[发明专利]一种用于在浮球上进行实验动物适应训练的设备

说明书

本发明提供一种用于在浮球上进行实验动物适应训练的设备，其特征在于，包括电源模块，Arduino Nano开发板，舵机机械臂，传感器模块，所述电源模块用于为各用电单元供电，所述Arduino Nano开发板分别连接所述舵机机械臂和所述传感器模块，所述传感器模块根据检测到的实验动物的运动情况向所述Arduino Nano开发板发送相应信号，所述Arduino Nano开发板基于来自于所述传感器模块的信号控制所述舵机机械臂的运动，并进而控制浮球上实验动物的行为。利用本发明的设备能够对试验动物产生自动、灵活及准确的刺激。

技术领域

本发明涉及生物行为学实验设备技术领域，尤其涉及一种用于在浮球上进行实验动物适应训练的设备。

背景技术

目前，在全球范围内，有至少十分之一的人口正饱受神经精神疾病的困扰，每年由此产生的医疗花费高达数万亿美元。根据中国卫生部疾控中心的统计数据显示，中国有心理障碍和精神疾病的人口比例高达7％，总数超过1亿人。并且随着生活节奏的加快和人口结构的老龄化，患者人数还在逐渐增多，神经精神疾病发病率的不断增高，不仅给患者和社会造成了沉重的负担，同时也对这些疾病的治疗和研究带来了前所未有的挑战。在此背景下，脑科学已成为当今国际科学研究的热点之一。为了改善神经精神疾病的诊疗现状，亟需全面和深入地研究神经回路的重塑和修复机制，并探讨更加有效的临床治疗靶点。利用行为学实验结合其他观测手段进行研究是解析神经回路的一种重要的研究方法。为了深入地研究神经精神性疾病的异常回路特征，人们迫切需要在清醒、自由活动的动物模型中研究神经信息编码特征与对应的行为学之间的联系。气动悬浮泡沫球(本文简称浮球)是常用的行为学实验设备，这一设备将实验动物(通常为大鼠或小鼠等)头部固定，并让其四肢接触浮球，使之可以在浮球上自由运动。结合浮球周围的虚拟现实等技术，可以对真实的自由运动环境进行模拟。由于头部固定，人们可以有一个非常稳定的观测实验动物脑部的平台。但正是由于这一因素，实验动物在刚接触这一设备时通常会显得格外紧张或者不适应。这导致实验动物需要一个适应设备的过程，例如对于小鼠和大鼠，这一适应过程需要较长的时间。为了让实验鼠能够尽快适应浮球，并且认知周围的虚拟现实环境，实验人员通常会让实验鼠在浮球上训练其跑动。实验鼠通常会有待在原地不愿意动的情况，为了让实验鼠保持运动，实验人员需要不断地刺激实验鼠，通常的做法是轻微触碰实验鼠尾部或者臀部。为了不让实验鼠过于紧张，不能太过频繁的刺激实验鼠，因为有时实验鼠在较短一段时间内不动可能只是在进行短暂的休息。因此实验人员要一直观察实验鼠的状态，等到其长时间不动时再进行刺激，故实验人员要花费大量的时间和精力。这种重复简单的工作具有一定重要性，但相较于实验人员宝贵的时间和精力来说代价较大。

现行的在生物学中脑科学研究中的行为学实验中，在气动悬浮泡沫球上进行的实验鼠的适应性训练通常为人为手工完成，实验人员需要一直观察实验鼠的运动状态并在在实验鼠在一段时间静止不动后给实验鼠一定的刺激。通常给与刺激的做法是用手轻微触碰实验鼠的尾部或者臀部，这项工作枯燥而且持续时间长，要耗费实验人员大量时间和精力，总的科研效率低。

因此，需要对现有技术进行改进，提供更灵活有效的实验动物动作行为的控制设备。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种用于在浮球上进行实验动物适应训练的设备，能够辅助大鼠或小鼠等试验动物进行行为学试验。

本发明所提供的用于在浮球上进行实验动物适应训练的设备包括电源模块，Arduino Nano开发板，舵机机械臂，传感器模块，所述电源模块用于为各用电单元供电，所述Arduino Nano开发板分别连接所述舵机机械臂和所述传感器模块，所述传感器模块根据检测到的实验动物的运动情况向所述Arduino Nano开发板发送相应信号，所述ArduinoNano开发板基于来自于所述传感器模块的信号控制所述舵机机械臂的运动，并进而控制浮球上实验动物的行为。