[发明专利]基于红外热像跟踪的无偏性动物行为测定实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及动物行为测定实验系统，具体涉及一种基于红外热像视频 跟踪的无偏性鼠类行为测定实验系统。

背景技术

药物成瘾是一种慢性复发性疾病，表现为强迫性的用药行为、强烈的 药物渴求及复发。而药物的奖赏效应是诱发精神依赖、导致强迫性觅药行 为和复吸的最主要原因之一。为从不同角度模拟人的觅药行为，反应药物 的正性强化效应，目前已有多种评价药物依赖的动物行为药理学模型，目 前各实验室使用最广泛的是条件性位置偏爱(conditioned place preference， 简称CPP)实验以及运动活性(locomotor activity，LA)测定。因此，能 对鼠类自动进行行为测定的实验系统的建立，对药物依赖研究具有极其重 要的辅助作用。

CPP实验装置可分为有偏性设计和无偏性设计，目前大多采用有偏性 设计方法，但有偏性设计存在一些不足之处。首先，在决定哪一侧环境是 伴药环境时，选择已测中的偏爱侧为伴药环境会混淆条件性与非条件性偏 爱，并且天花板效应可能会削弱CPP效应，不利于实验模型的建立；而将 药物与已测中的非偏爱侧环境相匹配，是以动物对该侧环境厌恶的减弱来 衡量药物奖赏效应的强弱。有偏性设计的不足之处还在于可能产生假阳性 结果，药物的抗焦虑成分会减弱对原本非偏爱的厌恶，而不是药物的奖赏 作用引发了动物的偏爱，此外，厌恶的减弱与奖赏性刺激引发的偏爱是否 具有相同的神经机制也没有一致意见。而采用无偏性设计可以避免出现这 些误差。

其次，目前国内外应用的行为测定实验系统普遍采用光电管自动计数 装置，存在实验获取的信息指标单一、实验过程中不能观察动物如鼠类活 动状况等缺陷。有些虽然采用视频图像分析追踪动物如鼠类的运动轨迹进 行特征数据计算，但是动物如鼠类活动留下的尿液对动物行为测定有很大 的干扰，以致不能全程准确跟踪动物如鼠类不同行为状态时的位置，分析 结果存在一定的误差；并且一般的视频跟踪必须要在一定照度下才能识 别，这样就无法避免灯光因素对动物如鼠类活动的影响。

再者，目前CPP实验装置对实验动物如鼠的毛色有特别要求，由于视 频识别等因素只能选择白色种系的动物进行实验，实验系统存在一定的局 限性和片面性。

在实现了视频跟踪动物行为并进行自动识别与测定分析结果之后，追 求高准确性、高自动化、高计算效率、而又能满足动物如鼠类生物实验环 境特殊要求的动物如鼠类行为测定系统，一直是当前各实验室研究动物模 型的重点。例如，如何消除鼠类活动留下的尿液对行为分析的影响，如何 准确跟踪鼠类不同行为状态时的位置，如何保持实验环境的低噪声与暗环 境等。

发明内容

本发明提供了一种基于红外热像跟踪的无偏性动物行为测定实验系 统，采用硬件装置和软件两部分相结合，可在低噪声、暗环境条件下进行 条件性位置偏爱实验，该实验系统的实验周期可控，即使有尿液等干扰也 可准确获取多项动物如鼠类特征数据，并全程监控动物如鼠类行动轨迹。

一种基于红外热像跟踪的无偏性动物行为测定实验系统，由硬件装置 和测定系统两部分组成，所述的硬件装置包括箱体、置于箱体内的动物活 动盒以及与箱体连通的新风系统；所述的测定系统为红外热像跟踪测定系 统，由系统硬件和测定软件组成，系统硬件包括红外热像成像仪、红外热 像视频采集卡和计算机，红外热像成像仪通过数据线连接计算机并置于箱 体顶部，红外热像视频采集卡和测定软件安装在计算机上，测定软件包括 以下模块：红外热像视频采集、参数设置、动物轨迹计算、特征数据计算、 结果格式化显示和保存。

所述的动物可选用实验常用动物，对动物的颜色没有限制，优选鼠类 动物，如大鼠、小鼠等。

所述的动物活动盒由若干个穿梭盒组成，每一个穿梭盒中间设有一活 动的隔板，该隔板训练阶段为封闭型隔板，测试阶段为通道型隔板，将穿 梭盒分隔为第一盒子和第二盒子，第一盒子和第二盒子的四周均为黑色， 底面粗糙。其中第一盒子标记为伴药盒，第二盒子标记为对照盒。

所述的穿梭盒可选用聚氯乙烯(PVC)材料来制备。

所述的动物活动盒置于红外热像成像仪的图像采集范围内即可，优选 位于红外热像成像仪的正下方，便于采集动物活动盒内各动物的红外运动 热像图。