【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及动物实验装置，具体提供了一种基于arduino的大小鼠学习记忆操作箱。
技术介绍
1、人类的大脑皮质用于存储长期记忆，然而大脑皮质的存储空间有限。为了更好的利用有限空间，海马体从大脑皮质的各个部分接收输入(来自已经将信息加工了许多的次级或三级感觉区)，判断信息价值，再将其输出传送到脑的不同部位，因此海马体的损伤能引起记忆丢失以及记忆的储存问题，并且海马体将将短期(工作)记忆进行巩固进而转换成长期(参考)记忆的能力也会降低。海马体也和其它疾病如癫痫症、精神分裂症、短暂性整体遗忘症和创伤后压力症等有紧密关连。其中，认知障碍症和其它形式的痴呆症已证明会影响和破坏大脑中海马体的功能。此外，由russell w.chan，alex tl leong等人进行的啮齿动物实验表明，海马体的低频活动可以驱动大脑皮层的全脑功能连接并增强感觉反应，即海马体的低频活动可以驱动大脑皮层不同区域之间的功能整合，并增强视觉，听觉和触觉的响应能力。因此，结合视觉、听觉检测大小鼠的短期、长期记忆提供了一种用于评价大小鼠学习记忆能力的新方法。
2、大小鼠作为一种模式生物被广泛地用于脑高级功能及神经科学的研究中。目前，动物行为学评估在神经科学的多个领域应用广泛，特别是在认知功能障碍相关疾病的动物模型评估、生理机制研究等方面发挥着重要的作用。认知功能障碍通常表现为学习记忆能力受损，因此，大多行为学实验用于评估学习记忆能力，包括对工作记忆和参考记忆的评估。工作记忆是指短期记忆和对信息的处理；参考记忆则是指一种长期的记忆或习惯,比工作记忆持续时间
3、商业操作箱可以自动完成动物行为实验，减轻实验者的劳动负担。然而，商业操作箱价格十分昂贵，难以大量引入实验室。arduino微控制器的出现解决了这个问题。arduino微控制器是理想的实验室工具，因为它们无需计算机接口即可在毫秒时间尺度上接收和传输信号。arduino程序时使用arduino集成开发环境(ide)编写的，用户可以通过通用串行总线(usb)从计算机上传程序至arduino。多种传感器和模块化电路板可插入arduino上以扩展其功能，因此，用户可以根据自己的需求设计硬件，灵活地实现不同的功能。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于arduino的大小鼠学习记忆操作箱，以实现大小鼠在学习记忆训练过程中的自动化检测，以及大小鼠学习记忆能力的精准评估。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种大小鼠学习记忆操作箱，包括黑色不透明箱体、隔板和投食器组成，箱体分为nose-poke任务空间和go/no-go任务空间。大小鼠学习记忆操作箱包括：arduino微控制器、无源蜂鸣器、不同颜色的led灯、红外探测器、步进电机、红外断束传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、音频播放器、电机屏蔽罩及数据记录模块；
4、无源蜂鸣器作为go/no-go任务中的no-go信号，led灯作为go/no-go任务中的go信号以及nose-poke任务中的指示灯，红外探测器检测大小鼠是否经过，步进电机控制食物奖励掉落，红外断束传感器检测大小鼠触碰指定孔，温度、湿度、气压传感器用于检测环境状态，电机屏蔽罩控制步进电机，数据记录模块记录训练期间各元件的状态变化至sd卡上；
5、arduino微控制器连接至计算机，并控制上述功能元件。
6、作为学习记忆操作箱的优选技术方案，箱体具有顶部开口。
7、作为学习记忆操作箱的优选技术方案，nose-poke任务空间和go/no-go任务空间由一块黑色隔板隔开。
8、作为学习记忆操作箱的优选技术方案，箱体内设有滑动轨道，黑色隔板可灵活插入取出。
9、作为学习记忆操作箱的优选技术方案，投食器装置包括：上圆盘、下圆盘、pvc管、步进电机；
10、上圆盘设有八个小孔，一个突起圆柱，小孔均匀绕圆柱一周；
11、下圆盘设有一个小孔、一个大孔，下圆盘的小孔直径与上圆盘的小孔一致且可重合，大圆盘的圆柱可插入下圆盘的大孔中；
12、pvc管固定在下圆盘的小孔下方，并插入箱体内部；
13、步进电机控制上圆盘转动，下圆盘不动。
14、作为学习记忆操作箱的优选技术方案，nose-poke任务空间可执行短期和长期两种训练模式。
15、作为学习记忆操作箱的优选技术方案，go/no-go任务空间可执行长期训练模式。
16、作为学习记忆操作箱的优选技术方案，nose-poke短期训练装置包括：三个红外断束传感器、对应的三个红色led灯、投食器；
17、三个红色led灯作为视觉信号灯传送视觉信号；三个红外断束传感器接收大小鼠鼻子戳孔的信号，将信号传送给arduino微控制器，并通过数据记录模块记录；投食器作为任务奖励装置，用于传送饲料颗粒。
18、作为学习记忆操作箱的优选技术方案，go/no-go长期训练装置包括：无源蜂鸣器、绿色led灯、红外探测器；
19、作为学习记忆操作箱的优选技术方案，温度、湿度、气压传感器用于检测环境状态，确定每次实验过程中的环境条件是否一致。
