CN110999798B - 一种整体知觉的行为检测装置及动物认知行为测试方法 - Google Patents
一种整体知觉的行为检测装置及动物认知行为测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110999798B CN110999798B CN201911277533.3A CN201911277533A CN110999798B CN 110999798 B CN110999798 B CN 110999798B CN 201911277533 A CN201911277533 A CN 201911277533A CN 110999798 B CN110999798 B CN 110999798B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- image
- open field
- topological
- display screen
- animal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 title claims abstract description 29
- 230000001149 cognitive effect Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 230000008447 perception Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 230000006399 behavior Effects 0.000 claims abstract description 78
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000010171 animal model Methods 0.000 claims description 74
- 241000283984 Rodentia Species 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 6
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003931 cognitive performance Effects 0.000 claims 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 14
- 238000011160 research Methods 0.000 description 6
- 238000012549 training Methods 0.000 description 6
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000016776 visual perception Effects 0.000 description 5
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000019771 cognition Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 2
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 2
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000003542 behavioural effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003920 cognitive function Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007106 neurocognition Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000006886 spatial memory Effects 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K1/00—Housing animals; Equipment therefor
- A01K1/02—Pigsties; Dog-kennels; Rabbit-hutches or the like
- A01K1/03—Housing for domestic or laboratory animals
- A01K1/031—Cages for laboratory animals; Cages for measuring metabolism of animals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K1/00—Housing animals; Equipment therefor
