CN100477970C - 鼠的路径训练模型及智能化行为检测系统 - Google Patents

Abstract

一种鼠的路径训练模型及智能化行为检测系统，其技术要点是：采用暗箱式圆形迷宫作为行为数据采集装置，让实验鼠通过带有可调式单向门的洞形通道，沿指定的路径通过闭合回路，依次完成循环训练，利用鼠的自主运动和电击刺激的被动运动，再结合集成在数据采集卡的各数据处理控制单元，分别采集和处理相应的信号，通过PCI数据总线传输到微机控制系统中的Access数据库，并利用SAS统计软件包进行处理，随时控制和监测鼠的活动行为。该鼠的路径训练模型设计合理，调整方便，行为刺激作用温和，模拟环境更符合动物正常生理行为学活动的实际，显著提高动物的空间辨别能力，实验数据采集和处理准确，容易实现检测系统的自动化、科学化管理。

Description

鼠的路径训练模型及智能化行为检测系统

技术领域

本发明涉及一种有关研究建立动物学习和记忆行为训练方法的模型及其检测系统，特别是一种鼠的路径训练模型及智能化行为检测系统。它可应用于神经生理学、神经药理学和心理学等领域。

背景技术

目前，动物行为实验是研究脑高级功能及其他神经科学的不可缺少的重要手段，尤其在神经生理学、神经药理学等行为医学研究方面具有更重要地位。其中迷宫实验是行为实验的经典项目，是研究大鼠(或小鼠)学习记忆功能最常用的实验之一，也是认知药物筛选常用的动物模型。迷宫装置的种类较多，但都包含三个基本组成部分：训练区——放置动物；目的区——系安全区或食物放置区；通道——有长有短，有一个以上通道交叉口，供动物选择到达目的区的正确行动方向。

现有Y型迷宫，即为三等分辐射式迷宫，由三个支臂和一个连接区组成，三臂相互夹角为120°，每臂底部铺以细铜棒。铜棒可与刺激电源相通。各臂未端装有信号灯，信号灯开启指示该臂为安全区，即该臂底部不通电。安全区的方位可随机变换，当某臂为安全区时，另两臂和连接区均带电，可训练动物学会主动逃避反应，逃向安全区。在实验中，如动物在信号灯亮后或遭受到电击后直接逃避至安全区者为正确反应，反之为错误反应。一般将动物经训练而达到学会的标准定为连续10次测试中有9次正确者。记录每一动物迷路分辨学习达到学会标准所需的训练数，以此作为评价动物学习能力好坏的客观指标。

现有水迷宫，则是一个在其通道中注入一定深度水的迷宫。内部通道形状多为T形、F形或∏形，其中有一个或多个盲端而出口端只有一个。将动物放在训练区内，训练它学习选择出口、顺利游至目的区的能力。实验过程中逐渐增加盲端个数，观察、记录动物进入盲端次数(即错误次数)及游泳所用的时间，以评价其学习成绩、记忆获得和长时间记忆功能。

实际应用表明，目前的迷宫实验，特别是Y型迷宫受其结构限制无法形成封闭的循环回路，水迷宫只能强迫动物游泳，不能自主运动。因此，训练时无论是过程控制，还是数据采集、处理，都是由实验者手动操作，人工操作比较烦琐，人工记录相应数据主观因素较多，既费人力，同时主观误差也大，影响其准确性。

在专利号为97245361.X的“电驱动、电刺激自动计数鼠迷宫”中，本发明人曾公开了一种设置三个刺激区(即训练区)、一个安全区和一个隔离区(设有将鼠返回训练区的电动输送带)的长条形多通道迷宫。它是针对实验鼠对多通道迷宫学习、条件反射等生理指标记忆情况设计的，根据自动实验记录的实验鼠用药后通过迷宫失败的次数，可判定药效及性能指标。实验结果表明，该装置的迷宫形状存在必须通过输送带将鼠由隔离区送回训练区、通道门的结构单一、不能按照实验要求调整等缺陷，还是无法适应鼠的自然生活习性的需要。

依据建立动物学习和记忆行为训练方法的模型的实际需要，现有的模型存在明显的局限性：即人为因素较多，技术操作烦琐，准确性较差；作为行为数据采集装置的迷宫，形状、分区及洞(通道)的空间结构不能适应鼠的自然生活习性，应用较局限(如只适合大鼠)；现有数据处理控制单元较单一，检测结果处理时，需将实验数据转换成Foxpro数据库文件才可以利用；以及缺少电、声音(噪音)和光等条件刺激的综合影响因素。由此可见，进一步发展与鼠的生活习性贴近，建立较复杂的动物学习和记忆行为训练方法的模型、但易于对其进行检测的系统，仍是当务之急。

