CN105475163A - 一种测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的方法，该方法包括如下步骤：将测试装置置于灵长类动物前方，并连接好监控电脑（20），打开监控软件；监控电脑（20）自动记录每一次的测试结果，并以数据文件形式存贮在相应的存贮路径中。本发明还公开了测试装置的结构。采用该测试装置，灵长类动物易于领会测试方案，驯化成功率高；可方便监控灵长类动物的反应能力、手臂及手指灵活度等行为，满足数据采集实现自动化的要求，具有实验数据准确度高、反应速度快、无人为干扰等优点。
Description
技术领域
本发明属于动物认知行为能力测试领域，具体涉及一种测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的方法。
背景技术
帕金森病是—种影响患者活动能力的中枢神经系统慢性疾病，多发生于中老年以上的人群，早期主要表现包括静止性震颤、肌强直、行动缓慢、动作起动困难和姿势异常等。静止性震颤即患者的手或臂不受控制地发抖，在休息时出现或情绪紧张时加重；其它早期症状包括开始活动时感到困难，其后双臂和双腿经常震颤，上肢不能作精细动作，乃致日常生活不能自理，如穿衣、脱鞋、洗漱都感到困难，该病在整体人群中的发病率为0.1％，65岁以上人群达1％，90岁以上人群高达6.1％。阿尔茨海默病(AD)是一种起病隐匿的进行性发展的神经系统退行性疾病，临床上以记忆障碍、失语、失用、失认、视空间技能损害、执行功能障碍以及人格和行为改变等全面性痴呆表现为特征，病因迄今未明，65岁以前发病者，称早老性痴呆，65岁以后发病者称老年性痴呆。随着社会人口的自然老化，帕金森病和阿尔茨海默病的患病人数正逐年增加，已成为影响中老年人群生活质量和寿命的重要的、常见的神经变性性疾病之一，在非临床有效性研究过程中，主要采用行为学试验研究药物对动物学习记忆功能的影响，因此建立帕金森病和阿尔茨海默病模型，采用科学的方法测试动物认知行为能力非常重要。
人和动物的内部心理过程是无法直接观察到的，只能根据可观察到的刺激反应来推测脑内发生的过程，对脑内记忆过程的研究只能从人类或动物学习或执行某项任务后间隔一定时间，测量他们的操作成绩或反应时间来衡量这些过程的编码形式、贮存量、保持时间和它们所依赖的条件等等。记忆、判断、执行实验方法的基础是条件反射，各种各样的方法均由此衍化出来。目前已经建立了研究动物记忆、判断、执行研究的行为学方法，帕金森病、阿尔茨海默病在啮齿类动物(如小鼠)模型上已经做了大量的相关研究，但是，由于啮齿类动物和人的大脑在遗传结构和生理功能方面都存在着很大的差异，使得啮齿类动物和人类之间的行为有着明显的不同，从而对研究人类帕金森病、阿尔茨海默病产生很大阻碍。非人灵长类动物在遗传结构和生理功能上与人类有很多相似之处，人类基因同源性高，免疫反应与人相似，在所有动物中生理生化指标与人类最为相似，研究灵长类动物记忆、判断与执行能力，有重要的应用价值，而目前很少有相关文献报道。因此，亟需一种操作简单、使灵长类动物易于领会测试方案的测试方法。
发明内容
本发明提供一种测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的方法，其操作简单，灵长类动物易于领会测试方案，驯化成功率高。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的方法，包括如下步骤：
a.将测试装置置于灵长类动物前方，并连接好监控电脑，打开监控软件；
b.通过拉绳拉下门板和两个小门板，将两个小门板的扣钉弹簧从扣钉中解除，此时门板挡住所述门板二极管组的光路，并在监控电脑中显示挡住的动态时间(0.00s)，此时这一动态时间无任何意义，可忽略；
c.选择是否将一小块食物放入食物槽中，选择一个盖子盖于食物槽上方；
d.松开拉绳，此时仅门板被上拉；