- A01K1/02—Pigsties; Dog-kennels; Rabbit-hutches or the like
- A01K1/03—Housing for domestic or laboratory animals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K15/00—Devices for taming animals, e.g. nose-rings or hobbles; Devices for overturning animals in general; Training or exercising equipment; Covering boxes
- A01K15/02—Training or exercising equipment, e.g. mazes or labyrinths for animals ; Electric shock devices ; Toys specially adapted for animals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K29/00—Other apparatus for animal husbandry
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K29/00—Other apparatus for animal husbandry
- A01K29/005—Monitoring or measuring activity, e.g. detecting heat or mating
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Catching Or Destruction (AREA)
Abstract
本发明提供了一种整体知觉的行为检测装置,包括:旷场,为一顶部敞开的箱体结构,所述旷场由一底板和首尾相连的多块侧板围合而成;显示屏,设置在所述旷场的顶部,所述显示屏的显示面朝向所述旷场的底板表面,所述显示屏上显示动态迫近图像,所述动态迫近图像包括维持拓扑属性的图像和变换拓扑属性的图像中的至少一种;遮蔽部,设置在所述旷场的底板表面,所述遮蔽部设有一遮蔽空间;摄像部,设置在所述旷场上,用于实时监测所述旷场内的动态。该行为检测装置是一种潜意识的视觉刺激检测装置,其能用于测试潜意识的拓扑感知对动物行为的影响,能一定程度地反应动物行为与整体属性感知之间的关联性。本发明还提供了一种动物认知行为测试方法。
Description
技术领域
本发明涉及动物实验器具技术领域,尤其涉及一种整体知觉的行为检测装置及动物认知行为测试方法。
背景技术
大脑视觉及认知功能一直是神经科学研究的重点。其中,理解视觉感知的基本要素是研究视觉的一大基本问题。有研究表明,存在一种基于拓扑(整体属性)的视觉感知功能层次理论,且认为对象的拓扑属性的提取是视觉感知的起点。这里的拓扑是一种几何学定义,其中,图形的拓扑属性是该图形的整体属性,在图像的各种平滑形状变化变换中保持不变。例如,孔的数量就是一种拓扑属性。一块橡皮泥,只要不破裂,弯曲和扭曲可以改变其形状但不改变其拓扑属性。因此,对象的拓扑属性被认为是一个基本属性,对于可变视觉输入的感知稳定性至关重要,并且在视觉感知过程中优先得到处理。“早期拓扑感知”假说的基本依据就为视觉系统对拓扑差异比非拓扑差异更敏感,该依据在过去的几十年中经过了广泛的测试,并得到大量证据支持。
随着实验动物科学的发展,非人灵长类实验动物成为很多科研工作者的选用实验材料。目前存在一些检测实验动物学习和记忆的行为学装置,例如传统训练实验动物的空间记忆能力的多臂迷宫等。然而,上述装置大部分要对实验动物进行长时间训练,以及需要有意识地选择实验动物,剔除训练不成功个体等不足,成本高;且不能高效地获得整体属性(拓扑属性)的认知的相关测试数据。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种整体知觉的行为检测装置及动物认知行为测试方法;该行为检测装置是一种潜意识的视觉刺激检测装置,其能用于测试潜意识的拓扑感知对动物行为的影响,能一定程度地反应动物行为与整体属性感知之间的关联性。本发明还提供了一种动物认知行为测试方法。
第一方面,本发明提供了一种整体知觉的行为检测装置,包括:
旷场,为一顶部敞开的箱体结构,所述旷场由一底板和首尾相连的多块侧板围合而成;
显示屏,设置在所述旷场的顶部,所述显示屏的显示面朝向所述旷场的底板表面,所述显示屏上显示动态迫近(looming)图像,所述动态迫近图像包括维持拓扑属性的图像和变换拓扑属性的图像中的至少一种;
遮蔽部,设置在所述旷场的底板表面,所述遮蔽部设有一遮蔽空间;
摄像部,设置在所述旷场上,用于实时监测所述旷场内的动态。
可选地,所述维持拓扑属性的图像为对拓扑属性相同的一组图像进行动态迫近显示;所述变换拓扑属性的图像为对拓扑属性不同的一组图像进行动态迫近显示。
可选地,所述动态迫近图像的图像横向尺寸与所述旷场高度的比例为1:(0.05-1.2);所述旷场高度为20-50cm。
可选地,所述动态迫近图像包括至少一轮图像,所述动态迫近图像至少重复显示一轮,每轮显示的时间为200-400毫秒。