发明内容

本发明的目的是提供一种鼠的路径训练模型及智能化行为检测系统，模型设计合理，调整方便，行为刺激作用温和，模拟环境更符合动物正常生理行为学活动的实际，显著提高动物的空间定向及认知能力，实验数据采集和处理准确，容易实现检测系统的自动化、科学化管理，适应范围广，更适用于建立复杂的认知记忆模型，以满足更深入的学习记忆行为分析的需要。

本发明的目的是这样实现的：该鼠的路径训练模型包括带有训练区、目的区及其连接通道的迷宫，其技术要点是：所述迷宫采用多通道闭合回路的暗箱式圆形迷宫，在其带有上盖和栅栏底的箱体内，通过箱体内壁的滑槽和中间立柱的滑槽按径向设置插装式分区隔板，将箱体内腔分隔成至少三个测试区，其中一个为目的区，其余为数据采集区，每个隔板底部等间距分布外观相同的带有可调式单向门的洞形通道，每个洞形通道门侧置有两组红外发射、接收光电元件，被隔离的各区内分别设置可控灯光照明，各区的栅栏底分别设置随机控制的产生不同梯度电压带的电击导体，在箱体中间立柱上部控制箱内设置视频跟踪头。

所述插装式分区隔板的上端面内低外高，低端插装在中间立柱外周的竖向滑槽内，高端插装在箱体内壁的与中间立柱滑槽相对应的滑槽内。

所述鼠的路径训练模型的智能化行为检测系统，包括行为数据采集装置、数据处理控制单元、PCI数据总线和微机控制系统，其技术要点是：所述行为数据采集装置采用上述暗箱式圆形迷宫作为鼠的路径训练模型，让实验鼠在所述迷宫的箱体内，进行指定路径通过训练或多路径选择训练，通过所述按径向设置的插装式分区隔板底部的带有可调式单向门的洞形通道，沿指定的逆时针或顺时针路径通过训练区、目的区所形成的闭合回路，依次完成循环训练，其间利用所述分别设置在被隔离的各区内的可控灯光照明来适应鼠的趋暗习性，使其在箱体内进行自主运动，利用所述分别设置在各区栅栏底的电击导体产生的不同梯度电压带，以电击刺激进行驱动来随机控制鼠的被动运动，再结合检测系统中集成在数据采集卡上的设置在所述每个洞形通道门侧置的两组红外发射、接收光电元件、各区内的可控灯光照明和设置在所述立柱上部控制箱内的视频跟踪头的控制元件所组成的各数据处理控制单元，根据实验要求，将分别采集到的实验鼠适应活动时的路径、初步成功所需的次数、各次的时间、初步成功前出现错误的位置、次数和电击的次数诸数据，所形成的通道门的电压信号、控制电击刺激信号，经过由CMOS集成元件组成的逻辑电路取得所需的信号，连同显示器观察到的视频跟踪头采集的图像，通过PCI数据总线传输到微机控制系统中的Access数据库，并利用SAS统计软件包进行处理，随时控制和全程监测鼠的路径训练活动行为。

由于本发明鼠的路径训练模型采用暗箱式圆形迷宫作为行为数据采集装置，以指定的顺时针或逆时针路径的闭合回路，利用可控灯光照明适应鼠的趋暗习性，使其在箱体内进行自主运动，结合各区栅栏底分别设置的电击导体产生的不同梯度电压带，以电击刺激进行驱动来随机控制鼠的被动运动，所以实验鼠的训练模拟环境更符合动物正常生理行为学活动的实际，对禁食及非禁食鼠都适用，也将极大地克服现有长条形多通道迷宫存在必须通过输送带将鼠由隔离区送回训练区、通道空间结构单一等缺陷。其次，与现有水迷宫的强迫动物游泳的训练不同，本发明采用鼠自然活动模式的自主运动和梯度电压被动驱动相结合，作用温和，防止受试鼠接受单一电刺激后远离指定通道，避免模型动物在数据采集装置各区停留时间不一致，使时间类数据更为准确。再有，选用可靠的两组红外发射、接收光电元件安置在迷宫的各通道门侧，能实时、准确地检测动物在迷宫中的行踪。在圆形迷宫每个训练区内，设计有多个外观相同的通道供动物选择，每个通道各有两对红外光电元件，利用延迟消除原“训练系统”在鼠尝试进洞而又快速退出所造成的数据不准确。另外，带有可调式单向门的洞形通道根据实验鼠的大小调节，解决了应用局限的问题，尤其是可消除由于实验鼠月龄不同而体积大小不一致，对实验结果准确性的干扰。考虑到实验要求和难易度不同，迷宫箱体内按径向设置插装式分区隔板，将箱体内腔分隔成多个训练区，因此，可根据需要来增减训练区数目。

