CN105532489B - 一种动物实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及生物工程技术领域，公开了一种动物实验装置，其中，该实验装置包括：觅食行为学箱、活动门、视频呈现器、主机、信息采集器以及行为学监控系统，其中：活动门位于觅食行为学箱中，活动门用于导通或隔离觅食行为学箱划分的安全区和觅食区；视频呈现器与主机电连接，视频呈现器用于给位于觅食区的动物呈现主机播放视频；信息采集器与行为学监控系统电连接，信息采集器用于采集位于觅食区的动物的位置信息传输给行为学监控系统；行为学监控系统电连接主机，行为学监控系统用于在动物的位置信息到达觅食区的指定区域时，触发主机播放视频。实施本发明实施例，能够检测动物本能恐惧反应。

Description

一种动物实验装置
技术领域
本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种动物实验装置。
背景技术
恐惧是动物内在基本的情绪状态之一，目前，已经有很多的动物实验装置，用来研究动物(例如老鼠)的恐惧状态。但是，这些恐惧实验装置并不能用来研究自然条件下的先天本能的恐惧。
发明内容
本发明实施例公开了一种动物实验装置，能够检测动物本能恐惧反应。
本发明实施例公开了一种动物实验装置，包括：觅食行为学箱、活动门、视频呈现器、主机、信息采集器以及行为学监控系统，其中：
所述活动门位于所述觅食行为学箱中，所述活动门用于导通或隔离所述觅食行为学箱划分的安全区和觅食区；
所述视频呈现器与所述主机电连接，所述视频呈现器用于给位于所述觅食区的动物呈现所述主机播放视频；
所述信息采集器与所述行为学监控系统电连接，所述信息采集器用于采集位于所述觅食区的动物的位置信息传输给所述行为学监控系统；
所述行为学监控系统电连接所述主机，所述行为学监控系统用于在所述动物的位置信息到达所述觅食区的指定区域时，触发所述主机播放视频。
在本发明实施例的第一种可能的实现方式中，所述装置还包括门控装置，其中：
所述门控装置分别与所述活动门以及所述行为学监控系统电连接。
结合本发明实施例的第一种可能的实现方式，在本发明实施例的第二种可能的实现方式中，所述行为学监控系统还用于在所述动物的位置信息在所述觅食行为学箱的指定区域时，触发所述门控装置输出控制指令给所述活动门，以控制所述活动门导通或隔离所述觅食行为学箱划分的安全区和觅食区。
结合本发明实施例的第二种可能的实现方式，在本发明实施例的第三种可能的实现方式中，所述装置还包括给食器以及弧形滑槽，其中：
所述给食器可拆卸地安装在所述觅食区的外侧壁上，所述给食器的食物出口连接所述弧形滑槽的一端，所述弧形滑槽的另一端与所述觅食区的内底壁接触；
所述给食器与所述行为学监控系统电连接；
所述行为学监控系统还用于在所述动物的位置信息在所述觅食区的指定区域时，触发所述给食器投放食物，所述食物沿着所述弧形滑槽到达所述觅食区的内底壁。
结合本发明实施例的第三种可能的实现方式，在本发明实施例的第四种可能的实现方式中，所述装置还包括滑槽，其中：
所述滑槽安装在所述觅食行为学箱的内底壁上，所述活动门沿着所述滑槽滑动，以导通或隔离所述觅食行为学箱划分的安全区和觅食区。
结合本发明实施例的第四种可能的实现方式，在本发明实施例的第五种可能的实现方式中，所述装置还包括数字采集控制卡，其中：
所述主机通过所述数字采集控制卡与所述行为学监控系统的电连接；
所述门控装置通过所述数字采集控制卡与所述行为学监控系统电连接；
所述给食器通过所述数字采集控制卡与所述行为学监控系统电连接。
结合本发明实施例的第五种可能的实现方式，在本发明实施例的第六种可能的实现方式中，所述装置还包括数字电压转换器，其中：
所述门控装置通过所述数字电压转换器与所述数字采集控制卡电连接；
所述给食器通过所述数字电压转换器与所述数字采集控制卡电连接。
结合本发明实施例的第六种可能的实现方式，在本发明实施例的第七种可能的实现方式中，所述觅食行为学箱没有顶盖，所述视频呈现器安装在所述觅食区的顶部。
结合本发明实施例或本发明实施例的第一种至第七种中的任一种可能的实现方式，在本发明实施例的第八种可能的实现方式中，所述信息采集器还用于采集动物在指定区域内的逗留时间信息、动物返回所述安全区时的速度信息中的一种或几种组合。
