果蝇嗅觉记忆的方法。20世纪80年代，Quinn和其学生Tully对训练方法进行了改进，将果蝇嗅觉记忆的结果定量化。Quinn和Tully等人建立嗅觉记忆定量化方法遵循经典的巴普洛夫条件反射原理，即利用果蝇T型迷宫，建立条件信号(气味)与非条件信号(电击)的关联。训练阶段，放入管道的果蝇，在受到惩罚性信号(电击)的同时，闻到甲气味；休息一小段时间后，让果蝇不接受惩罚性条件信号的同时，闻到乙气味。因此，如果在测试阶段让果蝇在甲乙气体中进行选择，记住甲气体与电击关联的果蝇，会选择乙气体(逃避甲气体)。计算作出正确选择果蝇的百分比，就可以得到这群果蝇的记忆力指标(学习指数)。上述方法由研究人员手工实现，但长时间手工操作容易产生失误，且无法同时操作多个训练系统。为此，Tully等人改进了该手动系统，制作了自动化训练系统，用计算机软件同时控制多个训练单元。但是，该系统是通过模拟电路实现的，响应速度较慢(需延迟I?3秒)，而且系统不够稳定，有时候会出现未能给予电击的故障。此外，该系统只能通过一台计算机进行控制，没有为单个训练单元提供物理开关，安全性不够，也无法充分发挥该系统可以同时控制多个训练系统的优点。此外，由于该系统仅有西文版本，给日常操作带来了较大困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一个能够用于控制多组训练单元的果蝇嗅觉学习记忆训练系统，使得每一组训练单元均可以独立地建立气味和电击的关联，并在系统故障时及时给出指示信号。本专利技术的技术方案是，所述果蝇嗅觉学习记忆训练系统，包括独立控制芯片、硬件控制中心、电刺激器、独立开关和控制软件。可由独立开关直接向硬件控制中心发出预先设定好的程序，也可通过控制软件的设定，向硬件控制中心发出控制程序；硬件控制中心可控制多个独立控制芯片所连接的气流和/或电刺激器阀门的开关。所述硬件控制中心是本专利技术的核心部件，由独立开关信号处理单元、阀门控制信号输出单元和电压切换芯片构成。阀门控制信号输出单元可接受独立开关的信号并运行预先软件设定好的训练程序，也可接受软件的信号运行软件设定的训练程序。训练程序能在指定时间点(精确到秒)同时向多个独立控制芯片发出电压信号，打开训练单元上的气流阀门和/或电刺激器的阀门。电压切换芯片则能够在启动阀门后很快(I秒内)将电压降低一半，实现降低能耗的作用。所述训练单元为本公司研发，已经申请专利保护。所述电刺激器为市售产品，可将交流电转换为的直流电方波，并可根据需要调整方波的脉冲时间；所述控制软件为本公司研发，已进行软件备案；所述独立开关为市售产品，能够控制电路的通断。特别地，独立开关可与硬件控制中心分开放置，使得操作者只需接触独立开关即可开启预先设定好的控制程序，防止误操作。本专利技术所述的果蝇嗅觉学习记忆训练系统，实现了对多组训练单元的同时独立控制，对故障的实时监测，以及采用独立开关控制训练程序的开启。所采用的电路为数字电路，可以减少故障的产生；所用元件价格低廉。【附图说明】下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术的原理示意图。图2为本专利技术硬件控制中心的实施例。图注:101室内控制信号处理单元；102阀门控制信号输出单元；103电压切换芯片;104供电系统。【具体实施方式】为了使本专利技术的上述目的特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图，对本专利技术的原理及具体实施方案作出详细说明。参见图1，该图为本专利技术的原理示意图。所述果蝇嗅觉记忆学习系统，包括独立控制芯片、硬件控制中心、电刺激器、独立开关和控制软件。每个独立控制芯片上装有4组电动阀门，包括3组气味阀门，以及I组电刺激阀门。每个阀门在接收到24V电压时打开，打开后只要电压不小于12V就可以维持开启状态。此外，独立控制芯片能检测短路等异常状态，点亮短路反馈灯同时降低训练单元内部电压，以保护电路。