一种基于观察性恐惧习得的共情神经实验系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于观察性恐惧习得的共情神经实验系统，包括行为学实施装置、视频监控装置、生理信号采集装置、光调控装置以及电信号采集装置，行为学实施装置包括观察性恐惧获得实验箱，实验过程中用于将受害者小鼠以及观察者小鼠置于观察性恐惧获得试验箱内；观察性恐惧获得实验箱，用于对受害者小鼠进行电击；光调控装置，用于对受害者小鼠脑组织的靶区进行特异神经元照射；视频监控装置，用于采集观察者小鼠的行为反应；生理信号采集装置，用于采集观察者小鼠的生理反应；电信号采集装置，用于采集观察者小鼠的活动信号。本发明专利技术的共情神经实验系统可用来评估动物的情绪性共情状态，并结合光遗传技术探究相关的神经环路机制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于行为学
，特别是关于行为学的研究设备，具体的讲是一种基于观察性恐惧习得的共情神经实验系统。
技术介绍
情绪是大脑活动的一个重要产物，在六种基本情绪中恐惧被认为对小鼠生存具有重大意义，小鼠在面对危险时表现出来的一系列心理和生理的反应可以帮助小鼠快速逃离不利环境。而恐惧不仅仅来自于个人的亲身经历，还能通过他人的情绪和行为表现获得，这个过程称为间接情绪感染，也叫做共情。然而在小鼠还有一种现象同样可以复制同伴的行为表现，这种现象叫做模仿。从行为表现上难以区分出共情和模仿，因此一般的行为学装置只是简单的对行为进行读取，是很难确定共情的。电击是一种常见的恶性刺激手段。当给予小鼠一定幅度的电压时，将会产生电流，这种电流达到一定强度会造成小鼠不适甚至厌恶、恐惧等心理和生理反应，在行为上由于厌恶表现出逃避、冻结、飞奔、甩尾等反应，在生理上会出现皮质酮上升、心跳加快等反应。小鼠在面对自己的同伴接收电击等恶性刺激时，自身同样会表现出厌恶反应，但这是由于共情激发自身的恐惧情绪还是只是简单的模仿行为很难通过实验证明。共情的产生依赖于小鼠之间情绪的识别和情感的交流，因此对于共情的神经机制的探究可以解答这种情绪的识别和情感的交流是如何发生的。另外，共情的缺失与一些精神疾病相关，如精神分裂症和自闭症等，同时和一些社会问题也有关联比如留守儿童的情感冷漠等，因此研究共情具有很高的社会意义。现有技术中，一般的实验都是以小鼠直接获得的情绪作为研究对象，对于间接获得的情绪所用的研究手段有限。以直接获得的情绪为研究对象中常用的有条件恐惧行为装置，该装置可以将声音或者环境信息作为非条件刺激结合上足部电击作为条件刺激来研究小鼠对于恶性刺激的条件性恐惧习得。另外是实时位置偏好行为范式，单纯看小鼠直接的自身产生的情绪(恶性或正性)的偏好。间接的情绪获得的研究方案有冰醋酸注射实验，该试验通过给被选为受害者小鼠进行腹部的冰醋酸注射使其产生痛苦和恐惧的行为反应，让目击者小鼠观察，以目击者小鼠作为实验对象，观察它对于同伴遭受痛苦的反应来进行共情的研究。但是这些方式都无法完全满足对于小鼠共情的探究。现有的进行小鼠负面情绪研究的实验装置只针对于自身直接产生的情绪反应，比如抑郁所使用的强迫游泳、焦虑所使用的矿场和高架等。冰醋酸注射作为已有的间接情绪获得的实施方案，对实验小鼠的伤害太大，且该伤害无法量化，难以控制，经常会造成小鼠的意外死亡，并且这种刺激的恢复性很差，对于实验小鼠的创伤过大。已有的实施方案无法进行实时的神经元调控和神经元活动信号探测，即便有也都是相互独立的体系，无法形成一体化的探究方案。已有的技术中没有多方位的指标来判断是否为共情还是简单的行为模仿，因为已有技术仅仅是通过视频获得小鼠行为学的数据结果对行为进行分析来得到小鼠的情绪状态，而行为反应只能作为情绪状态的一个方面，还需要结合生理状态共同进行判断，小鼠在恐惧、焦虑状态下会产生心跳的变化因而加入了生理指标的探测，结合行为学现象更能说明小鼠的情绪状态。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种基于观察性恐惧习得的共情神经实验系统，包括行为学实施装置、视频监控装置、生理信号采集装置、光调控装置以及电信号采集装置，通过在观察性恐惧获得实验箱中通过给予受害者小鼠电击以及特异神经元照射而产生一系列恐惧反应，使目标的观察者小鼠进行观察，通过视频监控装置采集观察者小鼠的行为反应同时由生理信号采集装置测量生理反应，通过电信号采集装置采集观察者小鼠的活动信号，后续可将行为反应、生理反应以及活动信号相结合作为小鼠是否共情以及共情程度的判断指标。本专利技术的目的是，提供一种基于观察性恐惧习得的共情神经实验系统，所述的系统包括行为学实施装置、视频监控装置、生理信号采集装置、光调控装置以及电信号采集装置，其中，所述的行为学实施装置包括观察性恐惧获得实验箱，实验过程中用于将受害者小鼠以及观察者小鼠置于所述观察性恐惧获得试验箱内；所述的观察性恐惧获得实验箱，用于对所述受害者小鼠进行电击；所述的光调控装置，用于对所述受害者小鼠脑组织的靶区进行特异神经元照射；所述的视频监控装置，用于采集所述观察者小鼠在观察所述受害者小鼠时的行为反应；所述的生理信号采集装置，用于采集所述观察者小鼠观察所述受害者小鼠时的生理反应；所述的电信号采集装置，用于采集所述观察者小鼠观察所述受害者小鼠时的活动信号。