e.灵长类动物看到食物托板上的盖子后，立即拉下门板，此时门板挡住所述门板二极管组的光路，并在监控电脑上显示挡住的动态时间，此时，这一时间即为记忆间隔时间(delay)，若步骤c中放置了小块食物则不更换盖子，若步骤c中未放置小块食物，则从其他盖子中选择一个盖子更换掉步骤c中放置的盖子，并选择将左或右侧小门板上的扣钉弹簧勾至扣钉中；
f.监控电脑中显示的动态时间达到规定时间后，则马上松开拉绳，门板连同左或右侧小门板被上拉，等待灵长类动物判断选择是否推盖子；所述规定时间为科研人员根据试验需要设置的固定时间，优选0-60秒；
g.若在步骤c中放置了食物，即步骤e中没更换盖子，灵长类动物在规定时间内伸手去推开盖子，表示操作正确；在规定时间内未伸手去推开盖子，表示操作错误；若在步骤c中未放置食物，即步骤e中更换了盖子，灵长类动物在规定时间内未伸手去推开盖子，表示操作正确；在规定时间内伸手去推开盖子，表示操作错误；所述规定时间为科研人员根据试验需要设置的固定时间，优选0-60秒；
h.监控电脑自动记录每一次的测试结果，并以数据文件形式存贮在相应的存贮路径中。
以上所述测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的方法，所述测试装置包括：挡板、门板、小门板、侧板、隔板、食物托板、盖子和底板槽；
所述挡板与底板槽垂直连接并位于底板槽上方，所述挡板下部两侧各开设有一个挡板入口；所述挡板的两侧分别设有侧板，所述侧板与挡板垂直连接并位于底板槽上方；
所述两个挡板入口之间设有两块隔板，所述隔板位于底板槽上方并与侧板平行分布；所述两块隔板之间设有一呈水平分布的食物托板，所述食物托板位于挡板入口上方，所述食物托板上表面居中位置设有食物槽；所述两块隔板各开设有一个隔板入口，所述隔板入口位于食物托板上方；所述食物托板下方设有3个以上形状不同且颜色各异的盖子，如红色的圆柱体、黄色的正方体或绿色的三菱柱体等；
所述挡板后方还设有一可上下滑动的“倒山”字形的门板，所述门板上端通过弹簧与挡板上端连接；所述门板两侧的下方各设有一个小门板，所述门板两侧下端各设有一扣钉；所述小门板上端设有与所述扣钉相对应的扣钉弹簧；所述门板中部下端与拉绳连接，所述拉绳横穿过底板槽；所述小门板的大小至少能遮住挡板入口，以挡住灵长类动物伸手取食；
所述挡板入口各设有一组挡板二极管组，所述挡板二极管组位于底板槽上方，分布于挡板入口的两侧；所述隔板入口各设有一组隔板二极管组，所述隔板二极管组位于食物托板上方，分布于隔板入口的两侧；所述食物托板前端还设有一组门板二极管组，所述门板被拉绳拉下后刚好插在所述门板二极管组的两个二极管之间。所述挡板二极管组、隔板二极管组和门板二极管组所用的二极管优选为光电二极管。在上述相应位置设置二极管，动物将手伸入或退出挡板入口、隔板入口，均能被有效记录，可方便监控灵长类动物的反应能力、手臂及手指灵活度等行为，满足数据采集实现自动化的要求；
所述底板槽中分布有一控制电路板，所述控制电路板主要由芯片电路和模数转换器组成，可用于连接所述所有二极管组以及监控电脑，监控电脑装有一用于监控及显示二极管组动态的监控软件；
为实现本发明的功能，所述挡板和隔板为透明材料制成；所述门板、小门板和食物托板为不透明材料制成。
以上所述测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的方法，所述挡板上端还设有两个挡钉，用于防止所述门板被所述弹簧过分拉高。
以上所述测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的方法，所述盖子优选各通过一绳子连接在食物托板下方。
以上所述测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的方法，所述挡板二极管组、隔板二极管组和门板二极管组所用的二极管优选为光电二极管。
相比于现有技术，本发明的优势在于：
1.本发明装置结构简单，操作简便，采用该装置灵长类动物易于领会测试方案，驯化成功率高。
2.在本发明设置二极管，可方便监控灵长类动物的反应能力、手臂及手指灵活度等行为，满足数据采集实现自动化的要求，具有实验数据准确度高、反应速度快、无人为干扰等优点，使实验结果更可靠，评价更准确，具备权威性。