可选地,所述显示面所在平面与所述旷场的底板表面的夹角为0-60°。
可选地,所述行为检测装置还包括控制部,所述控制部用于调控所述显示屏和所述摄像部。
可选地,所述摄像部可以但不限于为可见光摄像组件或红外摄像组件。所述摄像部的安装位置可以设置在所述显示屏上或所述旷场的侧板上。所述摄像部能良好地记录所述旷场内的全部动态。
可选地,所述行为检测装置还包括声源部和光源部,所述声源部用于提供不同音量或频率的声波,所述光源部用于改变所述旷场内部的明暗程度。
本发明第一方面所述行为检测装置,能用于测试潜意识的拓扑感知对动物行为的影响,能一定程度地反应动物行为与整体属性感知之间的关联性本发明将刺激个本能反应联系。同时,因为实验动物有个体差异,训练进度有不同,本发明所述行为检测装置可以对未经训练的实验动物进行认知行为测试,所述整体属性感知为是每个个体都具备的本能,因此,本发明所述行为检测装置可以保持个体间实验条件的一致性,能够大大节省了在实验时间和成本。
第二方面,本发明还提供了一种利用本发明第一方面所述整体知觉的行为检测装置的动物认知行为检测方法,包括:
将实验动物放置在整体知觉的行为检测装置中,然后通过显示屏上显示的动态迫近图像刺激所述实验动物,用摄像部实时监测并记录测试数据;所述测试数据用于分析所述实验动物的认知行为;其中,所述动态迫近图像包括维持拓扑属性的图像和变换拓扑属性的图像中的至少一种。
本发明所述行为检测装置可以用于未经训练的实验动物进行认知行为测试,能够大大节省了在实验时间和成本,尤其是对于训练难度较大的实验动物种类。
可选地,所述用摄像部实时监测并记录测试数据的过程包括:监测所述实验动物从所述动态迫近图像刺激开始时,至所述实验动物向遮蔽部奔跑时的回窝延迟时间;所述实验动物从向所述遮蔽部开始奔跑,至所述实验动物进入所述遮蔽部的回窝速度;和/或所述实验动物在所述遮蔽部的躲藏时间。
可选地,所述实验动物包括啮齿类动物。例如,所述啮齿类动物可以但不限于为小鼠。所述啮齿类动物,例如小鼠,具有以下优点:(1)个头小,较温顺,容易饲养管理;(2)繁殖快;(3)个体和饲养成本较低;(4)属哺乳动物,与人类具有较高的基因相似度;(5)经过长期的科学研究,各种品系(遗传背景)、疾病研究模型、实验操作和分析流程规范已经十分丰富。因此,本发明采用啮齿类动物作为实验动物之一,能够通过对啮齿类动物的视觉认知的研究,能结合多种遗传品系和研究模型,其实验数据可以应用在未来对人类神经认知等众多领域,并造福于人类。
本发明第二方面所述的动物认知行为检测方法,利用整体知觉的行为检测装置对实验动物进行测试,可以用于测试潜意识的拓扑感知对动物行为的影响,能一定程度地反应动物行为与整体属性感知之间的关联性。
附图说明
为更清楚地阐述本发明的构造特征和功效,下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
图1是本发明一实施例提供的整体知觉的行为检测装置100结构示意图;
图2是本发明一实施例提供的整体知觉的行为检测装置的旷场俯视图;
图3是本发明一实施例提供的整体知觉的行为检测装置显示屏的动态迫近图像的具体图像种类;
图4是本发明一实施例提供的整体知觉的行为检测装置显示屏的不同组的动态迫近图像的动态迫近显示过程图;
图5是本发明一实施例提供的整体知觉的行为检测装置显示屏的动态迫近图像的图像横向尺寸与旷场高度的关系示意图;
图6是本发明另一实施例提供的整体知觉的行为检测装置200结构示意图;
图7是本发明一实施例提供的整体知觉的行为检测装置显示屏的不同组的动态迫近图像的具体动态迫近显示过程图。
具体实施例
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的一部分实施例,而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
如图1所示,本实施例提供的一种整体知觉的行为检测装置100,包括:
旷场10,为一顶部敞开的箱体结构,所述旷场由一底板11和首尾相连的多块侧板12围合而成;
显示屏20,设置在所述旷场10的顶部,所述显示屏20的显示面朝向所述旷场10的底板11表面,所述显示屏20上显示动态迫近图像21,所述动态迫近图像21包括维持拓扑属性的图像和变换拓扑属性的图像中的至少一种;
遮蔽部30,设置在所述旷场10的底板11表面,所述遮蔽部30设有一遮蔽空间31;
摄像部40,设置在所述旷场10上,用于实时监测所述旷场10内的动态。
本发明实施方式中,参加图2;所述旷场10为一长方体箱体结构;所述旷场10的截面形状为长方体。可选地,所述旷场10截面形状还可以为正方形、圆形或多边形。所述旷场10截面形状还可以为其他形状,本实施方式中不做一一例举。
可选地,所述旷场10的尺寸大小可以基于实际应用进行调整。例如,可以根据实验动物的体型大小进行调整。
可选地,所述旷场高度为20-50cm。进一步地,所述旷场高度为25-40cm。本发明所述高度范围的旷场高度可以使所述显示屏的动态迫近图像对实验动物构成有效刺激,有利于获得更精准的测试数据。
一实施方式中,所述旷场10的尺寸为长40厘米×宽40厘米×高30厘米。