20、无源蜂鸣器作为no-go信号；绿色led灯作为go信号；红外探测器检测大小鼠是否经过，并将检测结果发送给arduino微控制器，通过数据记录模块记录。
21、作为学习记忆操作箱的优选技术方案，操作箱的所有功能元件执行nose-poke短期、长期训练以及go/no-go长期训练，并由arduino微控制器进行功能控制；arduino微控制器接收到信号后，利用数据记录模块将信号存储至csv文件。
22、本专利技术的有益效果：
23、1.本专利技术提供的该学习记忆操作箱在进行实验时，可根据任务的需要在不同任务空间进行，同时适用于不同性别的大鼠、小鼠。通过本专利技术可以实现大小鼠在学习记忆训练过程中的自动化检测，以及大小鼠学习记忆能力的精准评估。
24、2.同时，本专利技术还提供了环境检测功能，以确定每次实验过程中的环境条件是否一致，从而排除环境变化带来的干扰。
25、3.本专利技术可适用于多种认知障碍症和其它形式的痴呆症疾病模型的大小鼠学习记忆能力检测，可以自动、客观地记录被测动物的学习记忆表现，并且实现系统地分析评估。
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1.一种基于Arduino的大小鼠学习记忆操作箱，其特征在于，包括黑色不透明箱体、隔板和投食器组成；所述箱体呈T型结构，所述隔板设置于所述箱体内部，并将所述箱体分为两个独立的空间，分别为Nose-Poke任务空间和Go/No-Go任务空间；所述投食器位于箱体外侧，并通过PVC管连至箱体内部；所述大小鼠学习记忆操作箱的箱壁上设有多尺寸的孔，用于放置多种功能元件，功能元件包括：Arduino微控制器、无源蜂鸣器、不同颜色的LED灯、红外探测器、步进电机、红外断束传感器、音频播放器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、电机屏蔽罩及数据记录模块；
2.根据权利要求1所述的大小鼠学习记忆操作箱，其特征在于，所述Nose-Poke任务空间和Go/No-Go任务空间通过一块黑色隔板隔开；所述箱体内设有滑动轨道，所述黑色隔板可灵活插入取出。
3.根据权利要求1所述的大小鼠学习记忆操作箱，其特征在于，所述投食器装置包括：上圆盘、下圆盘、PVC管、步进电机；
4.根据权利要求1所述的大小鼠学习记忆操作箱，其特征在于，所述Nose-Poke任务空间执行短期和长期两种
5.根据权利要求1所述的大小鼠学习记忆操作箱，其特征在于，所述Go/No-Go任务空间执行长期训练模式；
6.根据权利要求1所述的大小鼠学习记忆操作箱，其特征在于，所述温度、湿度、气压传感器用于检测环境状态，确定每次实验过程中的环境条件是否一致。
7.根据权利要求1或4所述的大小鼠学习记忆操作箱，其特征在于，所述Nose-Poke任务空间进行Nose-Poke的短期和长期训练；
8.根据权利要求1或5所述的大小鼠学习记忆操作箱，其特征在于，所述Go/No-Go任务空间进行Go/No-Go的长期训练时，将大鼠从一侧放入，另一侧发出指示信号；其中绿色LED灯作为Go信号，所述无源蜂鸣器作为No-Go信号，所述Go/No-Go任务空间侧面设有红外探测传感器用于检测大鼠是否经过该区域；当发出Go信号时，所述红外探测传感器检测到大鼠经过，则表示训练成功；当发出No-Go信号时，所述红外探测传感器检测到大鼠经过，则表示训练失败。
9.根据权利要求1-6所述的大小鼠学习记忆操作箱，其特征在于，操作箱的所有功能元件执行Nose-Poke短期、长期训练以及Go/No-Go长期训练，并由Arduino微控制器进行功能控制；所述Arduino微控制器接收到信号后，利用数据记录模块将信号存储至csv文件。
...【技术特征摘要】
1.一种基于arduino的大小鼠学习记忆操作箱，其特征在于，包括黑色不透明箱体、隔板和投食器组成；所述箱体呈t型结构，所述隔板设置于所述箱体内部，并将所述箱体分为两个独立的空间，分别为nose-poke任务空间和go/no-go任务空间；所述投食器位于箱体外侧，并通过pvc管连至箱体内部；所述大小鼠学习记忆操作箱的箱壁上设有多尺寸的孔，用于放置多种功能元件，功能元件包括：arduino微控制器、无源蜂鸣器、不同颜色的led灯、红外探测器、步进电机、红外断束传感器、音频播放器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、电机屏蔽罩及数据记录模块；
2.根据权利要求1所述的大小鼠学习记忆操作箱，其特征在于，所述nose-poke任务空间和go/no-go任务空间通过一块黑色隔板隔开；所述箱体内设有滑动轨道，所述黑色隔板可灵活插入取出。
3.根据权利要求1所述的大小鼠学习记忆操作箱，其特征在于，所述投食器装置包括：上圆盘、下圆盘、pvc管、步进电机；
4.根据权利要求1所述的大小鼠学习记忆操作箱，其特征在于，所述nose-poke任务空间执行短期和长期两种训练模式；
5.根据权利要求1所述的大小鼠学习记忆操作箱，其特征在于，所述g...
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