3.本发明装置设置两块小门板，能根据测试方案要求控制灵长类动物使用左手或右手，避免因行为习惯或肢体运动障碍对测试结果的影响。
4.本发明装置食物托板下方设有形状不同且颜色各异的盖子，辨识度高，便于灵长类动物记忆。
附图说明
图1为本发明测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的测试装置结构示意图
图中各部件的序号及名称为：
1、挡板，2、弹簧，3、挡钉，4、门板，5、扣钉，6、扣钉弹簧，7、小门板，8、门板二极管组，9、侧板，10、隔板二极管组，11、食物托板，12、盖子，13、拉绳，14、挡板二极管组，15、挡板入口，16、隔板入口，17、隔板，18、底板槽，19、食物槽，20、电脑
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明，但不限制本发明的保护范围和应用范围。
一、实验动物
本发明采用健康老年食蟹猴20只，其中10只母猴，10只公猴，年龄10-15(平均12.5)岁，经常规的检疫和体检、无肢体残损，动物正常行为习性完整，检查报告包括临床检查和实验室检查内容，均参照国家标准执行，由广西雄森灵长类养殖繁育中心提供。试验后期有10只食蟹猴通过注射剂量为0.2mg/kg的MPTP，得到稳定的拟人类帕金森氏病早期的偏侧帕金森动物模型，本实验在广西南宁灵康赛诺科生物科技有限公司AAALAC(AssociationforAssessmentandAccreditationofLaboratoryAnimal)国际资质认证实验室完成。
二、测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的装置的制作
灵长类动物记忆、判断与执行能力的测试装置，如图1所示，该测试装置包括挡板1、门板4、小门板7、侧板9、隔板17、食物托板11、盖子12和底板槽18；
挡板1与底板槽18垂直连接并位于底板槽18上方，挡板1下部两侧各开设有一个挡板入口15；挡板1的两侧分别设有侧板9，侧板9与挡板1垂直连接并位于底板槽18上方；
两个挡板入口15之间设有两块隔板17，隔板17位于底板槽18上方并与侧板9平行分布；两块隔板17之间设有一呈水平分布的食物托板11，食物托板11位于挡板入口15上方，食物托板11上表面居中位置设有食物槽19；两块隔板17各开设有一个隔板入口16，隔板入口16位于食物托板11上方；食物托板11下方设有形状不同且颜色各异的盖子12，如红色的圆柱体、黄色的正方体或绿色的三菱柱体；盖子12各通过一绳子连接在食物托板11下方；
挡板1后方还设有一可上下滑动的“倒山”字形的门板4，门板4上端通过弹簧2与挡板1上端连接，挡板1上端还设有两个挡钉3；门板4两侧的下方各设有一个小门板7，门板4两侧下端各设有一扣钉5；小门板7上端设有与扣钉5相对应的扣钉弹簧6；门板4中部下端与拉绳13连接，拉绳13横穿过底板槽18；小门板7的大小至少能遮住挡板入口15，以挡住灵长类动物伸手取食；
挡板1和隔板17为透明材料制成；门板4、小门板7和食物托板11为不透明材料制成；
挡板入口15各设有一组挡板二极管组14，挡板二极管组14位于底板槽18上方，分布于挡板入口15的两侧；隔板入口16各设有一组隔板二极管组10，隔板二极管组10位于食物托板11上方，分布于隔板入口16的两侧；食物托板11前端还设有一组门板二极管组8，门板4被拉绳13拉下后刚好插在门板二极管组8的两个二极管之间；所述挡板二极管组14、隔板二极管组10和门板二极管组8所用的二极管均为光电二极管；
底板槽18中分布有一控制电路板，控制电路板主要由芯片电路和模数转换器组成，用于连接所有二极管组以及监控电脑，监控电脑20装有一用于监控及显示二极管组动态的监控软件。
三、灵长类动物记忆、判断与执行能力的驯化