本发明实施方式中,所述旷场10的底板11可与其侧板12可拆卸连接。所述底板11可以实现单独拆卸,这样方便清理实验动物在装置内检测时留下的排泄物等,也有利于调整所述遮蔽部30的位置。
本发明实施方式中,所述旷场10的侧板12的厚度可以但不限于为0.3-2cm。所述侧板12的厚度足以抵挡实验动物对所述行为检测装置100的破坏。例如,所述旷场10的侧板12的厚度可以为0.3cm,或为0.5cm,或为1cm,或为2cm。所述侧板12具有一定的隔音效果,防止行为检测装置外部的声音对所述旷场10内实验动物的影响。
本发明实施方式中,所述旷场10的侧板12还可以包括两层以上的层结构板。这样可以进一步增加所述旷场10的耐冲击强度。
本发明实施方式中,所述旷场10的颜色为与所述实验动物相反颜色。例如,当所述实验动物为黑色时,所述旷场10的整体颜色可以为白色或浅色系列。通过设置不同颜色,可以便于后续观察、分析。
可选地,所述摄像部的安装位置可以设置在所述显示屏上或所述旷场的侧板上。例如,所述摄像的可以设置在所述显示屏上,或设置在所述旷场侧板的内侧或外侧。
可选地,所述旷场的透明度根据所述摄像部的位置或角度进行设置。例如,当所述摄像部设置在所述旷场的顶部,固定在所述显示屏上时,所述旷场的底板和侧板可以为不透明状态。当所述摄像部设置在一侧板外侧时,所述旷场的其余侧板以及底板为不透明,所述摄像部所在的侧板可以为透明状态,这样摄像部同样可以隔着透明的侧板实时测定旷场的内部动态。
可选地,所述遮蔽部30含有所述遮蔽空间31以便于实验动物进行躲藏。所述遮蔽部30,以及遮蔽部30的遮蔽空间31的尺寸大小可以基于实验动物的体型大小进行调整。
本发明实施方式中,所述遮蔽部30的截面形状可以为三角形或半圆形。进一步地,所述遮蔽部30的截面形状还可以为多边形或其他形状。
本发明实施方式中,所述旷场10和遮蔽物30的材质可以相同,也可以不同。一实施方式中,旷场10和遮蔽物30的材质为亚克力板,该材质具有较好的透明性、化学稳定性和耐候性、易染色、易加工等优点。
本发明实施方式中,所述摄像部40可以但不限于为可见光摄像组件或红外摄像组件。其中,所述摄像部40可以基于实际应用进行调整,所述摄像部40的作用是尽可能地清晰、实时监测所述旷场10的动态,尤其是实验动物的动态。
当所述摄像部设置在所述旷场10顶端,固定在显示屏20上时,所述摄像部可以选用微型摄像头,通过粘附方式固定在显示屏20的中央或角落。当所述摄像部固定在侧板时,则选择合适视角进行拍摄。
本发明实施方式中,所述显示屏20的显示面所在平面与所述旷场10的底板11表面的夹角为0-60°。
一实施方式中,所述显示屏20的显示面所在平面与所述旷场10的底板11表面的夹角为0°,此时所述显示屏20的显示面所在平面与所述旷场的底板表面平行设置,所述显示屏20的显示面的动态迫近图像可以正投影在所述旷场的底板表面。通过调节所述显示屏20的显示面所在平面与所述旷场10的底板11表面的夹角,可以用于调节显示屏20的显示面内容相对于旷场10的底板11表面的视角。由于不同类型的实验动物其观察显示屏图像内容的视角存在偏差,因此,可以通过调节所述显示屏20的显示面所在平面与所述旷场10的底板11表面的夹角予以解决;同时调节所述显示屏20的显示面所在平面与所述旷场10的底板11表面的夹角大小也可以作为一个刺激因素,以实现对实验动物的整体属性认知行为进一步的研究。
可选地,所述维持拓扑属性的图像为对拓扑属性相同的一组图像进行动态迫近显示;所述变换拓扑属性的图像为对拓扑属性不同的一组图像进行动态迫近显示。其中,所述动态迫近显示是指进行图像放大显示。所述动态迫近图像可以在所述旷场底板上形成相对应的阴影,可以给实验动物带来有物体迫近的刺激感受。
本发明实施方式中,参见图3,所述动态迫近图像的具体图像种类可以为几何图像或为物体图片。例如,可以选自实心圆、实心S形、实心矩形和空心圆环中的一种或多种。其中,所述实心圆、实心S形和实心矩形虽然形状发生变化,但是其拓扑属性并未发生变化。而空心圆环与它们之间的拓扑属性却发生了改变。可选地,所述维持拓扑属性的图像还可以为其他形状的几何形状。所述变换拓扑属性的图像也可以为不同于空心圆环的其他几何图形。
本发明实施方式中,参见图4,所述动态迫近图像可以具体为图4中的(a)、(b)和(c)组图像进行呈现。图4中(a)、(b)或(c)的每组图像都为一轮图像,所述动态迫近图像可以重复多轮进行显示。可选地,所述动态迫近图像至少重复显示一轮,每轮显示的时间为T。可选地,每轮显示的时间为T可以但不限于为200-400毫秒。其中,每轮显示的时间T还可以设置多个时间段,每个时间段可以穿插显示相同拓扑属性的图像或拓扑属性不同的图像。例如,图4中,所述每轮所述图像的持续时间T包括3个时间段,分别为t1、t2和t3,其中,图4中(a)的t2时间段中设置不同形状,但拓扑属性相同的图像;图4中(b)的t2时间段中设置拓扑属性不同的图像;图4中(c)的t2时间段中则是保持原图像的不断迫近放大显示。本发明一实施方式中,图4中(c)可以作为对照组,图4中(a)和(b)可以作为实验组,然后将上述各种的测试结果进行对比。
可选地,所述动态迫近图像至少重复显示10-20轮,每轮显示的时间为200-400毫秒。
本实施方式中,相邻两轮之间的时间间隔很短,可以认为是连续的重复显示。
