视觉信息导向的空间记忆行为训练系统技术方案

本发明专利技术提供一种视觉信息导向的空间记忆行为训练系统，包括迷宫，与迷宫固定连接且可旋转的支架，用于主控及数据获取和分析的包括控制器、工业相机、第一至第三给食器在内的动物行为分析装置，迷宫包括由底板、显示器和3块边框板构成的上端开口的方形箱体以及设于方形箱体内的2个凸台，由2个凸台与方形箱体构成的起始臂、第一和第二决策臂、第一和第二返回臂，以及在5个臂内各设1扇的升降式自动门，迷宫内设有实验动物起点区、决策区和奖赏区，实验时起始臂、第一和第二决策臂呈现不同视觉提示。本发明专利技术使用时能在动物空间导向中有效分离空间信息和视觉信息的作用，最大限度降低人为因素干扰，减少动物往返活动带来的过多额外干扰信息。

Visual information oriented spatial memory behavior training system

【技术实现步骤摘要】
视觉信息导向的空间记忆行为训练系统
本专利技术涉及动物空间记忆行为训练装置，具体涉及一种视觉信息导向的空间记忆行为训练系统。
技术介绍
空间认知能力在人类日常生活中发挥着重要的作用，如寻找路线、定位地点及目标、使用地图导航等，是在环境中独立活动的必要条件。很多精神疾病都伴随着空间认知能力的下降，比如精神分裂症、阿尔兹海默征和帕金森综合征等。因此基于啮齿动物研究空间导向功能的基础研究十分重要。啮齿动物的空间记忆功能是其重要认知功能之一，且能被科学定量测量，因此通常被作为基础研究的切入点。目前此类研究主要利用根据神经科学和心理学理论范式设计的硬件装置，并且利用小鼠具有转基因品系繁多、光遗传和电生理技术成熟、空间位置感觉为其优势感觉且可依赖视觉提示进行空间定位等优势，使用小鼠作为模式动物进行训练和实验，并在最后对训练采集的数据进行事后分析处理。目前，此类训练研究实验所用的装置主要有两类，基于动物视觉依赖导向范式或基于动物空间依赖导向范式相应设计的训练装置或系统。所谓视觉依赖导向范式，是指动物在训练过程中仅需依赖视觉信息（无需记住空间信息）以完成空间方向选择的训练模式；空间依赖导向范式，是指动物在训练过程中强调空间信息在空间导向中的作用，需要动物依赖空间信息（记住最近一次选择的方向）进行方向选择的训练模式。目前常见的动物空间记忆行为训练装置要么是基于单一的视觉依赖导向范式相应设计，要么是基于单一的空间依赖导向范式相应设计（如公布号为CN111685049A的中国专利文献所公开的训练装置），其普遍存在的问题是：其一，需要采用2套装置分别对动物进行视觉依赖范式和空间依赖范式的空间记忆行为训练，增加设备成本，实验操作麻烦，且不利于对动物视觉信息导向的空间记忆神经机制的进一步研究；其二，现有的训练装置由于结构所限，实验过程中人为干扰因素较多，并且一般需要动物原路返回至起点，给小鼠增加了过多的额外干扰信息，从而影响训练的成功率和训练效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对现有技术中存在的问题，提供一种视觉信息导向的空间记忆行为训练系统，该系统使用时一套系统能够满足对同一类动物进行视觉依赖范式和空间依赖范式训练需要，能在动物空间导向中有效分离空间信息和视觉信息的作用，且能最大限度地降低人为干扰因素，动物在实险中不能原路返回避免动物往返活动带来的过多额外干扰信息，从而能够提高训练的成功率和训练效率。本专利技术的技术方案是：本专利技术的视觉信息导向的空间记忆行为训练系统，包括迷宫和动物行为分析装置，上述动物行为分析装置包括用于主控和数据分析的控制器，设于上述迷宫上用于视频监测并与控制器电连接的工业相机，设于上述迷宫上用于放发奖励食物且分别与控制器电连接的第一、第二和第三给食器，其结构特点是：上述迷宫包括由底板、显示器和3块边框板构成的底部及四周封闭而上端开口的方形箱体，在上述方形箱体内呈镜像设置的2个凸台，由上述2个凸台与方形箱体构成的起始臂、第一和第二决策臂、第一和第二返回臂，与控制器电连接可升降地设于底板上且使用时可控制相应臂通断的起始臂自动门、第一和第二决策臂自动门、第一和第二返回臂自动门；起始臂与第一决策臂和第二决策臂连通交汇的区域构成使用时实验动物的决策区；第一决策臂与第一返回臂连通交汇的区域以及第二决策臂与第二返回臂连通交汇的区域分别构成一个使用时实验动物的奖赏区；迷宫内由起始臂自动门与第一和第二返回臂自动门包围而成的区域构成使用时实验动物的起点区。