[发明专利]动物实验用桌面虚拟现实视觉刺激系统

说明书

本发明公开了一种动物实验用桌面虚拟现实视觉刺激系统，包括：显示器支架、视觉刺激屏幕系统和图像处理装置；所述显示器支架包括平面板，平面板的一侧开设有凹口；视觉刺激屏幕系统包括：三个分别安装于平面板的凹口一侧开之外的三个侧部的显示器，图像处理装置同时与视觉刺激屏幕系统的三个显示器连接，以将三个方向的图像同步传输到对应的显示器上，形成3D视觉效果。上述的动物实验用桌面虚拟现实视觉刺激系统，能实现全视野覆盖的3D沉浸，可匹配不同体型的动物进行视觉刺激，达到极佳的视觉刺激效果，且结构简单，价格低廉，便与推广。

技术领域

本发明属于科研设备领域，用于包括非人灵长类/啮齿类动物与视觉相关的行为学研究、神经生物学研究，以及在体脑活动记录/成像等研究，具体涉及一种动物实验用桌面虚拟现实视觉刺激系统。

背景技术

视觉是人和动物最重要的感知能力。大脑获得的外界信息，绝大部分由视觉提供。视觉是神经科学最广泛研究的领域，当前的视觉研究，仍然以使用啮齿类动物为主，同时研究中使用的视觉刺激方式，也以平面(2D)视觉信息为主。需要强调的是，实验室使用的啮齿类动物长期生活在笼盒之中，接触到的环境基本限定在水平面，而在垂直方向的活动范围不能够超出笼子的高度，因此其视觉经验长期处于2D的水平。对于非人灵长类动物和人类来说，在垂直方向的活动范围极大，因而在视觉能力上也远胜啮齿类。从这一角度来说，视觉研究的内容需要面对几个前提性的问题：一，使用啮齿类动物结合2D视觉刺激的视觉研究方式是否有所欠缺？二，使用非人灵长类动物结合2D视觉刺激的方式是否匹配？因此，开发相关的科研装置意义重大，有助于我们对视觉系统的功能获得更接近真实的理解。

国际前沿在这方面的研究逐渐开始使用3D视觉刺激，以及开始使用非人灵长类动物作为研究对象。一方面，采用球幕构造的虚拟现实(3D)视觉刺激系统，来研究小鼠的空间导航能力(Dombeck et.al，2010)；他们将小鼠放置在用气压悬浮的球形跑道上，小鼠在头部固定的情况下可以做出跑步动作，而球幕播放的画面移动速度直接与小鼠的跑动速度相关；目前该装置已经商业化，但造价昂贵，用于啮齿类动物的最普通的硬件，价格就超过20万元人民币，且球幕视觉刺激系统购买后尺寸就完全固定，通常球幕的大小和价格成正比，用于啮齿类动物的球幕，其半径不足以容纳体型超过啮齿类20倍以上的非人灵长类动物，而专门订制大尺寸的球幕，其价格几乎无法承受，同时要达到高扫描频率的显示效果，以及彩色显示效果，硬件价格也会翻番，球幕播放的视觉刺激需要特别订制，也需要额外支付不菲的费用。同时，针对啮齿类设计的该装置并不适用于非人灵长类动物的视觉研究，一者是，刷新频率方面，非人灵长类动物的视觉能力较人类更强：通常60Hz的刷新频率足够人类使用，甚至低一些的刷新频率也可用于啮齿类的视觉刺激，但对于非人灵长类动物来说，就可能会产生跳帧的效果，因此用于非人灵长类动物的球幕造价更高；再者，非人灵长类动物在视觉能力方面，拥有完整的彩色视觉以及3D视觉能力，远远胜过啮齿类动物，但是其体型较大，行为多样，不容易固定到球幕内部，并且长时间的固定引起动物情绪失常，容易造成球幕的损坏。

因此，现有的3D(虚拟现实)视觉刺激系统价格昂贵，且不容易推广到体型较大的非人灵长类动物实验，需要设计廉价、简易和适用的3D视觉刺激系统。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种动物实验用桌面虚拟现实视觉刺激系统，能实现全视野覆盖的3D沉浸，可匹配不同体型的动物进行视觉刺激，达到极佳的视觉刺激效果，且结构简单，价格低廉，便与推广。

为达到上述技术效果，本发明采用的技术方案是：