本实施方式中,所述动态迫近图像的图像横向尺寸与所述旷场高度的比例为1:(0.05-1.2);所述旷场高度为20-50cm。
可选地,当所述动态迫近图像的图像形状规则对称时,所述动态迫近图像的图像横向尺寸范围为所述旷场高度×2tanθ之间,其中θ为2-30°。参见图5,所述旷场高度为H,所述夹角θ为所述动态迫近图像的中心在所述旷场的底板的正投影点分别与所述动态迫近图像的中心和边缘连线的夹角。其中,当动态迫近图像为圆形图像时,其图像横向尺寸相当于所述圆形图像的直径。
一实施方式中,当所述旷场高度为30cm,θ为2°时,所述显示屏显示实心圆的直径约为30cm×2tan2°≈2cm;θ为30°时,所述显示屏显示实心圆的直径约为30cm×2tan30°≈35cm,此时,所述显示屏显示的动态迫近图像可以从直径为2cm的实心圆,不断扩大至直径为35cm的实心圆。
可选地,所述行为检测装置还包括声源部和光源部,所述声源部用于提供不同音量或频率的声波,所述光源部用于改变所述旷场内部的明暗程度。通过设置所述声源部和光源部,可以增加对实验动物的刺激因素,并可以测试实验动物其他认知行为,也可以协同测试实验动物对整体属性的认知。
可选地,所述实验动物包括啮齿类动物。一实施方式中,所述实验动物为小鼠。
参见图6,本发明一实施例还提供了一种整体知觉的行为检测装置200,所述整体知觉的行为检测装置200与所述整体知觉的行为检测装置100的差别在于:所述整体知觉的行为检测装置200还包括控制部,所述控制部用于调控所述显示屏和所述摄像部。
通过所述控制部,可以预先设置程序,并让所述显示屏和所述摄像部按照预先设置程序进行工作,实现半自动化,甚至全自动化对实验动物进行测试。
可选地,所述行为检测装置还包括声源部和光源部,所述声源部用于提供不同音量或频率的声波,所述光源部用于改变所述旷场内部的明暗程度。所述声源部和光源部可以但不限于由所述控制部调控。
本实施例提供的一种动物认知行为测试方法,该动物认知行为测试方法利用所述整体知觉的行为检测装置100或200进行测试,包括:
将实验动物放置在整体知觉的行为检测装置中,然后通过显示屏上显示的动态迫近图像刺激所述实验动物,用摄像部实时监测并记录测试数据;所述测试数据用于分析所述实验动物的认知行为;其中,所述动态迫近图像包括维持拓扑属性的图像和变换拓扑属性的图像中的至少一种。
可选地,所述维持拓扑属性的图像为对拓扑属性相同的一组图像进行动态迫近显示;所述变换拓扑属性的图像为对拓扑属性不同的一组图像进行动态迫近显示。
可选地,所述用摄像部实时监测并记录测试数据的过程包括:监测所述实验动物从所述动态迫近图像刺激开始时,至所述实验动物向遮蔽部奔跑时的回窝延迟时间;所述实验动物从向所述遮蔽部开始奔跑,至所述实验动物进入所述遮蔽部的回窝速度;和/或所述实验动物在所述遮蔽部的躲藏时间。
本发明实施例所述动物认知行为测试方法中,将图像的拓扑属性(整体属性)和实验动物的本能行为反应联系,对于研究整体属性(拓扑属性)的认知行为具有重要意义。
由于现有行为检测装置大部分是通过奖惩机制训练小鼠,将视觉图像这一信号和奖励或者惩罚联系起来,使得小鼠能对不同图像产生不同反应,以此说明小鼠有分辨这些图像的能力。但是根据“早期拓扑感知”假说中的拓扑差异在被视觉系统感知时比非拓扑差异更敏感,并且在视觉感知过程中优先得到处理;因此,现有行为检测装置并不能作为一种实验动物潜意识的检测装置。本发明所述动物认知行为测试方法,通过利用本发明实施例提供的所述行为检测装置,其可以作为一种潜意识的检测方式来检测整体属性感知的优先性;如果潜意识的拓扑感知都能对动物行为造成影响,便能一定程度地说明整体属性感知的优先性。
并且,本发明实施例所述动物认知行为测试方法可以直接行为使用未经训练的实验动物进行认知行为测试,这样能够大大节省了在实验时间和成本,尤其是对于训练难度较大的实验动物种类。同时,因为啮齿类动物有个体差异,训练进度有不同,而本发明所述未经训练的实验动物可以保持个体间实验条件的一致性。
本发明实施例所述动物认知行为测试方法,可以通过改变显示屏中动态迫近图像组对所述实验动物进行刺激,并通过摄像部监测所述实验动物从所述动态迫近图像刺激开始时,至所述实验动物向遮蔽部奔跑时的回窝延迟时间;所述实验动物从向所述遮蔽部开始奔跑,至所述实验动物进入所述遮蔽部的回窝速度;或所述实验动物在所述遮蔽部的躲藏时间;然后观察到组间差异明显,并可以基于数据说明小鼠对拓扑属性(整体属性)具有(潜意识的)辨认能力。其中,本发明最终的实验数据的质量,在能否分辨图像刺激对应的行为反应方面,不低于使用现有技术得到的数据。
本发明实施例所述动物认知行为测试方法还可以在其他视觉刺激(昼夜、光照强度)、声音刺激下,及在其他条件中(进食中)的反应;进一步研究实验动物的认知行为。
