CN114097647A - 一种动物工作记忆监测装置及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种动物工作记忆监测装置及检测方法，其中，装置包括装置本体、遮挡门、推板和控制组件；其中，所述装置本体被分隔设置有预设数量实验腔体，每个所述实验腔体分别设置有伸手孔和食物槽；所述遮挡门可滑动的设置于所述装置本体上，用于遮挡所述伸手孔；所述伸手孔和所述遮挡门上分别设置有感应器，用于感应实验动物的肢体是否进入所述伸手孔，以及所述遮挡门开启或关闭的状态；所述推板包括目标实验板和干扰板，所述控制组件包括计时单元。该装置能够将动物工作记忆训练过程进行划分，从而对经典的行为学范式进行规范化的设置，可以获得更多的实验数据用于动物行为学分析。
Description
技术领域
本发明实施例涉及动物的行为学研究技术领域，尤其涉及一种动物工作记忆监测装置及监测方法。
背景技术
工作记忆是一种对信息进行暂时加工和贮存的容量有限的记忆系统，它不仅是人们日常生活的基本需求，更是众多人类独有的高级认知功能的基础，比如阅读、思考、语言的学习等。非人灵长类动物在神经解剖、生理、免疫和遗传等特征均与人有很大的相似性，被广泛的应用于医学生物(包括行为学)测试与研究。
现有检测工作记忆的方法主要是让实验动物记忆目标内容，然后通过触摸屏或常规行为学装置在目标内容和干扰内容之间进行选择，以检测实验动物的工作记忆情况的经典范式。
但是，使用触摸屏的对于实验动物来说训练难度较大，无法让动物迅速理解训练目的。而常规行为学装置则仅针对动物选择结果的正确率进行评价工作记忆，不能精准的对动物的工作记忆过程进行定向评价和调控。
发明内容
本发明实施例提出一种动物工作记忆监测装置及监测方法，以实现将动物工作记忆过程进行划分，是动物训练过程标准化，为解析工作记忆机制提供更多数据。
第一方面，本发明实施例提供了一种动物工作记忆监测装置，该装置包括：
装置本体、遮挡门、推板和控制组件；
其中，所述装置本体被分隔设置有预设数量实验腔体，每个所述实验腔体分别设置有伸手孔和食物槽；
所述遮挡门可滑动的设置于所述装置本体上，用于遮挡所述伸手孔；
所述伸手孔和所述遮挡门上分别设置有感应器，用于感应实验动物的肢体是否进入所述伸手孔，以及所述遮挡门开启或关闭的状态；
所述推板包括目标实验板和干扰板，所述目标实验板为实验记忆板，所述干扰板为干扰实验动物记忆板，所述目标实验板和所述干扰板在实验过程中分别放入对应的实验腔体并覆盖对应的食物槽；
所述控制组件包括计时单元，所述计时单元被配置为记录在实验腔体中只放入所述目标实验板时所述遮挡门从开启到关闭的第一时长、记录所述遮挡门在第一次关闭后至再次打开的第二时长、记录在不同的所述实验腔体中同时放置所述目标实验板和所述干扰板时，从所述遮挡门打开至实验动物的肢体伸入所述目标实验板或所述干扰板所在的实验腔体的第三时长。
可选的，所述实验腔体包括一个展示示目标实验板的记忆实验腔体，还包括至少两个对照选择实验腔体；
所述至少两个对照选择实验腔体用于同时分别放置一个所述目标实验板和至少一个所述干扰板。
可选的，所述装置还包括第一指示灯和第二指示灯，所述第一指示灯和所述第二指示灯均设置于所述装置本体上；
其中，所述第一指示灯用于指示关闭所示遮挡门，所述第二指示灯用于指示打开所述遮挡门。
可选的，所述装置本体与所述遮挡门间设置有传动装置。
可选的，所述控制组件包括驱动单元，所述驱动单元被配置为在预设时间驱动所述传动装置打开或关闭所述遮挡门。
可选的，所述装置本体上设置有通信接口，用于与所述控制组件建立连接。
可选的，所述目标实验板为展示有目标内容的板子，所述目标内容包括形状、颜色空间结构和图片中至少一种；所述干扰板为展示有与所述目标内容相似内容的板子。
第二方面，本发明实施例还提供了一种动物工作记忆监测方法，通过本发明任一实施例所述的动物工作记忆监测装置实现，该方法包括：