进一步的方案是：上述起始臂为设有作为视觉提示信息的固定图案的臂；第一和第二决策臂为使用时能够呈现相互不同的图案且呈现的图案均不同于起始臂图案的臂。进一步的方案是：上述迷宫的底板和3块边框板均为长方形的板体件，3块边框板在底板的前端、左端和右端各固定设置1块并向上突出，其中位于左右两侧的2块边框板的后部设有左右向贯通的给食器安装开口，显示器固定设于底板的后端上方，显示器的左右两端各与1块边框板的后端相接，从而由底板、3块边框板和显示器构成上述迷宫的方形箱体；上述工业相机固定设于显示器的中部上方且工业相机具有的镜头朝向上述起始臂，上述第一给食器和第二给食器分别固定设于左右两侧的边框板上，且通过边框板的给食器安装开口相应与1个上述的奖赏区相通。进一步的方案是：上述凸台为由外侧板、内侧板、左右两端分别与上述外侧板和内侧板的前端固定连接的前板、左右两端分别与上述外侧板和内侧板的后端固定连接的后衬板、左右两端分别与上述外侧板和内侧板的后端固定连接且下端与上述后衬板的上端固定连接的平面镜以及与外侧板、内侧板、前板和平面镜各自的上端固定连接顶板包围而成的中空结构件；凸台由其底端与底板的上端面固定连接；且内侧板以与底板垂直且与左右侧的边框板平行的方式设置；后衬板和平面镜均以与显示器平行相对的方式设置。进一步的方案是：上述凸台的外侧板和前板均以各自的外端面与迷宫的底板的上端面之间的夹角为105度角的方式倾斜设置，上述2个凸台中的1个凸台的内侧板的前部设有左右向贯通的给食器安装开口，相应地该凸台的顶板上设有可开合的补料门；上述第三给食器固定设于该凸台内且通过其内侧板的食器安装开口与上述的起点区相通。进一步的方案是：上述凸台的外侧板和前板均为外端面呈黑色的亚克力板；凸台的内侧板为外端面上设有图案的亚克力板；凸台的后衬板为外端面呈白色的亚克力板；上述迷宫的底板为上端面呈白色的亚克力板，3块边框板均为内端面呈黑色的亚克力板。进一步的方案是：上述2个凸台在底板上相对于底板左右向的中轴线所在的平面分左右呈镜像设置；上述起始臂由2个凸台的内侧板的外端面以及位于2块内侧板之间的底板11的上端面构成；第一决策臂由位于左侧的凸台的后衬板和平面镜与显示器的前端面以及位于后衬板和显示器之间的迷宫的底板的上端面构成；第二决策臂由位于右侧的凸台的后衬板和平面镜与显示器的前端面以及位于右侧的凸台的后衬板和显示器之间的迷宫的底板的上端面构成；第一返回臂由位于左侧的凸台的外侧板和前板的外端面与位于左侧和前侧的边框板的内端面以及底板的上端面构成；第二返回臂由位于右侧的凸台的外侧板和前板的外端面与位于右侧和前侧的边框板的内端面以及底板的上端面构成。进一步的方案是：上述迷宫的底板的长宽尺寸为78cm×52cm，边框板的高度尺寸为20cm；凸台的后衬板的高度为3cm；上述起始臂、第一和第二决策臂、第一和第二返回臂各自的底部宽度均为6cm。进一步的方案是：上述迷宫的各自动门的最大上升高度为15cm，起始臂自动门在起始臂内以位于第三给食器的后端且与位于前侧的边框板间的距离为16cm的方式设置；第一决策臂自动门和第二决策臂自动门相应与位于左右两侧的边框板间的距离为20cm；第一返回臂自动门和第二返回臂自动门分别与起始臂的左右向中心线间的距离为7cm。进一步的方案还有：上述的视觉信息导向的空间记忆行为训练系统还包括支架，上述支架包括4根底梁、4根竖梁和4个万向轮；上述4根底梁固定连接构成一个方形框架结构，4根竖梁在上述方形框架结构的四个角部垂直向上各固定设置1根；4根竖梁的上端分别与上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种视觉信息导向的空间记忆行为训练系统，包括迷宫和动物行为分析装置，所述动物行为分析装置包括用于主控和数据分析的控制器，设于所述迷宫上用于视频监测并与控制器电连接的工业相机，设于所述迷宫上用于放发奖励食物且分别与控制器电连接的第一、第二和第三给食器，其特征在于：所述迷宫包括由底板、显示器和3块边框板构成的底部及四周封闭而上端开口的方形箱体，在所述方形箱体内呈镜像设置的2个凸台，由所述2个凸台与方形箱体构成的起始臂、第一和第二决策臂、第一和第二返回臂，与控制器电连接可升降地设于底板上且使用时可控制相应臂通断的起始臂自动门、第一和第二决策臂自动门、第一和第二返回臂自动门；起始臂与第一决策臂和第二决策臂连通交汇的区域构成使用时实验动物的决策区；第一决策臂与第一返回臂连通交汇的区域以及第二决策臂与第二返回臂连通交汇的区域分别构成一个奖赏区；迷宫内由起始臂自动门与第一和第二返回臂自动门包围而成的区域构成起点区。/n

