[发明专利]用于动物记忆训练系统的自动化机械臂刺激装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种有关研究动物记忆行为训练方法的刺激装置，特别是一种用于动物记忆训练系统的自动化机械臂刺激装置。可应用于神经生理学、神经药理学和心理学等领域。

背景技术

目前，动物行为实验是研究脑高级功能及其他神经科学的不可缺少的重要手段，尤其在神经生理学、神经药理学等行为医学研究方面具有更重要地位。其中迷宫实验是行为实验的经典项目，是研究实验鼠学习记忆功能最常用的实验之一，也是认知药物筛选常用的动物模型。迷宫装置的种类较多，但都包含三个基本组成部分：训练区——放置动物；目的区——系安全区或食物放置区；通道——有长有短，有一个以上通道交叉口，供动物选择到达目的区的正确行动方向。

现有Y型迷宫，即为三等分辐射式迷宫，由三个支臂和一个连接区组成，三臂相互夹角为120°，每臂底部铺以细铜棒。铜棒可与刺激电源相通。各臂未端装有信号灯，信号灯开启指示该臂为安全区，即该臂底部不通电。安全区的方位可随机变换，当某臂为安全区时，另两臂和连接区均带电，可训练动物学会主动逃避反应，逃向安全区。在实验中，如动物在信号灯亮后或遭受到电击后直接逃避至安全区者为正确反应，反之为错误反应。一般将动物经训练而达到学会的标准定为连续10次测试中有9次正确者。记录每一动物迷路分辨学习达到学会标准所需的训练数，以此作为评价动物学习能力好坏的客观指标。

现有水迷宫，则是一个在其通道中注入一定深度水的迷宫。内部通道形状多为T形、F形或Π形，其中有一个或多个盲端而出口端只有一个。将动物放在训练区内，训练它学习选择出口、顺利游至目的区的能力。实验过程中逐渐增加盲端个数，观察、记录动物进入盲端次数(即错误次数)及游泳所用的时间，以评价其学习成绩、记忆获得和长时间记忆功能。

实际应用表明，目前的迷宫实验，特别是Y型迷宫受其结构限制无法形成封闭的循环回路，水迷宫只能强迫动物游泳，不能自主运动。因此，训练时无论是过程控制，还是数据采集、处理，都是由实验者手动操作，人工操作比较烦琐，人工记录相应数据主观因素较多，既费人力，同时主观误差也大，影响其准确性。

依据建立动物学习和记忆行为训练方法的模型的实际需要，现有的模型存在明显的局限性：即人为因素较多，技术操作烦琐，刺激不及时、不准确；由此可见，进一步发展与鼠的生活习性贴近，建立较复杂的动物学习和记忆行为训练方法的模型、但易于对其进行检测的系统，仍是当务之急。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种快速、准确的用于动物记忆训练系统的自动化机械臂刺激装置，从根本上解决现有迷宫装置中刺激系统人为因素涉入过多、刺激不及时、不准确的问题。

本发明的技术方案是：该用于动物记忆训练系统的自动化机械臂刺激装置，其技术要点是：包括直角坐标机器人定位系统、PLC控制系统、实验鼠位置检测系统、刺激系统四个部分；

所述直角坐标机器人定位系统采用快速直线定位机构搭建，分为X、Y、Z三个运动方向，且X、Y、Z方向均采用由同步齿形带驱动的直线定位单元构成，其驱动动力由伺服驱动系统提供，可实现在空间内任意一点的准确定位；

所述实验鼠位置检测系统由分别放置在所述动物记忆训练系统的门洞的四个光电对射传感器构成，每两个所述光电对射传感器作为一个单元在所述门洞上、下排列，两个传感器单元在所述门洞前、后放置形成两个检测点；

所述PLC控制系统包括CPU模块、运动控制模块，所述CPU模块和运动控制模块通过主基板进行通讯，所述CPU模块根据所述实验鼠位置检测系统提供的位置信号判断出实验鼠的当前位置，并与所述直角坐标机器人定位系统的当前位置进行比对，并计算出两者之间的运行路径，由所述运动控制模块发出运动指令给所述伺服驱动系统，所述伺服驱动系统驱动所述直角坐标机器人定位系统的末端刺激机构运行到相应的位置；

所述刺激系统包括三种末端刺激机构，所述末端刺激机构为附带三种管道的机械臂，三种所述管道分别对应水、气体、食物刺激，并通过所述PLC控制系统分别实现控制水、气体、食物的供给，当定位到实验鼠的位置后，所述机械臂上设置的电磁阀自动开启，释放相应的刺激。