在本专利技术的优选实施方式中，所述的观察性恐惧获得实验箱包括控制模块、电击模块以及活动模块，其中，所述的控制模块，用于控制电击的发生时间以及强度；所述的电击模块，用于进行电击；所述的活动模块，用于改变所述观察性恐惧获得试验箱的环境。在本专利技术的优选实施方式中，所述的控制模块包括电机控制器以及第一波形发生器，其中，所述的第一波形发生器，用于输出启动信号至所述的电机控制器；所述的电机控制器，用于根据所述的启动信号控制电击的发生时间以及强度。在本专利技术的优选实施方式中，所述的电击模块包括电路板以及电击金属棒组合板。在本专利技术的优选实施方式中，所述的活动模块包括可拆卸箱体以及隔板。在本专利技术的优选实施方式中，所述的可拆卸箱体为方形或圆形或三角形。在本专利技术的优选实施方式中，所述的隔板为毛玻璃或透明玻璃或隔音板。在本专利技术的优选实施方式中，所述的光调控装置包括激光器、第二波形发生器以及光纤，所述的第二波形发生器，用于调节所述激光器的功率、频率、强度以及刺激模式，将激光通过所述光纤刺激脑组织的靶区进行特异神经元照射。在本专利技术的优选实施方式中，所述的视频监控装置包括摄像机以及行为分析单元，其中，所述的摄像机，用于记录所述观察者小鼠在观察所述受害者小鼠时的行为反应；所述的行为分析单元，用于分析所述的行为反应。在本专利技术的优选实施方式中，所述的生理信号采集装置包括心率探测仪以及心率分析单元，其中，所述的心率探测仪，用于采集所述观察者小鼠观察所述受害者小鼠时的心率；所述的心率分析单元，用于分析所述的心率确定出所述观察者小鼠的心理状态。在本专利技术的优选实施方式中，所述的电信号采集装置包括电极以及多通道信号分析单元，其中，所述的电极，用于记录所述观察者小鼠观察所述受害者小鼠时的靶点神经元的活动信号；所述的多通道信号分析单元，用于分析所述的活动状态，得到靶点神经元活动与观察性恐惧获得的行为之间的相关性。本专利技术的有益效果在于，提供了一种基于观察性恐惧习得的共情神经实验系统，通过给被测试仪器输出测试信号，包括行为学实施装置、视频监控装置、生理信号采集装置、光调控装置以及电信号采集装置，通过在观察性恐惧获得实验箱中通过给予受害者小鼠电击以及特异神经元照射而产生一系列恐惧反应，使目标的观察者小鼠进行观察，通过视频监控装置采集观察者小鼠的行为反应同时由生理信号采集装置测量生理反应，通过电信号采集装置采集观察者小鼠的活动信号，后续可将行为反应、生理反应以及活动信号相结合作为小鼠是否共情以及共情程度的判断指标，实现了光刺激分析行为学的变化以及对应的神经元的活动变化，产生了一套不仅从行为学指标读取，同时也能通过生理指标验证，另一方面结合光遗传技术的精确调控神经元活动的优点探究共情的神经环路机制。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于观察性恐惧习得的共情神经实验系统，其特征是，所述的系统包括行为学实施装置、视频监控装置、生理信号采集装置、光调控装置以及电信号采集装置，其中，所述的行为学实施装置包括观察性恐惧获得实验箱，实验过程中用于将受害者小鼠以及观察者小鼠置于所述观察性恐惧获得试验箱内；所述的观察性恐惧获得实验箱，用于对所述受害者小鼠进行电击；所述的光调控装置，用于对所述受害者小鼠脑组织的靶区进行特异神经元照射；所述的视频监控装置，用于采集所述观察者小鼠在观察所述受害者小鼠时的行为反应；所述的生理信号采集装置，用于采集所述观察者小鼠观察所述受害者小鼠时的生理反应；所述的电信号采集装置，用于采集所述观察者小鼠观察所述受害者小鼠时的活动信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于观察性恐惧习得的共情神经实验系统，其特征是，所述的系统包括行为学实施装置、视频监控装置、生理信号采集装置、光调控装置以及电信号采集装置，其中，所述的行为学实施装置包括观察性恐惧获得实验箱，实验过程中用于将受害者小鼠以及观察者小鼠置于所述观察性恐惧获得试验箱内；所述的观察性恐惧获得实验箱，用于对所述受害者小鼠进行电击；所述的光调控装置，用于对所述受害者小鼠脑组织的靶区进行特异神经元照射；所述的视频监控装置，用于采集所述观察者小鼠在观察所述受害者小鼠时的行为反应；所述的生理信号采集装置，用于采集所述观察者小鼠观察所述受害者小鼠时的生理反应；所述的电信号采集装置，用于采集所述观察者小鼠观察所述受害者小鼠时的活动信号。2.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的观察性恐惧获得实验箱包括控制模块、电击模块以及活动模块，其中，所述的控制模块，用于控制电击的发生时间以及强度；所述的电击模块，用于进行电击；所述的活动模块，用于改变所述观察性恐惧获得试验箱的环境。3.根据权利要求2所述的系统，其特征是，所述的控制模块包括电机控制器以及第一波形发生器，其中，所述的第一波形发生器，用于输出启动信号至所述的电机控制器；所述的电机控制器，用于根据所述的启动信号控制电击的发生时间以及强度。4.根据权利要求2所述的系统，其特征是，所述的电击模块包括电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立平，周春然，周政，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44