当所述目标实验板被放置到指定实验腔体内时，打开所述遮挡门，并记录所述遮挡门开启的时长作为第一时长；
在所述第一时长达到第一预设时长之后关闭所述遮挡门，并记录所述遮挡门关闭的时长作为第二时长；
在所述第二时长达到第二预设时长之前，将所述目标实验板和至少一个所述干扰板放入指定实验腔体内，并在放置所述目标实验板的实验腔体内的食物槽中放入食物；
在所述第二时长达到第二预设时长之后开启所述遮挡门，直到实验动物将手伸入放置所述目标实验板或至少一个所述干扰板的实验腔体内结束实验过程，并记录所述遮挡门在所述第二时长达到第二预设时长之后开启至实验过程结束的时长作为第三时长。
进一步的，当所述第三时长达到第三预设时长后，所述实验动物仍然没有穿过放置所述目标实验板或至少一个所述干扰板的实验腔体的伸手口，则实验停止。
本发明实施例通过在动物工作记忆检测装置的伸手孔以及遮挡门上设置感应器，感应实验动物的肢体在伸手孔的伸入和退出，以及感应遮挡门的开启和关闭，并由控制组件进行计时，从而确定实验动物记忆目标实验推板的时间，记忆维持的时间以及在记忆干扰实验过程中做出选择的时间，设置不同的感应器，将工作记忆的任务执行的过程进行划分，从而该装置可以使实验人员在实验过程中对动物的任务识别和执行过程进行记录，获得更多的实验数据，实现综合评价动物的工作记忆。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的动物工作记忆监测装置的结构示意图；
图2是本发明实施例二提供的动物工作记忆监测方法的步骤图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，限定有“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的动物工作记忆监测装置的结构示意图，本实施例可适用于监测动物工作记忆过程的情况。
如图1所示，本发明实施例的动物工作记忆监测装置包括装置本体A、遮挡门B、控制组件C和推板D。
其中，装置本体A被分隔设置有预设数量实验腔体，实验腔体的数量可以根据实验的具体需求而设定。每个所述实验腔体分别设置有伸手孔和食物槽。如图1中所示的实验腔体1、2和3，在实验腔体中椭圆形腔体表示的是食物槽，长方形则表示的是伸手孔。食物槽用于放置实验动物的奖励食物，伸手孔则为实验动物取实验腔体内物品的窗口，实验动物可以通过伸手孔取对应的实验腔体的物品。通常在动物实验的学习记忆过程中，会固定一个实验腔体放置目标实验板以供实验动物进行学习和记忆。在动物实验的识别选择过程中，根据干扰板的数量，会在确定位置的实验腔体中分别放置目标实验板和干扰板。可以理解的是，目标实验板和干扰板方式的位置要保持一致，规律的排布形式能够反映实验动物的普遍水平，避免了在多次实验中实验动物均能成功操作以及多个实验动物都操作失败的现象。
遮挡门B可滑动的设置装置本体A上，用于遮挡伸手孔。具体的，遮挡门B与装置本体A可以是通过相匹配的滑轨和滑槽等装置进行连接，从而使两者之间可以产生相对的位移。
进一步的，伸手孔和遮挡门B上分别设置有感应器，用于感应实验动物的肢体是否进入所述伸手孔，以及所述遮挡门开启或关闭的状态。如图1中所示的设置在伸手口的感应器E、F和G，以及设置在遮挡门B上的感应器H。这里需要说明的是，感应器在伸手孔或遮挡门B处设置的位置并不限定，只要伸手孔处的感应器能够感应到右实验动物的肢体穿过伸手孔，以及遮挡门B处的感应器能够感应到遮挡门的开启或关闭即可。此外，感应器的种类也没有限制，可以是红外感应器或是激光传感器等形式的感应装置。示例性的，假设有实验动物的手臂伸入实验腔体1的伸手孔，那么感应器E便会产生一个感应信号，当实验动物的手臂从实验腔体1中收回时，感应器E还会产生一个感应信号，那么，通过这两个感应信号产生的时间差便可以确定实验动物的手臂伸入实验腔体1的时长。
