CN1438600A - 自由活动实验动物运动，行为和电生理指标监测分析系统 - Google Patents

自由活动实验动物运动，行为和电生理指标监测分析系统 Download PDF

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曾涛
陈南晖
彭沿平
田少华
王建红
郑佳威
马原野
王林
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Abstract

本发明涉及一种自由活动实验动物运动，行为和电生理指标监测分析系统，由运动轨迹识别软件(5)，PC机LPT端口(4)，图象采集卡(2)，摄像机(1)，连接在PC机LPT端口上的行为刺激装置(3)组成。该装置利用计算机和现代电子技术时实跟踪监实验动物在迷宫中的运动轨迹，并根据运动轨迹控制连接在计算机上的相关仪器给以动物相应的实验刺激，同时记录下运动轨迹并配合相关设备纪录电生理数据，达到记录行为和电生理数据同步并使实验自动化。本装置在实验任务中具有很高的灵活性，通过设置软件和调整连接在端口上不同的控制装置，可自动完成许多不同的实验任务，满足不同的数据分析需要。

Description

自由活动实验动物运动，行为和电生理指标监测分析系统
技术领域：本发明涉及一种自由活动实验动物运动，行为和电生理指标监测分析系统，属神经生物学实验装置。
背景技术：
进行药物开发的重要环节就是动物模型的建立，在认知药物，尤其是与学习记忆相关药物的开发中，旱迷宫(如Y迷宫、8-臂辐射迷宫等〕和水迷宫(如Morris水迷宫、水迷津等〕是研究啮齿类动物学习记忆最常用的方法，也是认知药物筛选常用的动物模型。
在实验动物迷宫的实验中通常的方法是实验人员在现场监视动物进行实验任务，当其完成实验任务后给予奖励或刺激，同时用VCR摄像机将实验动物在迷宫中的运动图像存储的录像带中用于日后的分析，上述方法不能实现实验全过程自动化和保持行为分析和电生理数据保持同步。迄今为止，未发现与本发明技术方案相同的公开报道。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种利用现代微电子技术和计算机技术对实验动物运动轨迹的实时分析和采集电生理数据，使得获取的生理数据与动物行为保持同步，并通过连接在计算机上的控制装置给与相关实验刺激，达到实验自动化的目的。
本发明所采用的技术方案为：将监控的图像输入到计算机中，通过编写的相关程序扫描图像找到动物在迷宫中的位置，同时通过软件控制相关装置给以动物奖励或刺激。具体步骤如下：1.在迷宫上方安装摄像机(1)，使其对准迷宫；2.把摄像机输出信号连接到分析仪的图像采集卡(2)的视频输入端；3.把分析仪的行为刺激装置(3)的信号输入端连接到计算机的LPT(4)端口，将该刺激装置的刺激给预端安置在迷宫中；4.将欲执行任务的运动轨迹分析-实验控制的运动轨迹识别程序(5)存入该计算机系统的程序存储器中；5.启动该计算机系统工作，CPU按程序初始化图像采集卡(2)同时检查硬盘中的初始化文件，如果有已设置好的初始化信息，则调入存储器中并初始化相关设置；6.CPU按程序指令控制视频采集卡(2)，按程序预先设定或用户设定采样频率采集摄像机(1)在实验动物在迷宫中的运动图像；7.CPU对需要分析运动轨迹的平面坐标范围内实验动物的运动图像进行处理，并分析出每一帧图像中实验动物的坐标；8.CPU根据程序指令检查当前实验动物的坐标是否在用户预先设定的需要给与行为刺激的平面坐标范围内，如果是则通过LPT(4)端口发出信号，行为刺激装置(3)接收到信号后在相应的迷宫位置给与实验动物刺激；9.CPU将分析出的当前帧的实验动物轨迹的坐标，时间坐标发送到网络或LPT(4)接口中，此数据由采集实验动物脑电生理信号的程序或相应的实验装置接收，以便于将运动轨迹和脑电生理信号的分析保持同步；10.CPU将实验动物运动图像和分析出的每一帧实验动物的坐标连接形成的运动轨迹图实时显示在计算机显示屏上；11.CPU将运动轨迹保存在存储器中；12.实验完成后，保存的数据可以调出分析，回放运动轨迹，也可输出到EXCEL，或以文本格式输出到其他程序中以便进一步的分析。本发明与现有技术相比具有以下优点：1.实施自动分析动物运动轨迹并同时显示运动图像；2.可独立分析图像，并实时提供动物运动轨迹和时间坐标与神经放电获取设备保持同步；3.根据用户在软件中通过实时图像窗口中选定不同的区域，使行为刺激装置完成不同的实验任务，实现实验自动化，并大大增强了实验的灵活性；4.验数据可以以多种格式输出，满足不同的数据分析需要。
附图说明：附图1是本发明的运动轨迹识别软件(TrackAnalyser Application)的结构和流程图。附图2是本发明的的示意图。
具体实施方式：
通过固定于迷宫顶部的摄像头(1)，拍摄迷宫中实验动物的运动图像，同时将图像传至PC机上的图像采集卡(2)，TrakAnalyser Application(5)调用Windows图像采集的通用软件接口在PC监视器上显示图像，TrakAnalyserApplication软件(5)分辨出当前实验动物在迷宫中的位置并将运动轨迹显示于计算机显示屏上的同时保存运动轨迹，以便于供试验完成后分析，同时通过网络或LPT(4)接口(将数据传至另一台装有获取电生理数据的计算机上使得运动轨迹和电生理数据同步保存，在试验开始前，通过运动轨迹识别软件(5)可以在监视的窗口上通过拖动动物标选定不同的区域，结合连接于PC机LPT端口或上的行为刺激装置(3)完成不同的学习任务，实现了实验自动化，实验数据以多种格式输出，满足了不同的数据分析需要。本装置中的行为刺激装置为自制产品；摄像头、图像采集卡、PC机LPT端口均为市售产品。发明人应用该装置对实验动物进行实验，均取得较好的结果。

Claims (12)

  1. 一种涉及自由活动实验动物运动，行为和电生理指标监测分析系统，利用数字电子技术时实监视实验动物运动轨迹并自动给以相关物质刺激，记录运动轨迹和实验动物神经放电的全过程，其特征在于采用下列步骤：
    1.在迷宫上方安装摄像机(1)，使其对准迷宫；
  2. 2.把摄像机输出信号连接到分析仪的图像采集卡(2)的视频输入端；
  3. 3.把分析仪的行为刺激装置(3)的信号输入端连接到计算机的LPT(4)端口，将该刺激装置的刺激给预端安置在迷宫中；
  4. 4.将欲执行任务的运动轨迹分析-实验控制的运动轨迹识别程序(5)存入该计算机系统的程序存储器中；
  5. 5.启动该计算机系统工作，CPU按程序初始化图像采集卡(2)同时检查硬盘中的初始化文件，如果有已设置好的初始化信息，则调入存储器中并初始化相关设置；
  6. 6.CPU按程序指令控制视频采集卡(2)，按程序预先设定或用户设定采样频率采集摄像机(1)在实验动物在迷宫中的运动图像；
  7. 7.CPU对需要分析运动轨迹的平面坐标范围内实验动物的运动图像进行处理，并分析出每一帧图像中实验动物的坐标；
  8. 8.CPU根据程序指令检查当前实验动物的坐标是否在用户预先设定的需要给与行为刺激的平面坐标范围内，如果是则通过LPT(4)端口发出信号，行为刺激装置(3)接收到信号后在相应的迷宫位置给与实验动物刺激；
  9. 9.CPU将分析出的当前帧的实验动物轨迹的坐标，时间坐标发送到网络或LPT(4)接口中，此数据由采集实验动物脑电生理信号的程序或相应的实验装置接收，以便于将运动轨迹和脑电生理信号的分析保持同步；
  10. 10.CPU将实验动物运动图像和分析出的每一帧实验动物的坐标连接形成的运动轨迹图实时显示在计算机显示屏上；
  11. 11.CPU将运动轨迹保存在存储器中；
  12. 12.实验完成后，保存的数据可以调出分析，回放运动轨迹，也可输出到EXCEL，或以文本格式输出到其他程序中以便进一步的分析。
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