将上述20只未经驯化的老年食蟹猴采用本发明测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的方法进行驯化，驯化方法为：a.将测试装置置于灵长类动物前方，并连接好监控电脑20，打开监控软件；b.通过拉绳拉下门板4和两个小门板7，将两个小门板7的扣钉弹簧6从扣钉5中解除，此时门板4挡住所述门板二极管组8的光路，并在监控电脑20中显示挡住的动态时间；c.选择是否将一小块食物放入食物槽19中，选择一个盖子盖于食物槽19上方；d.松开拉绳，此时仅门板4被上拉；e.灵长类动物看到食物托板11上的盖子后，立即拉下门板4，此时门板4挡住所述门板二极管组8的光路，并在监控电脑20上显示挡住的动态时间，若步骤c中放置了小块食物则不更换盖子，若步骤c中未放置小块食物，则从其他盖子中选择一个盖子更换掉步骤c中放置的盖子，并选择将左或右侧小门板7上的扣钉弹簧6勾至扣钉5中；f.监控电脑20中显示的动态时间达到10秒后，则马上松开拉绳13，门板4连同左或右侧小门板7被上拉，等待灵长类动物判断选择是否推盖子；g.若在步骤c中放置了食物，即步骤e中没更换盖子，灵长类动物在10秒内伸手去推开盖子，表示操作正确；在10秒内未伸手去推开盖子，表示操作错误；若在步骤c中未放置食物，即步骤e中更换了盖子，灵长类动物在10秒内未伸手去推开盖子，表示操作正确；在10秒内伸手去推开盖子，表示操作错误；h.监控电脑自动记录每一次的测试结果，并以数据文件形式存贮在相应的存贮路径中。
通过上述驯化方法，20只老年食蟹猴，在进行60次连续重复测试中，每只食蟹猴的正确次数≥51次，正确率在≥85％，全部驯化成功。表明经过驯化成功的20只老年食蟹猴已经懂得测试原理，可用于评价灵长类实验动物的记忆、判断、执行能力实验。
四、测定早期的偏侧帕金森动物模型的记忆、判断与执行能力
取上述经驯化成功的20只老年食蟹猴中的10只，注射药物使其成为患有早期偏侧帕金森病试验模型。取患有早期偏侧帕金森病的5只食蟹猴模型，测试其记忆、判断与执行能力，具体方法为：a.将测试装置置于灵长类动物前方，并连接好监控电脑20，打开监控软件；b.通过拉绳拉下门板4和两个小门板7，将两个小门板7的扣钉弹簧6从扣钉5中解除，此时门板4挡住所述门板二极管组8的光路，并在监控电脑20中显示挡住的动态时间；c.选择是否将一小块食物放入食物槽19中，选择一个盖子盖于食物槽19上方；d.松开拉绳，此时仅门板4被上拉，等待灵长类动物看到食物托板11上的盖子；e.灵长类动物看到食物托板11上的盖子后，立即拉下门板4，此时门板4挡住所述门板二极管组8的光路，并在监控电脑20上显示挡住的动态时间，若步骤c中放置了小块食物则不更换盖子，若步骤c中未放置小块食物，则从其他盖子中选择一个盖子更换掉步骤c中放置的盖子，并选择将左或右侧小门板7上的扣钉弹簧6勾至扣钉5中；f.监控电脑20中显示的动态时间达到10秒后，则马上松开拉绳13，门板4连同左或右侧小门板7被上拉，等待灵长类动物判断选择是否推盖子；g.若在步骤c中放置了食物，即步骤e中没更换盖子，灵长类动物在10秒内伸手去推开盖子，表示操作正确；在10秒内未伸手去推开盖子，表示操作错误；若在步骤c中未放置食物，即步骤e中更换了盖子，灵长类动物在10秒内未伸手去推开盖子，表示操作正确；在10秒内伸手去推开盖子，表示操作错误；h.监控电脑20自动记录每一次的测试结果，并以数据文件形式存贮在相应的存贮路径中。
试验结果表明：上述患有早期偏侧帕金森病的5只食蟹猴模型，在60次的连续训练中，每只食蟹猴的正确次数分别为：40次、42次、36次、34次、30次，正确率为：50％-70％，与造模型前的正确率(≥85％)相比有所降低，与公认的“患有早期偏侧帕金森病，其记忆、判断与执行能力有所降低”这一定论相吻合，说明采用本发明的测试装置及测试方法评价灵长类实验动物的记忆、判断与执行能力，其评价结果真实可靠。
需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.将测试装置置于灵长类动物前方，并连接好监控电脑（20），打开监控软件；
b.通过拉绳拉下门板（4）和两个小门板（7），将两个小门板（7）的扣钉弹簧（6）从扣钉（5）中解除，此时门板（4）挡住所述门板二极管组（8）的光路，并在监控电脑（20）中显示挡住的动态时间；