本发明一实施例,所述动物认知行为测试方法中,所述显示屏按照图7所示的动态迫近图像组别,先以图7中(c)组的动态图片进行测试,然后分别用图7中(a)和(b)组动态迫近图像的进行测试;每组动态迫近图像重复显示15轮,然后关闭显屏,所述旷场的尺寸为长40厘米×宽40厘米×高30厘米;记录三组动态迫近图像刺激下,实验动物从所述动态迫近图像刺激开始时,至所述实验动物向遮蔽部奔跑时的回窝延迟时间;所述实验动物从向所述遮蔽部开始奔跑,至所述实验动物进入所述遮蔽部的回窝速度;以及所述实验动物在所述遮蔽部的躲藏时间,并进行对比,重复测试多个个体后,获得测试数据。其中,所述动态迫近图像先是以约2厘米的实心圆不断放大,当在100毫秒,(a)组中用实心S形图像替换,并延续迫近放大的尺寸约持续80毫秒后,变换回实心圆并持续120毫秒;而(b)组中用拓扑属性不同的空心圆环图像替换,并延续迫近放大的尺寸约持续80毫秒后,变换回实心圆并持续120毫秒。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易的想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种整体知觉的行为检测装置,其特征在于,包括:
旷场,为一顶部敞开的箱体结构,所述旷场由一底板和首尾相连的多块侧板围合而成;
显示屏,设置在所述旷场的顶部,所述显示屏的显示面朝向所述旷场的底板表面,所述显示屏上显示动态迫近图像,所述动态迫近图像包括维持拓扑属性的图像和变换拓扑属性的图像中的至少一种;所述动态迫近图像至少重复显示一轮,所述动态迫近图像在每轮显示中穿插显示相同拓扑属性的图像或拓扑属性不同的图像;所述动态迫近图像每轮显示的时间为200-400毫秒;所述动态迫近图像的图像横向尺寸与所述旷场高度的比例为1:(0.05-1.2);所述显示面所在平面与所述旷场的底板表面的夹角为0-60°;
遮蔽部,设置在所述旷场的底板表面,所述遮蔽部设有一遮蔽空间;
摄像部,设置在所述旷场上,用于实时监测所述旷场内的动态。
2.根据权利要求1所述的行为检测装置,其特征在于,所述维持拓扑属性的图像为对拓扑属性相同的一组图像进行动态迫近显示;所述变换拓扑属性的图像为对拓扑属性不同的一组图像进行动态迫近显示。
3.根据权利要求1所述的行为检测装置,其特征在于,所述旷场高度为20-50cm。
4.根据权利要求1所述的行为检测装置,其特征在于,所述行为检测装置还包括控制部,所述控制部用于调控所述显示屏和所述摄像部。
5.根据权利要求1所述的行为检测装置,其特征在于,所述行为检测装置还包括声源部和光源部,所述声源部用于提供不同音量或频率的声波,所述光源部用于改变所述旷场内部的明暗程度。
6.一种利用权利要求1-5中任一项所述整体知觉的行为检测装置的动物认知行为测试方法,包括:
将实验动物放置在整体知觉的行为检测装置中,然后通过显示屏上显示的动态迫近图像刺激所述实验动物,用摄像部实时监测并记录测试数据;所述测试数据用于分析所述实验动物的认知行为;其中,所述动态迫近图像包括维持拓扑属性的图像和变换拓扑属性的图像中的至少一种;所述动态迫近图像至少重复显示一轮,所述动态迫近图像在每轮显示中穿插显示相同拓扑属性的图像或拓扑属性不同的图像;所述动态迫近图像每轮显示的时间为200-400毫秒。
7.根据权利要求6所述的动物认知行为测试方法,其特征在于,所述用摄像部实时监测并记录测试数据的过程包括:监测所述实验动物从所述动态迫近图像刺激开始时,至所述实验动物向遮蔽部奔跑时的回窝延迟时间;所述实验动物从向所述遮蔽部开始奔跑,至所述实验动物进入所述遮蔽部的回窝速度;和/或所述实验动物在所述遮蔽部的躲藏时间。
8.根据权利要求6所述的动物认知行为测试方法,其特征在于,所述实验动物包括啮齿类动物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911277533.3A CN110999798B (zh) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | 一种整体知觉的行为检测装置及动物认知行为测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911277533.3A CN110999798B (zh) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | 一种整体知觉的行为检测装置及动物认知行为测试方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110999798A CN110999798A (zh) | 2020-04-14 |
CN110999798B true CN110999798B (zh) | 2022-04-22 |
Family
ID=70114620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911277533.3A Active CN110999798B (zh) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | 一种整体知觉的行为检测装置及动物认知行为测试方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110999798B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112106674A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-22 | 北京希诺谷生物科技有限公司 | 一种用于评价犬与人社交能力的测试装置及方法 |