本发明鼠的路径训练模型的智能化行为检测系统中，除建立上述独特的训练模型及与之相适应的训练策略外，还采用流行的Visual Studio程序设计组件和Access数据库链接取代现有技术中的采用的C语言和Foxpro数据库文件，组成智能化行为检测系统。使设置在每个洞形通道门侧置的两组红外发射、接收光电元件、各区内的可控灯光照明和设置在立柱上部控制箱内的视频跟踪头的控制元件所组成的各数据处理控制单元，都集中在数据采集卡上，根据实验要求，分别采集和处理相应的信号，可以直接通过PCI数据总线插入到微机控制系统，利用视频跟踪头观察检测范围内的实验鼠动态，将多项任务同时操作，记录、分析同步进行，操作更简便，界面会更友好，获得的实验数据会更准确。而且检测系统可实现多路径自动设置及光、电多种条件刺激，因此，可适用于复杂的认知记忆模型的建立。本发明尽量减少人工痕迹和人为干扰，提供给鼠足够的活动空间，建立一套新的鼠智能化行为检测系统。该检测系统的建立可用于研究动物空间定向及认知能力，如中枢神经系统神经元退行性改变的阿尔采默氏疾病(AD or presenile dementia)、帕金森病(parkinson’s disease)、癫痫(epilepsy)等动物模型的建立。旨在从一个侧面研究神经系统的最复杂的高级功能，如学习、记忆等，从而为诊断和防治神经系统疾病，乃至改善神经系统遗传素质，发展计算和智能技术提供新构思和新概念。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的一种行为数据采集装置迷宫的具体结构示意图。

图2是图1沿A-A线的剖视图。

图3是本发明行为检测系统的一种采集门控电压信号的原理示意图。

图4是本发明行为检测系统的一种采集控制电击刺激信号的原理示意图。

图中各序号说明：

1箱体、2铰链、3单向门、4立柱、5洞形通道、6栅栏、7光电元件、8滑槽、9隔板、10控制箱、11滑槽、12上盖。

具体实施方式

根据图1-4详细说明本发明的具体结构。实验鼠的路径训练模型采用带有训练区、目的区及其连接通道的迷宫。该迷宫采用多通道闭合回路的暗箱式圆形迷宫(如图1-2所示)，在其带有上盖12和栅栏底6的箱体1内，根据实验要求，通过箱体1内壁与中间立柱4的滑槽8、11按径向设置插装式分区隔板9，将箱体1内腔分隔成至少三个测试区，其中一个为目的区，其余为数据采集区。本实施例采用五个测试区，即一个目的区，四个数据采集区。在所设的五个测试区中，I区、II区、III区为实验鼠通行路径信号采集区，IV区为返回信号采集区，V区为诱饵区和进入I区数据采集区的信号区。每个隔板9底部等间距分布外观相同的带有可调式单向门3的洞形通道5，根据实验鼠规格大、小在不同规格的插装式分区隔板9底部设置相应的大、小洞形通道5，以消除由于实验鼠月龄不同而体积大小不一致，对实验结果准确性的干扰，扩大训练模型的应用范围。每个洞形通道5门侧置有两组红外发射、接收光电元件7。其中单向门3采用铰链2连接的活动门结构，也可采用其它连接结构形式，单向门3的形状、大小应根据洞形通道5的规格要求确定。本实施例根据实验需要在每个控制区设置四个洞形通道5，每个控制区的绿色通道(实验鼠通过路径所选择的指定通道)有4种变化，实验鼠由I区到IV区的绿色通道可有多种变化，以实现到达不同区域通道灵活多变的需要。本实施例返回区的洞形通道5根据实际需要选择，只开通两个通道。被隔离的各区内分别设置可控灯光照明，针对鼠的自然活动模式趋暗习性控制光照，仅实验鼠所在区有光照(25W)，各区的栅栏底6分别设置随机控制的产生不同梯度电压带的电击导体(图中未示出)。为便于梯度电压带的控制，I～IV区都分别设置为45V、40V、35V三个梯度电压带。每区的绿色通道随机变换，非绿色通道则可给予电(50～60V)条件刺激，以动物产生逃避行为为准。在箱体1中间立柱4上部控制箱10内设置视频跟踪头(图中未示出)。为更好地发挥视频跟踪头的作用，将插装式分区隔板9的上端面设计成内低外高的形式，低端插装在中间立柱4外周的竖向滑槽11内，高端插装在箱体1内壁的与中间立柱滑槽11相对应的滑槽8内。

