用于家鴿的四色認(rèn)知運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練田字迷宮的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于家鴿的四色認(rèn)知運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練田字迷宮，包括由外圍擋板和底板組成的上開口迷宮；底板上間隔排列四個(gè)正方體結(jié)構(gòu)的光箱將上開口迷宮的內(nèi)腔分割成“田”字形通道；每個(gè)光箱內(nèi)均設(shè)置有由紫、藍(lán)、綠、黃四種單色發(fā)光燈體組成的燈組；在“田”字形通道的橫向通道和縱向通道內(nèi)均設(shè)置有位置檢測(cè)裝置和獎(jiǎng)勵(lì)裝置。外圍擋板上固定有開設(shè)有線槽的倒L形金屬支架，倒L形金屬支架的橫架前端位于上開口迷宮的正上方，橫架前端位置處固定有攝像裝置和神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)裝置。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于為家鴿的空間認(rèn)知、工作記憶和感知運(yùn)動(dòng)整合等行為功能的神經(jīng)生物學(xué)研究和神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)提供了一種可靠的自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)裝置。
【專利說明】用于家鴿的四色認(rèn)知運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練田字迷宮
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動(dòng)物行為的神經(jīng)生物學(xué)及神經(jīng)電生理學(xué)實(shí)驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及用于家鴿的四色認(rèn)知運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練田字迷宮。
【背景技術(shù)】
[0002]家鴿繁殖能力強(qiáng)、易于飼養(yǎng)管理、實(shí)驗(yàn)操控性強(qiáng)，是一種常用的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絼?dòng)物。最近的研究表明:家鴿具有空間理解性，能夠確定自身所在位置，以及相對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向，從而規(guī)劃自身的運(yùn)動(dòng)策略和運(yùn)動(dòng)路徑。目前家鴿這種高級(jí)認(rèn)知行為功能背后的神經(jīng)機(jī)制并未闡明，此方面研究對(duì)于理解動(dòng)物運(yùn)動(dòng)行為的神經(jīng)調(diào)控機(jī)理、空間運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航的認(rèn)知機(jī)制，以及開發(fā)仿生機(jī)器人、神經(jīng)康復(fù)設(shè)備等方面具有重要應(yīng)用價(jià)值，正在成為動(dòng)物認(rèn)知行為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。該方向研究需要在動(dòng)物認(rèn)知行為實(shí)驗(yàn)過程中，采用慢性植入的微電極陣列采集特定腦區(qū)的神經(jīng)信號(hào)，同時(shí)測(cè)量動(dòng)物行為操作成績(jī)或反應(yīng)時(shí)間，來衡量動(dòng)物認(rèn)知過程的神經(jīng)信息編碼特征、編碼時(shí)間、編碼規(guī)律和它們所依賴的條件等。這就要求實(shí)驗(yàn)所采用的條件刺激、設(shè)計(jì)的操作行為反應(yīng)、施加的獎(jiǎng)勵(lì)或懲罰等必須符合受試動(dòng)物的生理特點(diǎn)和行為習(xí)性，同時(shí)要保證操作行為事件與神經(jīng)信號(hào)記錄間的可靠標(biāo)記。目前尚未有直接適用于家鴿空間認(rèn)知、工作記憶和感知運(yùn)動(dòng)整合等高級(jí)認(rèn)知行為功能的神經(jīng)機(jī)制研究的實(shí)驗(yàn)儀器與技術(shù)。