硬件控制中心能在指定时刻(精确到秒)给予多组独立控制芯片不同的电压，同时开启特定气味和电刺激，即进行“训练”。为了实现短时程记忆或者长时程记忆，硬件控制中心可在数分钟或数小时内连续控制特定独立控制芯片上阀门的电压，这称为“训练程序”。可以由计算机软件设定新的训练程序，或由独立开关运行预先设好的训练程序。硬件控制中心及电刺激器，通过集线器，与训练单元相连接。参见图2，该图为本专利技术的硬件控制中心的实施示意图。所述101室内控制信号处理单元，用于接收独立开关输出的信号并进行处理。其包括一个BZA100静电防护瞬态电压抑制器，用于保护整个电路系统；一个STM32F1025RxT32位ARM Cortex微控制器，作为主CPU，用于对输入的信号进行处理。之后，将所处理的的信号，通过MAX3221 RS-232线路驱动器转换为串口信号，输入至102阀门信号控制单元。所述102阀门控制信号输出单元，用于接收电脑或101室内控制信号处理单元输出的信号，并将该信号传输至独立控制芯片，用于控制室内的训练单元。其包括一个ALTERAEPM1270T144复杂可编程逻辑器件，作为信号处理及转换的核心部件。计算机控制程序，或者通过101室内控制信号单元处理完的信号，通过MAX3221 RS-232线路驱动器，传入ALTERA EPM1270T144复杂可编程逻辑器件。之后，经由ALTERA EPM1270T144复杂可编程逻辑器件处理的信号，通过ULN2803A达林顿晶体管阵列，用于调整训练单元各继电器的工作状态。所述103电压切换换芯片，采用RC电路分压的方式，对训练单元各继电器的电压进行调整。所述104供电系统，包括一个24V直流电源，及一个LM2574M-3.3稳压降压器。24V直流电源负责将220V交流电转换为24V直流电，分别提供给LM2574M-3.3稳压降压器，用以给101室内控制信号处理单元及102阀门控制信号输出单元的主CPU提供3.3V电源；以及ULN2803A达林顿晶体管阵列，用以提供控制阀门所需的24V直流电。需要说明的是，本专利技术所述各电气元件，在实现本专利技术所述功能前提下可选择其他型号。【主权项】1.一种用于果蝇嗅觉学习记忆训练装置，包括硬件控制中心、独立控制芯片、电刺激器、独立开关、控制软件和短路反馈灯组成，其特征在于，硬件控制中心可接受独立开关的信号并运行软件预先设定的训练程序，也可接受控制软件的信号运行软件设定的训练程序，在指定时刻(精确到秒)给予多组独立控制芯片不同的电压信号，启动独立控制芯片连接的气流和/或电刺激器阀门，且在启动阀门后通过电压切换芯片很快(I秒内)将电压降低一半。【专利摘要】本专利技术设计一个能够用于控制多组训练单元的果蝇嗅觉学习记忆训练系统，同时让每一组训练单元独立地建立气味和电击的关联。该系统包括独立控制芯片、硬件控制中心、电刺激器、独立开关和控制软件，可由独立开关直接向硬件控制中心发出预先设定好的程序，也可通过控制软件的设定，向硬件控制中心发出控本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于果蝇嗅觉学习记忆训练装置，包括硬件控制中心、独立控制芯片、电刺激器、独立开关、控制软件和短路反馈灯组成，其特征在于，硬件控制中心可接受独立开关的信号并运行软件预先设定的训练程序，也可接受控制软件的信号运行软件设定的训练程序，在指定时刻（精确到秒）给予多组独立控制芯片不同的电压信号，启动独立控制芯片连接的气流和/或电刺激器阀门，且在启动阀门后通过电压切换芯片很快（1秒内）将电压降低一半。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陶埜，马伟伟，
申请(专利权)人：苏州卓凯生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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