将上述设计独特的路径训练模型作为鼠的行为学检测平台，建立一套新的动物智能化行为检测系统。该系统包括行为数据采集装置、数据处理控制单元、PCI数据总线和微机控制系统。其中行为数据采集装置采用上述暗箱式圆形迷宫作为鼠的路径训练模型。进行训练时，让实验鼠在该迷宫的箱体1内，通过按径向设置的插装式分区隔板9底部的带有可调式单向门3的洞形通道5，沿指定的顺时针路径通过训练区、目的区所形成的闭合回路，完成依次循环训练，变换单向门3的通行方向也可指定逆时针路径。在指定路径通过训练的基础上，重复该训练方法还可以进行多路径选择训练。在此期间，利用所述分别设置在被隔离的各区内的可控灯光照明来适应鼠的趋暗习性，使其在箱体1内进行自主运动，利用所述分别设置在各区栅栏6底的电击导体产生的不同梯度电压带，以电击刺激进行驱动来随机控制鼠的被动运动，再结合该系统中集成在数据采集卡上的设置在每个洞形通道5门侧置的两组红外发射、接收光电元件7、各区内的可控灯光照明的数据处理控制单元，设置在立柱4上部控制箱10内的视频跟踪头的数据处理控制单元，根据实验要求，将分别采集到的实验鼠适应活动时的路径、初步成功所需的次数、各次的时间、初步成功前出现错误的位置、次数和电击的次数诸数据，所形成的通道门的电压信号、控制电击刺激信号，经过由CMOS集成元件组成的逻辑电路取得所需的信号，连同显示器观察到的视频跟踪头采集的图像，通过PCI数据总线传输到微机控制系统中的Access数据库，并利用SAS统计软件包进行处理，随时控制和全程监测鼠的路径训练活动行为。

本发明的检测系统把暗箱式圆形迷宫作为行为数据采集装置，并结合鼠的生活习性，充分利用鼠趋暗习性的自主运动和梯度电压被动驱动，借助阻隔和电击、光刺激等单一或组合的惩罚方式，让动物识别较复杂的通行路径，从整体上力图主要反映动物的空间定向及认知能力，开发较为复杂的训练模型，以满足更深入的分析动物学习记忆行为的需要。使研制的动物行为训练方法及检测系统既简单，又能反应智力水平，既有模型的一般特点，又要接近生活原样，模拟正常生活环境，有效消除检测时对数据采集、分析处理过程中的干扰，使该检测系统实现自动化、准确化、科学化，确保不同模型的建立都有相应的动物训练方法和数据选取策略。

系统的软件编辑，采用通用的WindowsXP作为开发平台，选用流行的Visual Studio程序设计组件和Access数据库链接取代现有技术中的C语言和Foxpro数据库文件作为开发工具，通过集中在数据采集卡上的各数据处理控制单元，根据实验要求(条件刺激，定时，路径，数据采集)，来完成对实验仪器的设置，以其能直接对硬件端口操作的特点，完成信号的采集，处理和对实验仪器的控制。数据采集时首先检测参数设置的正确性，采集过程中系统的软件根据采集的数据反馈控制仪器，动态显示鼠的位置，保留实验参数，记录实验结果，并对实验结果进行统计分析。因此，本发明不仅能实时、准确地检测动物对变化情况的应变能力，而且还可以随时控制和全程监测鼠的路径训练活动行为。

以下结合具体的路径训练方法，进一步说明实验鼠的路径训练模型的智能化行为检测系统对数据的采集和处理的策略。

1、指定路径通过训练

采用实验鼠自主运动和梯度电压被动驱动相结合的训练方法，使其按指定的路径通过，以避免受单一电击后，远离绿色通道，达到反映动物对固定的复杂空间的定向及认知能力的目的。