【技术特征摘要】
1.一种视觉信息导向的空间记忆行为训练系统，包括迷宫和动物行为分析装置，所述动物行为分析装置包括用于主控和数据分析的控制器，设于所述迷宫上用于视频监测并与控制器电连接的工业相机，设于所述迷宫上用于放发奖励食物且分别与控制器电连接的第一、第二和第三给食器，其特征在于：所述迷宫包括由底板、显示器和3块边框板构成的底部及四周封闭而上端开口的方形箱体，在所述方形箱体内呈镜像设置的2个凸台，由所述2个凸台与方形箱体构成的起始臂、第一和第二决策臂、第一和第二返回臂，与控制器电连接可升降地设于底板上且使用时可控制相应臂通断的起始臂自动门、第一和第二决策臂自动门、第一和第二返回臂自动门；起始臂与第一决策臂和第二决策臂连通交汇的区域构成使用时实验动物的决策区；第一决策臂与第一返回臂连通交汇的区域以及第二决策臂与第二返回臂连通交汇的区域分别构成一个奖赏区；迷宫内由起始臂自动门与第一和第二返回臂自动门包围而成的区域构成起点区。


2.根据权利要求1所述的视觉信息导向的空间记忆行为训练系统，其特征在于：所述起始臂为设有作为视觉提示信息的固定图案的臂；第一和第二决策臂为使用时能够呈现相互不同的图案且呈现的图案均不同于起始臂图案的臂。


3.述迷宫的底板和3块边框板均为长方形的板体件，3块边框板在底板的前端、左端和右端各固定设置1块并向上突出，其中位于左右两侧的2块边框板的后部设有左右向贯通的给食器安装开口，显示器固定设于底板的后端上方，显示器的左右两端各与1块边框板的后端相接，从而由底板、3块边框板和显示器构成所述迷宫的方形箱体；所述工业相机固定设于显示器的中部上方且工业相机具有的镜头朝向所述起始臂，所述第一给食器和第二给食器分别固定设于左右两侧的边框板上，且通过边框板的给食器安装开口相应与1个所述的奖赏区相通。


4.根据权利要求3所述的视觉信息导向的空间记忆行为训练系统，其特征在于：所述凸台为由外侧板、内侧板、左右两端分别与所述外侧板和内侧板的前端固定连接的前板、左右两端分别与所述外侧板和内侧板的后端固定连接的后衬板、左右两端分别与所述外侧板和内侧板的后端固定连接且下端与所述后衬板的上端固定连接的平面镜以及与外侧板、内侧板、前板和平面镜各自的上端固定连接顶板包围而成的中空结构件；凸台由其底端与底板的上端面固定连接；且内侧板以与底板垂直且与左右侧的边框板平行的方式设置；后衬板和平面镜均以与显示器平行相对的方式设置。


5.根据权利要求4所述的视觉信息导向的空间记忆行为训练系统，其特征在于：所述凸台的外侧板和前板均以各自的外端面与迷宫的底板的上端面之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖晓，刘子悦，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31