结合本发明实施例或本发明实施例的第一种至第七种中的任一种可能的实现方式，在本发明实施例的第九种可能的实现方式中，所述信息采集器包括摄像机、红外系统、速度传感器和电信号采集器中的一种或任几种的组合。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例中，活动门将觅食行为学箱划分安全区和觅食区，视频呈现器通过与主机的电连接，给位于觅食区的动物呈现主机播放视频来模拟自然界中的视觉危险刺激，可以看出，觅食行为学箱、活动门、视频呈现器以及主机共同模拟了动物生存的自然环境；同时，信息采集器通过与行为学监控系统的电连接，将采集位于觅食区的动物的位置信息传输给行为学监控系统，实现对动物行为的检测。最后，行为学监控系统电连接主机，用于在动物的位置信息到达觅食区的指定区域时，触发主机播放视频。可见，实施本发明实施例，能够通过模拟的动物生存的自然环境让动物产生本能的恐惧，同时通过信息采集器以及行为学监控系统实现动物本能恐惧反应的检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1(a)是本发明实施例公开的一种动物实验装置的结构示意图；
图1(b)是本发明实施例公开的图1(a)的动物实验装置的结构示意图中的一部分；
图2是本发明实施例公开的一种looming视觉危险刺激的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
本发明实施例公开了一种动物实验装置，能够检测动物本能恐惧反应。以下分别进行详细说明。
请参见图1(a)以及图1(b)，其中，图1(a)为本发明实施例公开的一种动物实验装置的结构示意图，图1(b)为本发明实施例公开的图1(a)的动物实验装置的结构示意图中的一部分。如图1所示，该动物实验装置的结构包括：觅食行为学箱4、活动门11、视频呈现器5、主机6、信息采集器9以及行为学监控系统10，其中：
活动门11位于觅食行为学箱4中，视频呈现器5与主机6电连接，信息采集器9与行为学监控系统10电连接，行为学监控系统10电连接主机6。
本发明实施例中，活动门11用于导通或隔离觅食行为学箱4划分的安全区和觅食区，视频呈现器5用于给位于觅食区的动物呈现主机6播放的视频，信息采集器9用于采集位于觅食区的动物的位置信息传输给行为学监控系统10，行为学监控系统10用于在动物的位置信息到达觅食区的指定区域时，触发主机6播放视频。
具体地，觅食行为学箱4为狭长箱体，其中，狭长箱体可以是箱体长度与箱体宽度的比值大于一定阈值的箱体，本发明实施例不作限定。
本发明实施例中，觅食行为学箱4划分的安全区用来模拟动物在自然界中的休息区域，类似于动物在自然界中的“窝”，而觅食区用来模拟动物在自然界中觅食的区域。
本发明实施例中，视频呈现器5长宽比可以为4:3，分辨率为1024*768的LCD显示屏，或者是LED显示屏等，本发明实施例不作限定。其中，若视频呈现器5是由多个LCD显示屏组成，则“视频呈现器5与主机6电连接”可以理解为“视频呈现器5通过分屏显卡与主机6电连接”。视频呈现器5用来模拟自然界捕食者危险刺激的情景(比如，上空的捕食者老鹰等)。其中，可以用如图2所示逐渐靠近的looming视觉危险刺激来模拟自然界捕食者危险刺激的情景。looming视觉危险可以为在0.3s内视角逐渐从1°扩大到20°的黑色圆盘来模拟捕食者阴影。如图2所示，共有20个圆盘，每个圆盘对应从1°到20°中的一个视角且圆盘与圆盘之间的视角间隔为1°，每个圆盘对应图2左边的一个时长且每个圆盘对应的时长为0.015s。即若20个圆盘由小到大分别记作圆盘1、圆盘2、……、圆盘20，圆盘1对应的视角为1°并且对应的时长为0.015s，圆盘2对应的视角为2°并且对应的时长为0.015s，……，圆盘20对应的视角为20°并且对应的时长为0.015s，则20个圆盘从圆盘1到圆盘20依次出现在视频呈现器5中(一次looming重复15次，总时长大约为5s。)，共同模拟了一个由远及近的自然界捕食者危险刺激的情景。
具体地，主机6主要是播放视频的作用。