训练前，实验鼠禁食、供水24小时或正常进食。训练时，先让其在暗箱式圆形迷宫中适应30-60s，此时迷宫中所有的通道开放，自由活动。据前期实验观察，实验鼠会在迷宫中不停的跑动，一般会访问所有的区域，随后停于某处。实验开始时，将实验鼠放入V区(作为适应区)，使其适应环境1min，对于禁食24h的实验鼠，可任意选择指定路径，受食物诱惑，一般会访问I区所有的区域，随后选择一个通道通过。如果是非绿色通道，实验鼠则会受到电击等刺激。对于未禁食的实验鼠和个别禁食的实验鼠需采用其所在区有光照，而下一个区黑暗，使实验鼠自主运动，必要时结合梯度电压电击，以促使其尽快通过绿色或非绿色通道。如访问无关路段，停留超过2s，则通电惩罚。动物依次通过各区，至V区的诱饵处进食3s后，由定时器控制的食物槽将自动移开。各区之间为顺时针单向通道，实验鼠自动进入I区开始下一循环训练。如此循环5～6次后，动物会迅速离开I区进入V区。此即视为训练初步成功。达到学会的标准拟定为连续10次测试中有9次完成全程耗时＜5.5min。

数据采集：①适应活动时的路径；②初步成功所需的次数、各次的时间；③初步成功前出现错误的位置、次数和电击的次数。

2、多路径选择训练

在指定通过训练的基础上，再进入V区之前，在多条可选择的路径中随机提供一条可通行的路径，重复上述训练方法，每只鼠每天训练一条路径，连续5天，每天训练10次。特点：可达到反映实验鼠对变化情况的应变能力的目的。

数据采集：①适应每条可通行路径所需的次数、时间。②每次训练通过可通行路径的通道正确选择次数，错误次数。

检测系统对数据采集和处理的具体工作原理如下：

1、数据采集部分-取得准确的实验鼠通过通道的电压信号

由图1～3可知，在暗箱式圆形迷宫中所设的五个测试区中，每个控制区绿色通道有4种变化，实验鼠由I区到IV区绿色通道可有64种变化。实现了到达不同区域通道灵活多变的需要。由IC1-1C4(与非门CD4011)组成的振荡信号(振荡频率可调)经过T1、T2功率放大后提供给发射电路，接收电路经过电阻R分压与红外发射接收管FJ(每个通道门上安装的两组红外发射、接收光电元件)连接，这样就能采集到开关电压信号，经过整型电路整型从而获得标准的电压控制信号。为了避免由于实验鼠尾巴的“隔时”触发带来的信号采集错误，所以在每个通道门上安装了两组红外发射、接收光电元件，将每组红外发射、接收光电元件分别获得的电压信号经门电路IC5-IC26逻辑处理，从而消除上述误差。

2、编码电路部分

将采集到的通道门的电压信号经过由CMOS集成元件组成的逻辑电路取得所需的信号。每个区所获得的门控电压信号经过“或非门IC5-IC18(CD4001)”求出所需信号。I、II两区取得的过门信号为1y1、1y2、1y3、1y4。然后，将1y1、1y2、1y3、1y4经过门电路IC19(4输入或门CD4072)求或后得到信号1F，即1F＝1y1+1y2+1y3+1y4。同理，用IC20(CD4072)取得II、III区的过门信号求得2F，即2F＝2y1+2y2+2y3+2y4。用IC21(CD4072)取得III、IV区及返回区的过门信号求得3F，即3F＝3y1+3y2+3y3+3y4+G1+G2，其中G1、G2为返回区获得的信号。然后，将1F、2F、3F经过IC22(3输入或非门CD4075)求或得信号F，F＝1F+2F+3F。将所取得的信号输入双4选1数据选择器IC23(SL253)，上述过门信号按组3Y1，2Y1，1Y1；3Y2，2Y2，1Y2；3Y3，2Y3，1Y3；3Y4，2Y4，1Y4分别输入IC24～IC26(双4选1选择器LS253)。选择控制输出信号由计算机的PCI口获得，由软件控制，从双4选1选择器的数据输出端取得数据信号，经PCI数据总线输入计算机，经软件处理后判定区号、通道号及是否绿色通道等分析处理后，将每区尝试失败次数存到文档中，同时发出定时信号(PCI口)、非绿色门刺激信号(PCI口)等控制信号。