推板D是可以推入实验腔体中覆盖住食物槽的一个板子，I是指板子上展示的内容。推板D包括目标实验板和干扰板，具体的，当展示内容I为在实验过程中实验动物需要记忆的目标内容时，推板D即为目标实验板；当展示内容I为在实验过程中检验实验动物记忆的与目标内容相似的内容时，推板D即为干扰板。展示的内容任意的形状、颜色、空间结构和图片中的一种或是组合。
控制组件C可以是通过通信接口与装置本体A相连接的计算机设备，也可以是通过无线通信方式连接的电子设备以及计算机设备等终端。具体的，控制组件C包括计时单元，根据动物实验过程，计时单元被配置为记录在一个实验腔体中只放入目标实验板时，遮挡门从开启到关闭的第一时长，第一时长则表示实验动物看到目标实验板并记忆目标实验板展示的内容的时长；记录遮挡门B在第一次关闭后至再次打开的第二时长，第二时长则表示实验动物的记忆维持时长；还可以记录在指定的不同实验腔体中分别放置目标实验板和至少一个干扰板时，从遮挡门B打开至实验动物的肢体伸入目标实验板或至少一个干扰板所在的实验腔体的第三时长，第三时长则表示实验动物的推板识别时长。当实验动物准确的选择了目标实验板时，目标实验板下的食物槽会露出，实验动物便可以取出食物，得到做出正确选的奖励。
在一种实施方式中，装置本体A上还设置有第一指示灯G和第二指示灯K，以提示实验人员需要进行的相关操作。其中，第一指示灯G用于指示关闭遮挡门B，第二指示灯K用于指示打开遮挡门B。第一指示灯G和第二指示灯K可以是颜色不同或是灯光强度不同的指示灯，从而可以让实验人员快速的反映出根据指示灯的提示需要完成的实验操作。
在一种优选的实施方式中，还可以在遮挡门B与装置本体A间设置传动装置(未在图1中示出)，从而，可以在控制组件C的驱动单元的控制和驱动下，实现在预设时间驱动传动装置自动的打开或关闭遮挡门B。从而无需实验人员在指示灯的提示下手动操作。
示例性的，在一个动物工作记忆实验中，实验人员首先将目标实验板放置到指定的实验腔体中，如图1中实验腔体2。然后，打开遮挡门向实验动物展示出目标实验板，遮挡门打开时会产生一个感应信号，控制组件中的第一计时单元便会开始计时。当第一指示灯亮起，实验人员便会关闭遮挡门，控制组件便会接收到关闭遮挡门的感应信号，从而使计时单元停止计时，此时计时时长即为实验动物可以看到目标实验板的记忆时长。
在第一计时单元停止计时的同时，控制组件会启动第二计时单元开始计时。在第二计时单元计时的过程中，实验人员会将目标实验板和干扰板分别放在实验腔体1和实验腔体3中，放置目标实验板的实验腔体的食物槽中还会放入食物。当第二指示灯亮时，实验人员会打开遮挡门，同时控制组件关闭第二计时单元，第二计时单元所记录的时长即为实验动物的记忆维持时长。
在第二计时单元停止计时的同时，控制组件在接收到遮挡门再次打开的感应信号后，会打开另一计时单元，即第三计时单元。当实验动物手臂伸入实验腔体1或实验腔体3时，根据感应器E或G的感应信号关闭第三计时单元器，那么第三计时单元所记录的时长即为实验动物任务识别过程的时长。动物选择正确的目标实验板，推开推板后便可以而获得食物槽中的奖励。这里需要说明的是，第一指示灯和第二指示灯清奇的时间以及保持发亮的时长可以根据实验设计的动物记忆时长和记忆维持时长进行调节。通过本实施例，将经典的行为学范式进行了规范化的设置，而将工作记忆划分成记忆过程、记忆维持过程和任务识别过程。在划分记忆的过程，一方面，对动物的任务识别和执行过程进行记录，并结合正确率综合评价动物的工作记忆；另一方面，还可以针对性对动物的不同记忆阶段进行电生理或光遗传实验，为进一步探索记忆机制提供了可能。本实施例的技术方案，通过在动物工作记忆检测装置的伸手孔以及遮挡门上设置感应器，感应实验动物的肢体在伸手孔的伸入和退出，以及感应遮挡门的开启和关闭，并由控制组件进行计时，从而确定实验动物记忆目标实验推板的时间，记忆维持的时间以及在记忆干扰实验过程中做出选择的时间，设置不同的感应器，将工作记忆的任务执行的过程进行划分，从而该装置可以使实验人员在实验过程中对动物的任务识别和执行过程进行记录，获得更多的实验数据，实现综合评价动物的工作记忆。