具体地，行为学监控系统10包括第一控制器，第一控制器用于当动物的位置信息到达觅食区的指定区域时，给主机6发送用于播放视频的控制信息来使主机6播放视频，主机6播放的视频通过与主机6的视频呈现器5来呈现。
作为一种可选的实施方式，如图1所示，该动物实验装置还包括门控装置1，其中：
门控装置1分别与活动门11以及行为学监控系统10电连接。
行为学监控系统10还用于在动物的位置信息在觅食行为学箱4的指定区域时，触发门控装置1输出控制指令给活动门11，以控制活动门11导通或隔离觅食行为学箱4划分的安全区和觅食区。
本发明实施例中，行为学监控系统10还包括第二控制器，其中，第二控制器用于在动物的位置信息在觅食行为学箱4的指定区域时，给门控装置1发送控制活动门11活动的控制指令，该控制指令用于触发门控装置1输出控制指令给活动门11，以控制活动门11导通或隔离觅食行为学箱4划分的安全区和觅食区。
具体地，觅食行为学箱4的指定区域可以为多个，比如，指定区域可以为安全区中距离活动门一定阈值范围之内或安全区中距离活动门一定阈值范围之外，觅食区中距离活动门一定阈值范围之内或觅食区中距离活动门一定阈值范围之外等。举例说明，当动物的位置信息在安全区中距离活动门一定阈值范围之内时，行为学监控系统10触发门控装置1输出控制指令给活动门11，以控制活动门11导通觅食行为学箱4划分的安全区和觅食区，或当动物的位置信息在安全区中距离活动门一定阈值范围之外时，行为学监控系统10触发门控装置1输出控制指令给活动门11，以控制活动门11隔离觅食行为学箱4划分的安全区和觅食区等。
作为一种可选的实施方式，动物实验装置还包括给食器2以及弧形滑槽3，其中：
给食器2可拆卸地安装在觅食区的外侧壁上，给食器2的食物出口连接弧形滑槽3的一端，弧形滑槽3的另一端与觅食区的内底壁接触。
给食器2与行为学监控系统10电连接。
行为学监控系统10还用于在动物的位置信息在觅食区的指定区域时，触发给食器2投放食物，食物沿着弧形滑槽3到达觅食区的内底壁。
本发明实施例中，外侧壁指的是觅食区侧壁的外部。举例说明“给食器2可拆卸地安装在觅食区的外侧壁上”，比如，在觅食区的外侧壁上打孔，将给食器2通过外侧壁上的孔安装在外侧壁上，通过打孔的方式可以实现给食器可拆卸地安装在觅食区的外侧壁上。给食器2的食物出口连接弧形滑槽3的设计类似于生活中滑梯的设计，弧形滑槽3设计的主要目的主要是为了让给食器2中的食物能够准确地传送到内底壁上的指定位置处。其中，弧形滑槽3的另一端与觅食区的内底壁接触即弧形滑槽3的另一端穿过在觅食区的外侧壁上的另一个孔与觅食区中的内底壁接触。综合上述得出给食器2、弧形滑槽3与觅食区的位置关系，其中，给食器2与弧形滑槽3中的一端在觅食区的外部，弧形滑槽3中的另一端穿过觅食区中的孔在觅食区的内部，与觅食区的内底壁接触。
具体地，觅食行为学箱4的其中一个侧壁用透明材质做成，其余侧壁用非透明材质做成，“给食器2可拆卸地安装在觅食区的外侧壁上”具体地理解为“给食器2可拆卸地安装在觅食区的其中一个不透明侧壁的内侧”，这样做主要是若信息采集器9在觅食行为学箱4的其中一个透明侧壁的外部对觅食区的动物进行位置信息时，不会因为给食器2的安装而阻挡信息采集器9的采集信息时的视线。
具体地，行为学监控系统10还包括第三控制器。第三控制器用于在动物的位置信息在觅食区的指定区域时，向给食器2发送投放食物的控制信息，该投放食物的控制信息用于触发给食器2投放食物。比如，若指定区域为觅食区中以给食器2为圆心的一定阈值范围内，当行为学监控系统10检测到动物的位置信息在该阈值范围内时，行为学监控系统10会通过给食控制模块向给食器2发送投放食物的控制信息，该投放食物的控制信息用于触发给食器2投放食物。
作为一种可选的实施方式，弧形滑槽3的另一端可以与觅食区的内底壁不接触，或者弧形滑槽3的另一端与觅食区的内底壁有一段阈值距离，只要让给食器中的食物能够准确地传送到内底壁的指定位置处，都是本发明实施例中弧形滑槽3的保护范围。
具体地，指定位置指的是觅食区中的某一特定位置，比如距离弧形滑槽3的另一端与觅食区的内底壁接触位置处的一定阈值的范围内，或距离活动门移动阈值范围内等，本发明实施例不作限定。举例说明，“行为学监控系统10还用于在动物的位置信息在觅食区的指定区域时，触发给食器2投放食物，食物沿着弧形滑槽3到达觅食区的内底壁”，若指定区域为距离弧形滑槽3的另一端与觅食区的内底壁接触位置处的一定阈值的范围内，则当行为学监控系统10检测到动物的位置信息在距离弧形滑槽3的另一端与觅食区的内底壁接触位置处的一定阈值的范围内时，行为学监控系统10就会触发给食器2投放食物，食物沿着弧形滑槽3到达觅食区的内底壁。