c.选择是否将一小块食物放入食物槽（19）中，选择一个盖子盖于食物槽（19）上方；
d.松开拉绳，此时仅门板（4）被上拉；
e.灵长类动物看到食物托板（11）上的盖子后，立即拉下门板（4），此时门板（4）挡住所述门板二极管组（8）的光路，并在监控电脑（20）上显示挡住的动态时间，若步骤c中放置了小块食物则不更换盖子，若步骤c中未放置小块食物，则从其他盖子中选择一个盖子更换掉步骤c中放置的盖子，并选择将左或右侧小门板（7）上的扣钉弹簧（6）勾至扣钉（5）中；
f.监控电脑（20）中显示的动态时间达到规定时间后，则马上松开拉绳（13），门板（4）连同左或右侧小门板（7）被上拉；
g.若在步骤c中放置了食物，即步骤e中没更换盖子，灵长类动物在规定时间内伸手去推开盖子，表示操作正确；在规定时间内未伸手去推开盖子，表示操作错误；若在步骤c中未放置食物，即步骤e中更换了盖子，灵长类动物在规定时间内未伸手去推开盖子，表示操作正确；在规定时间伸手去推开盖子，表示操作错误；
h.监控电脑（20）自动记录每一次的测试结果，并以数据文件形式存贮在相应的存贮路径中。
2.根据权利要求1所述测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的方法，其特征在于：所述测试装置包括：包括挡板（1）、门板（4）、小门板（7）、侧板（9）、隔板（17）、食物托板（11）、盖子（12）和底板槽（18）；
所述挡板（1）与底板槽（18）垂直连接并位于底板槽（18）上方，所述挡板（1）下部两侧各开设有一个挡板入口（15）；所述挡板（1）的两侧分别设有侧板（9），所述侧板（9）与挡板（1）垂直连接并位于底板槽（18）上方；
所述两个挡板入口（15）之间设有两块隔板（17），所述隔板（17）位于底板槽（18）上方并与侧板（9）平行分布；所述两块隔板（17）之间设有一呈水平分布的食物托板（11），所述食物托板（11）位于挡板入口（15）上方，所述食物托板（11）上表面居中位置设有食物槽（19）；所述两块隔板（17）各开设有一个隔板入口（16），所述隔板入口（16）位于食物托板（11）上方；所述食物托板（11）下方设有形状不同且颜色各异的盖子（12）；
所述挡板（1）后方还设有一可上下滑动的“倒山”字形的门板（4），所述门板（4）上端通过弹簧（2）与挡板（1）上端连接；所述门板（4）两侧的下方各设有一个小门板（7），所述门板（4）两侧下端各设有一扣钉（5）；所述小门板（7）上端设有与所述扣钉（5）相对应的扣钉弹簧（6）；所述门板（4）中部下端与拉绳（13）连接，所述拉绳（13）横穿过底板槽（18）；
所述挡板入口（15）各设有一组挡板二极管组（14），所述挡板二极管组（14）位于底板槽（18）上方，分布于挡板入口（15）的两侧；所述隔板入口（16）各设有一组隔板二极管组（10），所述隔板二极管组（10）位于食物托板（11）上方，分布于隔板入口（16）的两侧；所述食物托板（11）前端还设有一组门板二极管组（8），所述门板（4）被拉绳（13）拉下后刚好插在所述门板二极管组（8）的两个二极管之间；
所述底板槽（18）中分布有一控制电路板，所述控制电路板主要由芯片电路和模数转换器组成；
所述挡板（1）和隔板（17）为透明材料制成；所述门板（4）、小门板（7）和食物托板（11）为不透明材料制成。
3.根据权利要求2所述测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的方法，其特征在于：所述挡板（1）上端还设有两个挡钉（3）。
4.根据权利要求2所述测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的方法，其特征在于：所述盖子（12）各通过一绳子连接在食物托板（11）下方。
5.根据权利要求2所述测试灵长类动物记忆、判断与执行能力的方法，其特征在于：所述挡板二极管组（14）、隔板二极管组（10）和门板二极管组（8）所用的二极管为光电二极管。
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