CN113875617A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-04 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种可调节视觉危险刺激强度的行为学实验装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101142900A (zh) * | 2007-10-26 | 2008-03-19 | 天津医科大学总医院 | 增强水迷宫实验动物空间记忆的方法和装置 |
CN101425136A (zh) * | 2008-10-24 | 2009-05-06 | 北京工业大学 | 视频图像局部二进制模式特征的获取方法和装置 |
CN104382606A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-04 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种动物行为测试系统及方法 |
CN108935143A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-07 | 南京医科大学 | 一种树鼩活动性行为监测箱 |
CN110301363A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-10-08 | 中国科学技术大学 | 一种基于多模态刺激的动物认知行为测试装置和测试方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4171995B2 (ja) * | 1997-10-16 | 2008-10-29 | 潤 福原 | フリッカー感度分布測定装置及びフリッカー感度分布測定プログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体 |
CN101238984B (zh) * | 2008-01-29 | 2010-07-21 | 中国航天员科研训练中心 | 动物避暗计算机自动分析处理系统 |
CN201263722Y (zh) * | 2008-09-20 | 2009-07-01 | 赵洁 | 生理心理学教学测试用多行为箱 |
CN101965819B (zh) * | 2010-07-30 | 2013-06-12 | 暨南大学 | 一种测试动物对红外光反应行为的方法 |
JP5926210B2 (ja) * | 2012-03-21 | 2016-05-25 | 国立大学法人浜松医科大学 | 自閉症診断支援システム及び自閉症診断支援装置 |
CN103828733B (zh) * | 2014-01-27 | 2016-04-20 | 中国科学院生物物理研究所 | 动物刺激系统 |
CN205124641U (zh) * | 2015-11-16 | 2016-04-06 | 南阳医学高等专科学校 | 一种试验用小白鼠饲养笼 |
CN110278884B (zh) * | 2019-06-14 | 2021-09-03 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 动物本能恐惧行为检测装置及检测方法 |
-
2019
- 2019-12-12 CN CN201911277533.3A patent/CN110999798B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101142900A (zh) * | 2007-10-26 | 2008-03-19 | 天津医科大学总医院 | 增强水迷宫实验动物空间记忆的方法和装置 |
CN101425136A (zh) * | 2008-10-24 | 2009-05-06 | 北京工业大学 | 视频图像局部二进制模式特征的获取方法和装置 |
CN104382606A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-04 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种动物行为测试系统及方法 |
CN108935143A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-07 | 南京医科大学 | 一种树鼩活动性行为监测箱 |
CN110301363A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-10-08 | 中国科学技术大学 | 一种基于多模态刺激的动物认知行为测试装置和测试方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110999798A (zh) | 2020-04-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dreosti et al. | Development of social behavior in young zebrafish | |