实施例二
图2为发明实施例二提供的一种动物工作记忆监测方法的流程图，本实施例可适用于的监测动物工作记忆的情况，该方法可通过上述实施例所述的动物工作记忆监测装置实现。
如图2所示，动物工作记忆监测方法具体包括如下步骤：
S110、当所述目标实验板被放置到指定实验腔体内时，打开所述遮挡门，并记录所述遮挡门开启的时长作为第一时长。
在一个动物工作记忆实验中，实验人员首先将目标实验板放置到指定的实验腔体中，如图1中实验腔体2。然后，打开遮挡门向实验动物展示出目标实验板，遮挡门打开时会产生一个感应信号，控制组件中的第一计时单元便会开始计时。将遮挡门开启的时长作为第一时长。
S120、在所述第一时长达到第一预设时长之后关闭所述遮挡门，并记录所述遮挡门关闭的时长作为第二时长。
其中，第一预设时长可以是实验人员在设计实验的过程中确定的时长，也就是实验动物统一的记忆时长。在一种实施方式中，遮挡门可以是在控制组件的控制下自动关闭的，也可以是实验人员在指示灯的指示下手动关闭。
在关闭遮挡门的同时，控制组件会关闭第一计时单元并启动第二计时单元开始计时。在第二计时单元计时的过程中，实验人员会将目标实验板和干扰板分别放在实验腔体1和实验腔体3中，放置目标实验板的实验腔体的食物槽中还会放入食物。第二计时单元所记录的时长即为实验动物的记忆维持时长。
S130、在所述第二时长达到第二预设时长之前，将所述目标实验板和至少一个所述干扰板放入指定实验腔体内，并在放置所述目标实验板的实验腔体内的食物槽中放入食物。
第二预设时长可以是实验人员在设计实验的过程中确定的时长，也就是实验动物统一的记忆维持时长。动物记忆维持的过程，也是实验人员的实验操作过程。
推板是可以推入实验腔体中覆盖住食物槽的一个板子，根据推板上展示的内容，推板可分为目标实验板和干扰板，具体的，当展示内容为在实验过程中实验动物需要记忆的目标内容时，推板即为目标实验板；当展示内容为在实验过程中检验实验动物记忆的与目标内容相似的内容时，推板即为干扰板。展示的内容任意的形状、颜色、空间结构和图片中的一种或是组合。
S140、在所述第二时长达到第二预设时长之后开启所述遮挡门，直到实验动物将手伸入放置所述目标实验板或至少一个所述干扰板的实验腔体内结束实验过程，并记录所述遮挡门在所述第二时长达到第二预设时长之后开启至实验过程结束的时长作为第三时长。
第二时长达到第二预设时长之后，开启遮挡门，且第二计时单元停止计时，同时，控制组件在接收到遮挡门再次打开的感应信号后，会打开另一计时单元，即第三计时单元。当实验动物手臂伸入实验腔体1或实验腔体3时，根据感应器E或G的感应信号关闭第三计时单元器，那么第三计时单元所记录的时长即为实验动物任务识别过程的时长。动物选择正确的目标实验板，推开推板后便可以而获得食物槽中的奖励。
进一步的，当所述第三时长达到第三预设时长后，所述实验动物仍然没有穿过放置所述目标实验板或至少一个所述干扰板的实验腔体的伸手口，则实验停止。表示此次动物工作记忆实验未成功。
本实施例的技术方案，通过利用设置有感应装置的动物工作记忆监测装置进行动物工作记忆监测实验，分别记录实验动物记忆目标实验推板的时间，记忆维持的时间以及在记忆干扰实验过程中做出选择的时间，设置不同的感应器，将工作记忆的任务执行的过程进行划分，从而可以使实验人员在实验过程中对动物的任务识别和执行过程进行记录，获得更多的实验数据，实现综合评价动物的工作记忆。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，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，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种动物工作记忆监测装置，其特征在于，包括：
