[发明专利]一种研究大鼠风险抉择的行为训练装置以及方法

说明书

本发明涉及神经科学的行为电生理学研究领域，尤其涉及一种大鼠风险抉择的行为训练装置以及方法，由一系列风险抉择的行为训练流程组成，大致分为四个步骤：实验动物准备与训练装置预热、场景适应训练、选项混合训练、自由选择训练，其中选项混合训练包含单safe信号适应和九循环训练，该风险抉择行为训练方法结合行为训练装置可以高效地完成动物训练、缩短训练周期、提升训练成效、降低外界干扰、减少人力劳动，为神经科学行为电生理研究提供极大便利。

技术领域

本发明涉及神经科学的行为电生理学研究领域，尤其涉及一种研究大鼠风险抉择的行为训练装置以及方法。

背景技术

人们在日常生活中时常面临着各种决策，当面对的选项带有概率性的风险因素时，人们的心理抉择过程更加复杂。一些患有精神疾病的患者如药物滥用者、赌博成瘾者往往在风险抉择中做出不利于己身的选择。神经科学正致力于研究大脑如何控制个体的风险抉择行为，目前在以啮齿动物大鼠为对象的风险抉择研究中，由于缺乏对风险抉择行为的考究和对大鼠生活习性的观察，国际上一直没有一个完美的行为模型来规范地研究风险抉择。

目前国外研究者大多数采用杠杆按压式的风险抉择模型，这类模型工作原理是大鼠在用鼻子探过中间的孔洞后，按压左右两侧弹出的某一侧的杠杆来获取奖励，其中一侧杠杆代表安全的确定的小奖励，另一侧杠杆则代表风险的低概率的大奖励。这类模型的行为训练方法大致分为三步，第一步是让大鼠学会探中间的探鼻孔与返回头在奖励处饮水，第二步是让大鼠学会探鼻后再按压杠杆来获取奖励，第三步是让大鼠学会识别杠杆方位与奖励大小和概率的关联性并作出自主选择。该类模型所使用的行为训练方法没有充分考虑大鼠自身的习性特点以及训练装置的局限性，存在着训练方法复杂、周期长、效率低下、干扰因素多等缺点，动物在训练过程中难以稳定地、专心地自我沉浸式思考并作出自由选择，训练结果往往不能达到神经科学研究行为电生理所需的基本要求。在国内，对风险抉择行为训练模型及训练方法的设计仍然凤毛麟角，本项目研究团队之前设计了风险抉择四联体训练箱（专利号 CN207284712U）及对应的行为训练方法（专利号 CN106889022A），该装置的工作原理是让大鼠在回形跑道中奔跑，在每一条边奔跑时都需要在内外两个代表风险或安全的通道中做出判断并选择通过其一，然后才能在边的尽头获得与之前的选择相关联的奖励，其相应的行为训练方法分为七步，包括装置准备、动物准备、适应、偏好纠正、赋值、记忆巩固、自由选择，该方法经过长期动物训练试验发现仍然存在着不足之处：训练周期略长、训练方法略复杂、动物习惯化、训练效率低等等。为此，我们升级了训练装置，并针对该装置设计了相匹配的训练方法，经长期试验发现本发明所述的行为训练方法能够大大提升行为训练效率、缩短训练周期，基本解决了以上不足之处。

发明内容

本发明的目的在于为了改进现有风险抉择训练模型的缺陷，提供一种研究大鼠风险抉择的行为训练装置以及方法，使得大鼠的风险抉择行为训练更加高效、周期更短、更符合研究目的、外界干扰更小，使得训练完成的大鼠能够满足神经科学研究行为电生理所需的要求。

为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：

本发明公开了一种研究大鼠风险抉择的行为训练装置，包括训练箱，所述训练箱呈中空顶部开口的方形结构，其内腔由前向后通过窄道挡板和矮门槛分隔为探鼻区、选择区和奖励区，所述探鼻区前壁上设有探鼻孔，所述两块所述窄道挡板的一端与所述训练箱的两侧内壁连接，另一端之间设有间隙；所述矮门槛呈板状结构，其两端分别与所述训练箱的两侧内壁相连，所述矮门槛与所述奖励区的中部之间设有用于将奖励区分隔为两个狭长通道的通道隔板，所述狭长通道的底部末端设有饮水点。

还包括检测及控制电路，所述检测及控制电路包括电源、红外检测、发光LED、模拟电路板和数据采集卡，所述红外检测包括设置于所述探鼻孔两侧、矮门槛上方和饮水点上方的红外收发器，所述发光LED包括设置于所述矮门槛前壁上的LED灯，所述电源与所述模拟电路板相连，所述红外收发器和发光LED与模拟电路板连接，模拟电路板与数据采集卡相互通信，数据采集卡连接至计算机。