3、控制、刺激电路部分

在暗箱式圆形迷宫底部安装的刺激电极(正、负电极相间)，负极安装在通道门反面挡板的附铜板上，正极安装在门的底部，刺激输出大小由电脑元件连续控制。为防止实验鼠长时间不动，该迷宫底部可由电机带动旋转机构驱动或进行电刺激来驱赶实验鼠进入下一区。由软件控制实现对刺激电路实行定时控制(定时时间由人、机界面设定)，计算机打印端口发出的定时信号(高电平有效)经推动电路控制继电器的常开触点，推动电路为复合管推动电路。实验鼠欲通过非绿色通道时将受到较强的电刺激，为了使实验鼠在通过设定的绿色通道时不受电刺激，计算机实时发出控制刺激信号。同时为了奖励实验鼠进入下一区，每当实验鼠进入返回区时，放诱饵的装置(直流电机带动)给出定时时间对实验鼠进行奖励，奖励结束后，撤走诱饵开始电刺激。即每当实验鼠进入第V区时，让实验鼠吃到食物奖励，定时结束后诱饵自动收回。之后实验鼠在梯度电压的驱赶下，通过返回区回到第I区，重复上述实验。当取得此种指定路径通过的实验数据后，由人、机界面设定下一次的指定路径通过，以此类推。实验数据只需查阅文档即可。

电刺激电路如图4：定时信号X由PCI总线发出，使T3、T4导通，Ja、Jb导通，继电器常开触点Ja1、Jb1导通。非绿色通道刺激信号Y由PCI总线发出，使继电器常开触点Jc、Jd、Te导通从而获得梯度电压刺激。

4、电源电路部分：

电源电路提供各电路所需的工作电压值。市电经过降压变压器提供五组独立交流电压输出，分别经整流、滤波后经三端集成稳压块(7805、7809)稳压，输出+5V提供给集成组件控制元件，+9V电压提供给红外发射、接收电路(7809采用F-2封装)其余三组由三端可调稳压器LM317提供给刺激电路。

图中的其它元件：IC27采用HA17555，T1～T9采用三极管3DG6，D1～D4采用普通二极管，R1～R16采用匹配电阻，R采用等值电阻，红外发射接收管FJ采用TCRT5000。

Claims (3)

1、一种鼠的路径训练模型，包括带有训练区、目的区及其连接通道的迷宫，其特征在于：所述迷宫采用多通道闭合回路的暗箱式圆形迷宫，在其带有上盖和栅栏底的箱体内，通过箱体内壁的滑槽和中间立柱的滑槽按径向设置插装式分区隔板，将箱体内腔分隔成至少三个测试区，其中一个为目的区，其余为数据采集区，每个隔板底部等间距分布外观相同的带有可调式单向门的洞形通道，每个洞形通道门侧置有两组红外发射、接收光电元件，被隔离的各区内分别设置可控灯光照明，各区的栅栏底分别设置随机控制的产生不同梯度电压带的电击导体，在箱体中间立柱上部控制箱内设置视频跟踪头。

2、根据权利要求1所述的鼠的路径训练模型，其特征在于：所述插装式分区隔板的上端面内低外高，低端插装在中间立柱外周的竖向滑槽内，高端插装在箱体内壁的与中间立柱滑槽相对应的滑槽内。

3、一种用于权利要求1所述的鼠的路径训练模型的智能化行为检测系统，包括行为数据采集装置、数据处理控制单元、PCI数据总线和微机控制系统，其特征在于：所述行为数据采集装置采用上述暗箱式圆形迷宫作为鼠的路径训练模型，让实验鼠在所述迷宫的箱体内，进行指定路径通过训练或多路径选择训练，通过所述径向设置的插装式分区隔板底部的带有可调式单向门的洞形通道，沿指定的逆时针或顺时针路径通过训练区、目的区所形成的闭合回路，依次完成循环训练，其间利用所述分别设置在被隔离的各区内的可控灯光照明来适应鼠的趋暗习性，使其在箱体内进行自主运动，利用所述分别设置在各区栅栏底分别设置的电击导体产生的不同梯度电压带，以电击刺激进行驱动来随机控制鼠的被动运动，再结合检测系统中集成在数据采集卡上的设置在所述每个洞形通道门侧置的两组红外发射、接收光电元件、各区内的可控灯光照明和设置在所述立柱上部控制箱内的视频跟踪头的控制元件所组成的各数据处理控制单元，根据实验要求，将分别采集到的实验鼠适应活动时的路径、初步成功所需的次数、各次的时间、初步成功前出现错误的位置、次数和电击的次数诸数据，所形成的通道门的电压信号、控制电击刺激信号，经过由CMOS集成元件组成的逻辑电路取得所需的信号，连同显示器观察到的视频跟踪头采集的图像，通过PCI数据总线传输到微机控制系统中的Access数据库，并利用SAS统计软件包进行处理，随时控制和全程监测鼠的路径训练活动行为。

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