装置本体、遮挡门、推板和控制组件；
其中，所述装置本体被分隔设置有预设数量实验腔体，每个所述实验腔体分别设置有伸手孔和食物槽；
所述遮挡门可滑动的设置于所述装置本体上，用于遮挡所述伸手孔；
所述伸手孔和所述遮挡门上分别设置有感应器，用于感应实验动物的肢体是否进入所述伸手孔，以及所述遮挡门开启或关闭的状态；
所述推板包括目标实验板和干扰板，所述目标实验板为实验记忆板，所述干扰板为干扰实验动物记忆板，所述目标实验板和所述干扰板在实验过程中分别放入对应的实验腔体并覆盖对应的食物槽；
所述控制组件包括计时单元，所述计时单元被配置为记录在实验腔体中只放入所述目标实验板时所述遮挡门从开启到关闭的第一时长、记录所述遮挡门在第一次关闭后至再次打开的第二时长、记录在不同的所述实验腔体中同时放置所述目标实验板和所述干扰板时，从所述遮挡门打开至实验动物的肢体伸入所述目标实验板或所述干扰板所在的实验腔体的第三时长。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述实验腔体包括一个展示示目标实验板的记忆实验腔体，还包括至少两个对照选择实验腔体；
所述至少两个对照选择实验腔体用于同时分别放置一个所述目标实验板和至少一个所述干扰板。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一指示灯和第二指示灯，所述第一指示灯和所述第二指示灯均设置于所述装置本体上；
其中，所述第一指示灯用于指示关闭所示遮挡门，所述第二指示灯用于指示打开所述遮挡门。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置本体与所述遮挡门间设置有传动装置。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制组件包括驱动单元，所述驱动单元被配置为在预设时间驱动所述传动装置打开或关闭所述遮挡门。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置本体上设置有通信接口，用于与所述控制组件建立连接。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述目标实验板为展示有目标内容的板子，所述目标内容包括形状、颜色空间结构和图片中至少一种；所述干扰板为展示有与所述目标内容相似内容的板子。
8.一种动物记忆监测方法，其特征在于，所述动物记忆监测方法采用如权利要求1-7中任一项所述动物工作记忆监测装置进行，所述动物工作记忆监测方法包括如下步骤：
当所述目标实验板被放置到指定实验腔体内时，打开所述遮挡门，并记录所述遮挡门开启的时长作为第一时长；
在所述第一时长达到第一预设时长之后关闭所述遮挡门，并记录所述遮挡门关闭的时长作为第二时长；
在所述第二时长达到第二预设时长之前，将所述目标实验板和至少一个所述干扰板放入指定实验腔体内，并在放置所述目标实验板的实验腔体内的食物槽中放入食物；
在所述第二时长达到第二预设时长之后开启所述遮挡门，直到实验动物将手伸入放置所述目标实验板或至少一个所述干扰板的实验腔体内结束实验过程，并记录所述遮挡门在所述第二时长达到第二预设时长之后开启至实验过程结束的时长作为第三时长。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述第三时长达到第三预设时长后，所述实验动物仍然没有穿过放置所述目标实验板或至少一个所述干扰板的实验腔体的伸手口，则实验停止。
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