【技术实现步骤摘要】
用于研究小动物感知与应对的神经行为学评估系统
[0001]本专利技术属于神经行为学实验
，具体涉及一种用于研究小动物感知与应对的神经行为学评估系统。
技术介绍
[0002]动物行为学主要侧重于科学和客观的研究自然状态下的动物行为，研究对象包括动物的沟通行为、情绪表达、学习行为、社交行为、繁殖行为等。而神经行为学是在动物行为学的基础上更进一步了解动物行为背后的神经机制，结构和功能的差异。据了解，目前使用比较成熟的神经行为学实验平台主要有旷场实验，Morris水迷宫实验，Barnes迷宫，高架十字迷宫等。这些神经行为学平台主要用于测试动物情绪表达以及社交行为。
[0003]但对动物而言，生存永远是第一要务，而捕食行为和防御行为恰恰是动物生存过程中最重要的两个行为，它们都是一种成熟的本能行为，具有特定的动作序列，在实验室环境中可以很容易的再现，且这些行为在相同条件下是非常典型的，但在治疗或者替代刺激中是非常灵活的，这使得它们非常适合解决神经元活动如何驱动复杂行为这一基本问题，更具体的，在感知与应对过程中神经元如何活动
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于研究小动物感知与应对的神经行为学评估平台，其特征在于，包括：承重桌架（1）；滑轨模组（8），其设置于承重桌架（1）上，包括第一滑轨（801）、第二滑轨（802）和第三滑轨（803），所述第二滑轨（802）和第三滑轨（803）相平行间隔设置，且第二滑轨（802）和第三滑轨（803）通过联动杆（7）连接，所述第一滑轨（801）的两端分别固定在第二滑轨（802）和第三滑轨（803）上；伺服电机组，其包括第一伺服电机（15）和第二伺服电机（12），所述第一伺服电机（15）的输出轴与第一滑轨（801）连接，用于驱动第一滑轨（801）运行；所述第二伺服电机（12）的输出轴通过联动杆（7）与第二滑轨（802）和第三滑轨（803）连接，用于驱动第二滑轨（802）和第三滑轨（803）运动；滑轨载物台（11），其安装在第一滑轨（801）上，在第一伺服电机（15）的驱动下，所述滑轨载物台（11）能沿着第一滑轨（801）移动，在第二伺服电机（12）的驱动下，第一滑轨（801）能沿着第二滑轨（802）和第三滑轨（803）移动；支撑架（17），其横跨于承重桌架（1），并与承重桌架（1）之间无接触；小动物活动仓（19），其设置于支撑架（17）上；角色模拟模块，用于模拟捕食者和被捕食者，其包括第一磁铁（16）和第二磁铁（21），所述第一磁铁（16）置于滑轨载物台（11）上，第二磁铁（21）置于小动物活动仓（19）的底板上，第二磁铁（21）通过磁力与第一磁铁（16）形成连接，第一磁铁（16）移动的同时能带动第二磁铁（21）同步移动；摄像头（25），设置在小动物活动仓（19）的上方，用于记录小动物活动仓（19）内的情景画面；数据分析及控制模块，其分别与伺服电机组和摄像头（25）连接，用于对摄像头（25）记录的情景画面进行处理，识别出小动物和角色模拟模块之间的距离，并控制角色模拟模块模拟捕食者和被捕食者，同时记录小动物和角色模拟模块的运动参数。2.根据权利要求1所述的用于研究小动物感知与应对的神经行为学评估平台，其特征在于：所述数据分析及控制模块使用OpenCV逐帧接收来自摄像头（25）的画面，每接收一帧图像调用函数进行处理，具体为：对图像进行颜色模型的转换，即从RGB转为HSV色域；根据所检测目标物在HSV色域的颜色范围，获取目标物颜色的掩膜，其中，所述目标物体包括小动物和角色模拟模块模拟的社会角色；对目标物颜色的掩膜图像进行中值滤波，得到轮廓边界更为清晰的目标物掩膜图像；通过OpenCV执行轮廓检测函数，得到目标物的轮廓，并找到一个最小的矩形框住目标物的轮廓，且返回该矩形四个角的坐标信息，通过计算得到目标物的重心坐标；每帧图像能同时获取多个目标物的重心坐标，通过计算获得目标物之间的距离信息；通过对每帧图像进行处理，得到一条连续的坐标信息，并显示目标物的运动轨迹；根据摄像头（25）的帧率得到每帧图像的处理时间，根据相邻两帧图像中目标物移动的距离，计算出每两帧图像之间目标物的瞬时速度；对每两帧图像之间目标物移动的距离进行求和，得到目标物移动的总距离。3.根据权利要求2所述的用于研究小动物感知与应对的神经行为学评估平台，其特征
在于：所述小动物和角色模拟模块的运动参数包括：小动物轮廓及重心坐标、角色模拟模块的轮廓及重心坐标、小动物移动轨迹、角色模拟模块的移动轨迹、小动物实时移动速度、角色模拟模块的实时移动速度、小动物与角色模拟模块的之间的实际距离、小动物移动总距离、角色模拟模块移动总距离。4.根据权利要求3所述的用于研究小动物感知与应对的神经行为学评估平台，其特征在于：所述控制角色模拟模块模拟捕食者，具体为：根据小动物和角色模拟模块模拟的社会角色的坐标信息，计算出每帧图像下小动物和社会角色之间的距离，当小动物和社会角色之间的距离大于第一预设距离，则认为小动物和社会角色之间处于安全距离，控制社会角色静止不动，表示没有发现小动物；当小动物和社会角色之间的距离处于第二预设距离至第一预设距离之间时，则认为小动物进入社会角色的预警范围，则控制社会角色对小动物进行追猎；当小动物和社会角色之间的距离小于第二预设距离时，则认为社会角色捕捉到了小动物，控制社会角色静止不动，并给与小动物一次伤害刺激，其中，所述第一预设距离大于第二预设距离。5.根据权利要求4所述的用于研究小动物感知与应对的神经行为学评估平台，其特征在于：所述控制社会角色对小动物进行追猎，具体为：将小动物活动仓（19）的底面划分为9个区域，分别为左上，上方，右上，右方，右下，下方，左下，左方以及中间区域；以社会角色所在坐标为原点建立直角坐标系，判断小动物处于社会角色为原点的直角坐标系的哪一象限，并根据小动物所处象限方位控制伺服电机按照预设速度沿着该象限方位的对角线进行运动，以模拟社会角色对小动物的追猎。6.根据权利要求5所述的用于研究小动物感知与应对的神经行为学评估平台，其特征在于：所述控制角色模拟模块模拟被捕食者，具体为：根据小动物和角色模拟模块模拟的社会角色的坐标信息，计算出每帧图像下小动物和社会角色之间的距离，当小动物和社会角色之间的距离大于第一预设距离，则认为小动物和社会角色之间处于安全距离，控制社会角色静止不动，表示没有发现小动物；当小动物和社会角色之间的距离处于第二预设距离至第一预设距离之间时，则认为小动物进入社会角色的预警范围，则需要控制社会角色对小动物进行逃避；当小动物和社会角色之间的距离小于第二预设...
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