[发明专利]一种用于小动物的自主笼中行为训练装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于小动物的自主笼中行为训练装置及方法，包括小动物居住笼和托盘；小动物居住笼的前面板内侧固定有称重台，外侧固定有蠕动泵、储水管、微处理器、WIFI模块和SD存储卡；小动物居住笼的前面板在靠近称重台上端的位置设有两个奖赏水嘴，两个奖赏水嘴的入口端分别通过橡胶导水管与储水管连接，橡胶导水管上设有蠕动泵；小动物居住笼的前面板在称重台的左右侧及上方均设有一组带LED指示灯的蜂鸣器；LED指示灯、蜂鸣器、蠕动泵、称重台以及SD存储卡均与微处理器电连接，所述的微处理器通过WIFI模块与PC机通讯连接。本发明显著降低了小动物复杂行为训练的实验周期和成本，实验数据记录时间分辨率高，可大规模部署进行并行实验。

技术领域

本发明属于动物行为学领域，尤其是涉及一种用于小动物的自主笼中行为训练装置及方法。

背景技术

在脑科学、脑机接口以及药物研发等研究中，通常需要训练动物完成特定的行为，来探究动物行为背后的脑活动现象，或是检验某种药物的作用。例如，在脑科学研究中，通常是在动物完成特定行为的同时采集相关的脑信号并进行编解码关系的分析。即便是一个简单的行为，其背后的脑活动往往涉及多个脑区形成的复杂神经环路。为了解耦此类复杂问题，就必须探究单个脑区或者某一相应的神经元集群对动物某一特定行为的影响。这大幅增加了理解这种脑活动的难度，因为这需要对动物进行大量不同参数、不同范式的训练实验和数据分析来最终解析动物行为的脑活动部分过程。

单个简单的动物行为都需要大量的人力和资源对动物进行长时间训练。虽然过去通过这种方式已经取得到了大量的成果，但对于更进一步的复杂动物行为研究，采用传统的手动训练方法所耗费的时间和资源将成几何倍数增加。此类研究同时需要大规模的并行实验来保证实验结果的可靠性，这对实验范式的成本控制、实验周期和实验规范性提出了极高的要求。手动的训练方式已经难以满足要求。

公开号为CN112219746A的中国专利文献公开了一种动物行为训练交互系统，包括主控装置，用于采集用户行为数据进行分析，并根据分析结果生成训练指令发送至后台管理系统，并展示反馈的动物行为训练信息；后台管理系统，用于解析接收到的训练指令生成对应的控制信号，并将控制信号下发至动物行为训练与展示系统，以及向主控装置传输接受到的动物行为训练信息；动物行为训练与展示系统，根据接收到的控制信号控制运行训练装置对动物进行行为训练，以及采集动物训练时的视频信息实时上传到后台管理系统。

公开号为CN110786261A的中国专利文献公开了一种小鼠行为训练装置，包括：小鼠固定装置、检测组件以及控制器；其中检测组件包括带有检测区域的传感器、包括朝向所述检测区域突伸的出水口的进水组件以及出气方向朝向所述小鼠头部固定装置设置的进气组件；控制器与所述进水组件、所述进气组件以及所述传感器分别连接，以控制所述进水组件、所述进气组件的启停，并接收所述传感器的输出信号。

然而，上述训练装置仅仅实现了部分训练过程的自动化，并不能实现动物全自主训练，部分环节仍然需要人工的辅助参与，如将动物从动物笼内取出并固定的步骤，耗时耗力，难以进行大规模部署；另外，上述装置功能单调不易扩展，只能实现单一范式的训练，不能定义任意复杂的多模态、多认知难度的动物行为实验范式。

因此，需要一种自动化的动物行为训练系统，能够让动物在其居住笼中自主完成多种行为任务的训练。

发明内容

本发明提供了一种用于小动物的自主笼中行为训练装置，可实现小动物行为训练的自动化；同时该装置可进行大规模的并行部署，以降低动物行为训练的实验周期和人力成本。

一种用于小动物的自主笼中行为训练装置，其特征在于，包括小动物居住笼以及设置在小动物居住笼内底面的托盘；所述小动物居住笼的前面板内侧面固定有称重台，外侧面固定有蠕动泵、储水管和主电路板，所述的电路板设有微处理器、WIFI模块和SD存储卡；

所述小动物居住笼的前面板在靠近称重台上端的位置设有两个奖赏水嘴，两个奖赏水嘴的入口端分别通过橡胶导水管与对应的储水管连接，所述的橡胶导水管上设有蠕动泵；