作为一种可选的实施方式，动物实验装置还包括滑槽12(如图1(b)所示)，其中：
滑槽12安装在觅食行为学箱4的内底壁上，活动门沿着滑槽12滑动，以导通或隔离觅食行为学箱4划分的安全区和觅食区。
本发明实施例中，能够减少活动门11沿着某一部件滑动时，减少阻力活动门11的滑动阻力，统称为滑槽12，同时该部件都是本发明实施例中滑槽12的保护的范围。
作为一种可选的实施方式，动物实验装置还包括数字采集控制卡7，其中：
主机6通过数字采集控制卡7与行为学监控系统10的电连接。
门控装置1通过数字采集控制卡7与行为学监控系统10电连接。
给食器2通过数字采集控制卡7与行为学监控系统10电连接。
本发明实施例中，数字采集控制卡7主要是将行为学监控系统10生成的信号进行分端，分端后的信号发送给主机6、门控装置1以及给食器2。
作为一种可选的实施方式，动物实验装置还包括数字电压转换器8，其中：
门控装置1通过数字电压转换器8与数字采集控制卡7电连接。
给食器2通过数字电压转换器8与数字采集控制卡7电连接。
本发明实施例中，数字电压转换器8主要是对门控装置1和数字采集控制卡7之间进行电压的转换，对给食器2和数字采集控制卡7之间进行电压的转换。
作为一种可选的实施方式，觅食行为学箱4没有顶盖，视频呈现器5安装在觅食区的顶部。
作为一种可选的实施方式，信息采集器9还用于采集动物在指定区域内的时间信息等。
本发明实施例中，指定区域指的是觅食行为学箱4中某一特定的区域，比如安全区，觅食区等，本发明实施例不作限定。
作为一种可选的实施方式，信息采集器9包括摄像机、红外系统、速度传感器和电信号采集器中的一种或任几种的组合。
本发明实施例中，对信息采集器9以摄像机为例子举例说明。在安装摄像机时，同时调整觅食行为学箱4的位置以及摄像机的焦距，保证觅食行为学箱4的内部全景都在摄像机的监控范围内，并保证摄像机中画面的清晰。同时，校正觅食行为学箱4中的实物是按比例缩小，便于后续分析动物在实验过程中的速度等。安装好摄像机后，同时调整摄像机录制的格式、帧率以及视频的存放目录等。
本发明实施例中，将饥饿处理的动物(体重80％-90％)放置到觅食行为学箱4中，信息采集器9主要是用来采集动物在整个实验过程中的位置信息以及时间信息等。信息采集器9将采集的位置信息以及时间信息等信息发送给行为学监控系统10，行为学监控系统10根据接收到的上述信息进行仿真分析得出动物在整个实验过程中冻结的时间，进入觅食区成功觅食的次数，返回安全区时的速度，looming刺激后在安全区待的时间以及离安全区不同距离looming刺激时动物逃跑或冻结的比率等。
其中，假设觅食行为学箱4是一个长110cm*宽20cm*高50cm的长方体，被活动门11划分为长20cm*宽20cm*高50cm的安全区和长90cm*宽20cm*高50cm觅食区。在该觅食行为学箱4中以“离安全区不同距离looming刺激时动物冻结的比率”为例子进行说明。比如，第一次实验放置7只动物在觅食行为学箱4中，同时将looming刺激设定在距离安全区51cm的位置处，开启looming刺激，统计在looming刺激设定在距离安全区51cm的位置处时发生冻结现象的动物的数目，将该冻结的动物的数目记为A，则在距离安全区51cm处对动物进行looming刺激时动物冻结的比率为A/7；第二次实验放置7只动物在觅食行为学箱4中，同时将looming刺激设定在距离安全区17cm的位置处，开启looming刺激，统计在looming刺激设定在距离安全区17cm的位置处时发生冻结现象的动物的数目，将该冻结的动物的数目记为B，则在距离安全区17cm处对动物进行looming刺激时动物冻结的比率为B/7。
作为一种可选的实施方式，还可以预先在动物体内植入光纤或电极，再通过信息采集器9采集动物体内有关神经的参数信息，再将该有关神经的参数信息发送给行为学监控系统10，行为学监控系统10对该有关神经的参数信息进行解析，得出特定神经元在动物活动任务中的作用。