Kret et al. | Emotion processing across and within species: A comparison between humans (Homo sapiens) and chimpanzees (Pan troglodytes). | |
CN110999798B (zh) | 一种整体知觉的行为检测装置及动物认知行为测试方法 | |
Açık et al. | Developmental changes in natural viewing behavior: bottom-up and top-down differences between children, young adults and older adults | |
Muto et al. | Prey capture in zebrafish larvae serves as a model to study cognitive functions | |
Feng et al. | Why do animals differ in their susceptibility to geometrical illusions? | |
Lim et al. | Understanding the linguistic needs of diverse individuals with autism spectrum disorder: Some comments on the research literature and suggestions for clinicians | |
Rinaldi et al. | Keeping an eye on serial order: Ocular movements bind space and time | |
Gao et al. | Detection of threats under inattentional blindness and perceptual load | |
Schmitt | Implementing new portable touchscreen-setups to enhance cognitive research and enrich zoo-housed animals | |
CN111742854B (zh) | 一种动物图形识别能力的检测装置和方法 | |
Del Grosso et al. | Virtual Reality system for freely-moving rodents | |
CN104382606A (zh) | 一种动物行为测试系统及方法 | |
CN104026043A (zh) | 用于家鸽的四色认知运动训练田字迷宫 | |
Rubin et al. | New genetic tools for mushroom body output neurons in Drosophila | |
CN209089644U (zh) | 动物行为箱 | |
Oh et al. | Artificial visual stimuli for animal experiments: An experimental evaluation in a prey capture context with common marmosets (Callithrix jacchus). | |
CN110301363A (zh) | 一种基于多模态刺激的动物认知行为测试装置和测试方法 | |
WO2023097760A1 (zh) | 动物行为学实验箱体 | |
CN115919254A (zh) | 动物视听觉整合能力的方法及系统 | |
Kirkpatrick et al. | Scene gist categorization by pigeons. | |
CN111034682B (zh) | 一种行为检测装置 | |
Marra et al. | In vivo time-lapse imaging in the zebrafish lateral line: a flexible, open-ended research project for an undergraduate neurobiology laboratory course | |
Heim et al. | Staring at signs: Biology undergraduates pay attention to signs more often than Animals at the Zoo | |
Shirai et al. | Development of a behavioral trajectory measurement system (Bucket-ANTAM) for organisms moving in a two-dimensional plane |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |