WO2019128128A1 - 一种检测动物合作行为的行为学测试平台及方法 - Google Patents

一种检测动物合作行为的行为学测试平台及方法 Download PDF

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冯维熙
肖明
张艳丽
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南京医科大学
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    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/70—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in livestock or poultry

Definitions

  • the invention relates to the field of animal experimental instruments, and in particular to a test platform and method for detecting cooperative behavior of animals.
  • Cooperative ability is one of the high-level neurophysiological activities of the brain. It is a behavioral model that detects social, emotional, memory, conditioning, visual and auditory abilities, and evaluates the level of cooperation. It involves multiple brain regions and multiple Neurotransmitters and intracellular signaling molecules are a very complex process of neurophysiological activity.
  • the object of the present invention is to provide a test platform and method for detecting cooperative behavior of animals, which is a detection device and a test system which are convenient to use and can clearly observe the cooperation ability of animals.
  • a test platform for detecting cooperative behavior of animals the behavioral test platform (100) for detecting cooperative behavior of animals comprises: a central control module (700), a photoelectric detection module (200), a photoelectric emission module (210), a cooperative reward module (300) and a housing device (600) for fixing the above module; the photoelectric detecting module (200) and the photoelectric emitting module (210) are used for detecting cooperative behavior of the test animal, and detecting the obtained electrical signal Feedback to the central control module (700); the central control module is coupled to the photodetection module (200) and the cooperative reward module (300) for controlling the photodetection module (200) and the cooperative reward module (300).
  • the cooperative reward module (300) includes a water storage module (310) and a water supply module (320), the water storage module (310) includes a water source control switch and a water source, and the water supply module (320) is configured to generate cooperative behavior The test animals were given a reward for drinking water.
  • the water supply module (320) is composed of a plurality of internal stepwise water flow delay devices (321) and an external opaque cylinder having a smooth surface (322) and a bottom water supply port (323).
  • the housing device (600) is in the shape of a square body including upper and lower bottom surfaces, front and rear sides, two side surfaces and a bottom drawer layer (400), and the front and rear sides, the two side surfaces and the bottom drawer layer are made of an opaque material.
  • the lower bottom surface (500) is made of a mesh material.
  • the central control module (700) and the cooperative reward module (300) are disposed on the upper bottom surface of the square outer casing.
  • the photodetection module (200) is disposed on an upper bottom surface of the housing device (600), and the photo-emissive module (210) is disposed on the bottom drawer layer (400) and disposed directly under the photo-detection module (200).
  • a test method for testing cooperative behavior of animals using a test platform for detecting cooperative behavior of animals comprising the following steps:
  • the camera (800) is configured to collect a dynamic moving image of the test animal, and the captured video signal is connected to the computer through the image capture card and displayed in the computer window and recording;
  • test animal is placed in a housing device (600);
  • the central control module (700) implements rewards or does not implement rewards based on animal cooperation detected by the photodetection module 200.
  • the implementation reward includes the following steps:
  • the test animal cooperates to block the infrared light emitted by the photoelectric detecting module (200), and the photoelectric detecting module (200) can not receive the reflected light from the photo transmitting module (210) directly under it, and the photoelectric detecting module (200) Sending a "cooperation" command signal to the central control module (700);
  • the central control module (700) After receiving the "cooperation” signal, the central control module (700) turns on the water source control switch of the water storage module (310) to supply water to the water module (320), thereby giving a drinking water reward to the test animals that produce cooperative behavior.
  • the non-implementation of the reward includes the following steps:
  • the test animal does not block the infrared light emitted by the photoelectric detecting module (200), and the photoelectric detecting module (200) can receive at least one reflected light.
  • the photoelectric detecting module (200) sends a "non-cooperative" command signal to the center.
  • the control module after receiving the "non-cooperation” signal, the central control module (700) turns off the water source control switch of the water storage module (310), and the cooperative reward module (300) stops the supply of the water supply module after receiving the "close” command ( 320) Water supply, test animals without water rewards.
  • the test platform for detecting cooperative behavior of animals of the present invention provides a simple and convenient device for the research of animal cooperative behavior, and is also beneficial for conducting related neurobiology research.
  • the test platform for detecting cooperative behavior of animals of the present invention can quantify the advanced cooperative behavior of animals, and collect dynamic motion images of test animals by using a camera.
  • the captured video signals are connected to a computer through an image capture card and displayed in a computer window. recording.
  • This behavioral testing platform for detecting animal cooperative behavior provides a simple and convenient device for animal cooperative behavioral research, and is also conducive to related neurobiology research.
  • Figure 1 is a perspective view showing the structure of a first embodiment of the apparatus of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing the structure of the second embodiment of the apparatus of the present invention.
  • Fig. 3 is a schematic perspective view showing the water supply device of the present invention.
  • a behavioral test platform 100 for detecting cooperative behavior of animals is mainly used for testing animal testing ability, including central control module 700, photoelectric detection module 200, and photoelectric emission module. 210, the cooperation reward module 300 and a housing device 600 for fixing the above module; the photoelectric detection module 200 and the photoelectric emission module 210 are used for detecting cooperative behavior of the test animals, and feeding the detected electrical signals to the center
  • the control module 700 is connected to the photodetection module 200 and the cooperative reward module 300 for controlling the photodetection module 200 and the cooperative reward module 300.
  • the first embodiment has a water supply module 320.
  • the second embodiment has two parallel water supply modules 320, and the water supply can be separately controlled.
  • the cooperative reward module 300 includes a water storage module 310 and a water supply module 320, the water storage module 310 includes a water source control switch and a water source, and the water supply module 320 is configured to test a cooperative behavior. Animals are given a reward for drinking water.
  • the water supply module 320 is composed of a plurality of internal stepwise water flow delay devices 321 and an external opaque cylinder surface 322 having a smooth surface and a water supply port 323 at the bottom.
  • the housing device 600 is in the shape of a square body including upper and lower bottom surfaces, front and rear sides, two side surfaces, and a bottom drawer layer 400.
  • the front, rear, and side drawer layers are made of an opaque material.
  • the lower bottom surface 500 is made of a grid-like material.
  • the central control module 700 and the cooperative reward module 300 are disposed on the upper bottom surface of the square outer casing.
  • the photodetection module 200 is disposed on the upper bottom surface of the housing device 600, and the photo-emission module 210 is disposed on the bottom drawer layer 400 and disposed directly under the photodetection module 200.
  • Example 3 A test method for detecting cooperative behavior of animals, characterized by the following steps:
  • the prize-dedicated drinking water is injected into the water storage module 310.
  • a camera 800 is fixed above the test platform 100.
  • the camera 800 is used to collect dynamic motion images of test animals.
  • the captured video signals are connected to a computer through an image capture card and displayed and recorded in a computer window.
  • test animals are placed in a housing device 600.
  • the central control module 700 implements rewards or does not implement rewards according to the animal cooperation detected by the photodetection module 200;
  • Implementing rewards includes the following steps:
  • the test animal cooperates to block the infrared light emitted by the photodetection module 200, and the photodetection module 200 does not receive the reflected light from the phototransmission module 210 directly under it. At this time, the photodetection module 200 issues a "cooperation" command signal to Central control module 700;
  • the central control module 700 After receiving the "cooperation" signal, the central control module 700 turns on the water source control switch of the water storage module 310 to supply water to the water module 320, thereby giving a drinking water reward to the test animals that generate cooperative behavior;
  • the test animal does not block the infrared light emitted by the photodetection module 200, and the photodetection module 200 can receive at least one reflected light.
  • the photodetection module 200 sends a "non-cooperation" command signal to the central control module; the central control module 700 receives " After the "not cooperative” signal, the water source control switch of the water storage module 310 is closed, and the cooperative reward module 300 stops the water supply to the water supply module 320 after receiving the "close” command, and the test animal has no drinking water reward.
  • the specific operation method of the present invention is as follows: taking mouse behavior training as an example, the specific task flow is;
  • the program control turns on the photodetection module 200 and the cooperative reward module 300 is closed;
  • the experimenter sets the relevant parameters of the recording mode and the record type in the unit time
  • the test animal cooperates to trigger the photodetection module 200, the cooperative reward module 300 is opened, and the test animal can receive the reward of the water supply module 320;
  • test animal does not trigger the photodetection module 200, the cooperative reward module 300 does not open, and the test animal cannot receive the reward of the water supply module 320;

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Abstract

一种检测动物合作行为的行为学测试平台，是一种评估不同动物的合作能力的行为学检测仪器。该行为学测试平台（100）包括中央控制模块（700）、光电检测模块（200）、光电发射模块（210）、合作奖赏模块（300）及用于固定上述模块的壳体装置（600）。这种行为学测试平台（100）能够把动物如此高级的合作行为标准化和量化，可以实现在一定的时间内对测试动物进行合作行为的检测，并用摄像头（800）采集测试动物动态运动图像，所捕获的视频信号通过图像采集卡与计算机连接并在计算机窗口中显示和记录。此行为学测试平台为动物合作行为学的研究提供了简单方便的设备，也有利于进行相关神经生物学的研究。

Description

一种检测动物合作行为的行为学测试平台及方法 技术领域
本发明涉及动物实验仪器领域，尤其涉及一种检测动物合作行为的测试平台及方法。
背景技术
动物行为学是生物学的最基础学科之一，现有的技术中，对于动物合作行为的测试的研究中少有报道，这种检测动物合作行为的测试系统解决了动物的合作行为的检测，是一种评估动物的合作能力的行为学检测仪器。
合作能力是脑的高级神经生理活动之一，是检测社交、情感情绪、记忆、条件反射、视觉以及听觉等能力，从而评价其合作能力水平的一种行为模式，牵涉多个脑区、多种神经递质和细胞内信号分子，是一项十分复杂的神经生理活动过程。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测动物合作行为的测试平台及方法，该平台是一种使用方便、能够清晰的观察动物合作能力的检测装置及测试系统。
本发明的技术方案如下：
一种检测动物合作行为的测试平台，所述检测动物合作行为的行为学测试平台(100)包括：中央控制模块(700)、光电检测模块(200)、光电发射模块(210)、合作奖赏模块(300)及用于固定上述模块的壳体装置(600)；所述光电检测模块(200)和光电发射模块(210)用于对测试动物进行合作行为的检测，并将检测得到的电信号反馈至中央控制模块(700)；所述中央控制模块与光电检测模(200)、合作奖赏模块(300)相连，用于控制光电检测模块(200)和合作奖赏模块(300)。
所述合作奖赏模块(300)包括储水模块(310)和给水模块(320)，所述储水模块(310)包括水源控制开关和水源，所述给水模块(320)用于对 产生合作行为的测试动物给予饮水奖励。
所述的给水模块(320)是由内部的多个逐级水流延缓装置(321)以及外部的不透明的具有光滑表面的筒体(322)以及底部的给水口(323)组成。
所述的壳体装置(600)为方体形状，包括上下底面、前后面、两侧面和底部抽屉层(400)，前后面、两侧面和底部抽屉层由不透明材料制作。
所述的下底面(500)由网格状材料制作。
所述的中央控制模块(700)和合作奖赏模块(300)设置于方形外壳的上底面。
所述的光电检测模块(200)设置于壳体装置(600)的上底面，光电发射模块(210)设置在底部抽屉层(400)上，并设置在光电检测模块(200)正下方。
一种利用如权利要求1所述的检测动物合作行为的测试平台进行动物合作行为的测试方法，其特征是包括如下步骤：
在所述的储水模块(310)注入奖赏专用饮水；
在所述测试平台(100)的上方固定一摄像头(800)，该摄像头(800)用于采集测试动物动态运动图像，所捕获的视频信号通过图像采集卡与计算机连接并在计算机窗口中显示和记录；
将测试动物置于壳体装置(600)内；
中央控制模块(700)根据光电检测模块200检测到的动物合作，实施奖励或不实施奖励。
所述实施奖励包括如下步骤：
所述的测试动物合作同时挡住光电检测模块(200)发出的红外光，光电检测模块(200)接受不到来自其正下方的光电发射模块(210)的反射光线，此时光电检测模块(200)发出“合作”指令信号至中央控制模块(700)；
中央控制模块(700)接收“合作”信号后，接通储水模块(310)的水 源控制开关，将水供给给水模块(320)，进而对产生合作行为的测试动物给予饮水奖励。
所述不实施奖励包括如下步骤：
所述的测试动物不同时挡住光电检测模块(200)发出的红外光，光电检测模块(200)可以接受到至少一条反射光线，此时光电检测模块(200)发出“不合作”指令信号至中央控制模块；中央控制模块(700)接收“不合作”信号后，关闭通储水模块(310)的水源控制开关，合作奖赏模块(300)在接收“关闭”指令后，停止对供给给水模块(320)的供水，测试动物无饮水奖励。
本发明的有益效果是：
本发明的检测动物合作行为的测试平台为动物合作行为学的研究提供了简单方便的设备，也有利于进行相关神经生物学的研究。
本发明的检测动物合作行为的测试平台能够把动物的这种高级的合作行为量化，并用摄像头采集测试动物动态运动图像，所捕获的视频信号通过图像采集卡与计算机连接并在计算机窗口中显示和记录。此检测动物合作行为的行为学测试平台为动物合作行为学的研究提供了简单方便的设备，也有利于进行相关神经生物学的研究。
附图说明
图1是本发明装置的实施例一的立体结构示意图。
图2是本发明装置的实施例二的立体结构示意图。
图3是本发明的给水装置的立体结构示意图。
具体实施方式
下面主要结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
如图1和图2及图3所示，一种检测动物合作行为的行为学测试平台100 主要用于测试动物进行合作能力的测试，其中包括中央控制模块700、光电检测模块200、光电发射模块210、合作奖赏模块300及用于固定上述模块的壳体装置600；所述光电检测模块200和光电发射模块210用于对测试动物进行合作行为的检测，并将检测得到的电信号反馈至中央控制模块700；所述中央控制模块与光电检测模200、合作奖赏模块300相连，用于控制光电检测模块200和合作奖赏模块300。
如图1，实施例一具有一个给水模块320，如图2，实施例二具有二个平行的给水模块320，可以分别单独控制是否给水。
在优选的实施方式中，所述的合作奖赏模块300包括储水模块310和给水模块320，所述储水模块310包括水源控制开关和水源，所述给水模块320用于对产生合作行为的测试动物给予饮水奖励。
在优选的实施方式中，所述的给水模块320是由内部的多个逐级水流延缓装置321以及外部的不透明的具有光滑表面的筒体322以及底部的给水口323组成。
在优选的实施方式中，所述的壳体装置600为方体形状，包括上下底面、前后面、两侧面和底部抽屉层400，前后面、两侧面和底部抽屉层由不透明材料制作。
在优选的实施方式中，所述的下底面500由网格状材料制作。
在优选的实施方式中，所述的中央控制模块700和合作奖赏模块300设置于方形外壳的上底面。
在优选的实施方式中，所述的光电检测模块200设置于壳体装置600的上底面，光电发射模块210设置在底部抽屉层400上，并设置在光电检测模块200正下方。
实施例三。一种检测动物合作行为的测试方法，其特征包括如下步骤：
在所述的储水模块310注入奖赏专用饮水。
在所述测试平台100的上方固定一摄像头800，该摄像头800用于采集测试动物动态运动图像，所捕获的视频信号通过图像采集卡与计算机连接并在计算机窗口中显示和记录。
将测试动物置于壳体装置600内。
中央控制模块700根据光电检测模块200检测到的动物合作，实施奖励或不实施奖励；
实施奖励包括如下步骤：
所述的测试动物合作同时挡住光电检测模块200发出的红外光，光电检测模块200接受不到来自其正下方的光电发射模块210的反射光线，此时光电检测模块200发出“合作”指令信号至中央控制模块700；
中央控制模块700接收“合作”信号后，接通储水模块310的水源控制开关，将水供给给水模块320，进而对产生合作行为的测试动物给予饮水奖励；
不实施奖励包括如下步骤：
测试动物不同时挡住光电检测模块200发出的红外光，光电检测模块200可以接受到至少一条反射光线，此时光电检测模块200发出“不合作”指令信号至中央控制模块；中央控制模块700接收“不合作”信号后，关闭通储水模块310的水源控制开关，合作奖赏模块300在接收“关闭”指令后，停止对供给给水模块320的供水，测试动物无饮水奖励。
本发明的具体操作方法如下:以小鼠行为训练为例，具体任务流程有；
任务开始前，程序控制将光电检测模块200打开及合作奖赏模块300关闭；
实验者设置好单位时间内记录方式和记录类型的相关参数；
点击电脑中的开始实验的按钮，并在测试平台内放入两个测试动物；
所述的测试动物合作触发光电检测模块200，合作奖赏模块300打开，测试动物能得到给水模块320奖励；
所述的测试动物不触发光电检测模块200，合作奖赏模块300不打开，测试动物不能得到给水模块320奖励；
电脑设置的程序结束后，实验者从测试平台内取出小鼠，完成合作检测。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

  1. 一种检测动物合作行为的测试平台，其特征在于所述检测动物合作行为的行为学测试平台(100)包括：中央控制模块(700)、光电检测模块(200)、光电发射模块(210)、合作奖赏模块(300)及用于固定上述模块的壳体装置(600)；所述光电检测模块(200)和光电发射模块(210)用于对测试动物进行合作行为的检测，并将检测得到的电信号反馈至中央控制模块(700)；所述中央控制模块与光电检测模(200)、合作奖赏模块(300)相连，用于控制光电检测模块(200)和合作奖赏模块(300)。
  2. 根据权利要求1所述的检测动物合作行为的测试平台，其特征在于所述合作奖赏模块(300)包括储水模块(310)和给水模块(320)，所述储水模块(310)包括水源控制开关和水源，所述给水模块(320)用于对产生合作行为的测试动物给予饮水奖励。
  3. 根据权利要求2所述的检测动物合作行为的测试平台，其特征在于所述的给水模块(320)是由内部的多个逐级水流延缓装置(321)以及外部的不透明的具有光滑表面的筒体(322)以及底部的给水口(323)组成。
  4. 根据权利要求1所述的检测动物合作行为的测试平台，其特征在于所述的壳体装置(600)为方体形状，包括上下底面、前后面、两侧面和底部抽屉层(400)，前后面、两侧面和底部抽屉层由不透明材料制作。
  5. 根据权利要求4所述的检测动物合作行为的测试平台，其特征在于所述的下底面(500)由网格状材料制作。
  6. 根据权利要求1所述的检测动物合作行为的测试平台，其特征在于所述的中央控制模块(700)和合作奖赏模块(300)设置于方形外壳的上底面。
  7. 根据权利要求1所述的检测动物合作行为的测试平台，其特征在于所述的光电检测模块(200)设置于壳体装置(600)的上底面，光电发射模块(210)设置在底部抽屉层(400)上，并设置在光电检测模块(200)正下方。
  8. 一种利用如权利要求1所述的检测动物合作行为的测试平台进行动物合作行为的测试方法，其特征是包括如下步骤：
    在所述的储水模块(310)注入奖赏专用饮水；
    在所述测试平台(100)的上方固定一摄像头(800)，该摄像头(800)用于采集测试动物动态运动图像，所捕获的视频信号通过图像采集卡与计算机连接并在计算机窗口中显示和记录；
    将测试动物置于壳体装置(600)内；
    中央控制模块(700)根据光电检测模块200检测到的动物合作，实施奖励或不实施奖励。
  9. 根据权利要求8所述的测试方法，其特征是所述实施奖励包括如下步骤：
    所述的测试动物合作同时挡住光电检测模块(200)发出的红外光，光电检测模块(200)接受不到来自其正下方的光电发射模块(210)的反射光线，此时光电检测模块(200)发出“合作”指令信号至中央控制模块(700)；中央控制模块(700)接收“合作”信号后，接通储水模块(310)的水源控制开关，将水供给给水模块(320)，进而对产生合作行为的测试动物给予饮水奖励。
  10. 根据权利要求8所述的测试方法，其特征是所述不实施奖励包括如下步骤：
    所述的测试动物不同时挡住光电检测模块(200)发出的红外光，光电检测模块(200)可以接受到至少一条反射光线，此时光电检测模块(200)发出“不合作”指令信号至中央控制模块；中央控制模块(700)接收“不合作”信号后，关闭通储水模块(310)的水源控制开关，合作奖赏模块(300)在接收“关闭”指令后，停止对供给给水模块(320)的供水，测试动物无饮水奖励。
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