本发明实施例中，为了更加清晰地了解该动物实验装置的结构组成，可以将该动物实验装置以系统的方式将其划分，可以将该动物实验装置划分为：自然模拟系统、视觉呈现系统、信号输出系统以及行为追踪系统四个系统，其中：
自然模拟系统包括觅食行为学箱4、活动门11、门控装置1、滑槽12、给食器2以及弧形滑槽3。
视觉呈现系统包括视觉呈现器5以及主机6。
行为追踪系统包括信息采集器9以及行为学监控系统10。
信号输出系统包括数字采集控制卡7以及数字电压转换器8。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(RandomAccess Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-timeProgrammable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
以上对本发明实施例公开的一种动物实验装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种动物实验装置，其特征在于，包括：觅食行为学箱、活动门、视频呈现器、主机、信息采集器以及行为学监控系统，其中：
所述活动门位于所述觅食行为学箱中，所述活动门用于导通或隔离所述觅食行为学箱划分的安全区和觅食区；
所述视频呈现器与所述主机电连接，所述视频呈现器用于给位于所述觅食区的动物呈现所述主机播放视频；
所述信息采集器与所述行为学监控系统电连接，所述信息采集器用于采集位于所述觅食区的动物的位置信息传输给所述行为学监控系统；
所述行为学监控系统电连接所述主机，所述行为学监控系统用于在所述动物的位置信息到达所述觅食区的指定区域时，触发所述主机播放视频。
2.根据权利要求1所述的动物实验装置，其特征在于，所述动物实验装置还包括门控装置，其中：
所述门控装置分别与所述活动门以及所述行为学监控系统电连接。
3.根据权利要求2所述的动物实验装置，其特征在于，所述行为学监控系统还用于在所述动物的位置信息在所述觅食行为学箱的指定区域时，触发所述门控装置输出控制指令给所述活动门，以控制所述活动门导通或隔离所述觅食行为学箱划分的安全区和觅食区。
4.根据权利要求3所述的动物实验装置，其特征在于，所述动物实验装置还包括给食器以及弧形滑槽，其中：
所述给食器可拆卸地安装在所述觅食区的外侧壁上，所述给食器的食物出口连接所述弧形滑槽的一端，所述弧形滑槽的另一端与所述觅食区的内底壁接触；
所述给食器与所述行为学监控系统电连接；
所述行为学监控系统还用于在所述动物的位置信息在所述觅食区的指定区域时，触发所述给食器投放食物，所述食物沿着所述弧形滑槽到达所述觅食区的内底壁。
5.根据权利要求4所述的动物实验装置，其特征在于，所述动物实验装置还包括滑槽，其中：
所述滑槽安装在所述觅食行为学箱的内底壁上，所述活动门沿着所述滑槽滑动，以导通或隔离所述觅食行为学箱划分的安全区和觅食区。
6.根据权利要求5所述的动物实验装置，其特征在于，所述动物实验装置还包括数字采集控制卡，其中：
所述主机通过所述数字采集控制卡与所述行为学监控系统的电连接；
所述门控装置通过所述数字采集控制卡与所述行为学监控系统电连接；
所述给食器通过所述数字采集控制卡与所述行为学监控系统电连接。
7.根据权利要求6所述的动物实验装置，其特征在于，所述动物实验装置还包括数字电压转换器，其中：
所述门控装置通过所述数字电压转换器与所述数字采集控制卡电连接；
所述给食器通过所述数字电压转换器与所述数字采集控制卡电连接。
8.根据权利要求7所述的动物实验装置，其特征在于，所述觅食行为学箱没有顶盖，所述视频呈现器安装在所述觅食区的顶部。
9.根据权利要求1～8任一项所述的动物实验装置，其特征在于，所述信息采集器还用于采集动物在指定区域内的逗留时间信息、动物返回所述安全区时的速度信息中的一种或几种组合。
10.根据权利要求1～8任一项所述的动物实验装置，其特征在于，所述信息采集器包括摄像机、红外系统、速度传感器和电信号采集器中的一种或任几种的组合。
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