[0003]家鴿視銳度高，具有四種類型的視錐細(xì)胞，色彩辨別能力突出，通常被應(yīng)用于視覺目標(biāo)辨識(shí)研究?！八菇鸺{箱”是該類研究實(shí)驗(yàn)儀器的典型代表，家鴿通過啄鍵行為對(duì)屏幕上出現(xiàn)的視覺線索做出 響應(yīng)。這類裝置通常是封閉的箱式結(jié)構(gòu)，空間狹小，不適合長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)訓(xùn)練，更關(guān)鍵的是無法進(jìn)行家鴿空間認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航功能的研究。在動(dòng)物空間認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)行為功能研究方面，迷宮實(shí)驗(yàn)是行之有效的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，目前在大/小鼠研究中普遍采用的迷宮有水迷宮、Y迷宮、T迷宮、八臂迷宮和高架十字迷宮等。水迷宮不適合家鴿使用，Y迷宮、T迷宮和八臂迷宮等主要用于研究動(dòng)物空間記憶，結(jié)構(gòu)相對(duì)單一，通常采用在迷宮的一臂終端設(shè)置食物或氣味來誘導(dǎo)動(dòng)物進(jìn)行運(yùn)動(dòng)路徑選擇，路徑存在盲端，無法形成連續(xù)可往復(fù)的運(yùn)動(dòng)路徑，無法滿足家鴿空間認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航功能的研究需求。高架十字迷宮是利用大/小鼠對(duì)新異環(huán)境的探究特性和對(duì)高懸敞開臂的恐懼形成矛盾沖突行為來考察其焦慮狀態(tài)，顯然不適合可高空飛行的家鴿的研究。因此，目前尚未有符合家鴿生理特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)習(xí)性的迷宮裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于利用家鴿的四色視覺優(yōu)勢(shì)以及喜好踱步的行為特性，提供一種用于家鴿的四色認(rèn)知運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練田字迷宮，利用色彩線索實(shí)現(xiàn)家鴿連續(xù)路徑運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案:
本發(fā)明所述用于家鴿的四色認(rèn)知運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練田字迷宮，包括由外圍擋板和底板組成的上開口迷宮；所述外圍擋板上設(shè)置有上抽式活動(dòng)門；所述底板上間隔排列設(shè)置有四個(gè)正方體結(jié)構(gòu)的光箱將所述上開口迷宮的內(nèi)腔分割成“田”字形通道，所述“田”字形通道迷宮結(jié)構(gòu)形成循環(huán)通道，可任意設(shè)置運(yùn)動(dòng)路徑的起點(diǎn)和終點(diǎn)；所述每個(gè)光箱均由白色半透明有機(jī)玻璃板制成，在每個(gè)光箱內(nèi)均設(shè)置有由紫、藍(lán)、綠、黃等四種單色發(fā)光燈體組成的燈組，用于作為家鴿運(yùn)動(dòng)行為的視覺線索提示；所述每種單色的發(fā)光燈體分別通過微控制器的一個(gè)接口與主控計(jì)算機(jī)控制輸出接口電氣連接；在所述“田”字形通道的橫向通道和縱向通道內(nèi)均設(shè)置有位置檢測(cè)裝置和獎(jiǎng)勵(lì)裝置。所述位置檢測(cè)裝置用于有效檢測(cè)家鴿在迷宮中的所在位置及運(yùn)動(dòng)路徑；所述每個(gè)位置檢測(cè)裝置分別通過所述微控制器的信號(hào)接口與所述主控計(jì)算機(jī)信號(hào)輸入接口電氣連接；所述獎(jiǎng)勵(lì)裝置的投食電磁鐵控制器控制信號(hào)輸入接口與微控制器輸出控制接口電氣連接，所述獎(jiǎng)勵(lì)裝置用于家鴿根據(jù)視覺線索正確進(jìn)行行為響應(yīng)時(shí)實(shí)現(xiàn)給食獎(jiǎng)勵(lì)；所述外圍擋板上固定有開設(shè)有線槽的倒L形金屬支架，所述倒L形金屬支架的橫架前端位于所述上開口迷宮的正上方，所述橫架前端位置處固定安裝有攝像裝置和可選的神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)裝置；所述攝像裝置固定于所述橫架前端下側(cè)，所述攝像裝置的視頻信號(hào)輸出接口與主控計(jì)算機(jī)的視頻信號(hào)輸入接口電氣連接；所述攝像裝置用于家鴿實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行視頻監(jiān)控和記錄以用于后期運(yùn)動(dòng)軌跡分析；神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)裝置安置在所述橫架前端上側(cè)，以有效避免家鴿實(shí)驗(yàn)過程中有線電生理記錄時(shí)對(duì)連接線的阻礙和纏繞；所述可選的神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)裝置的同步輸入信號(hào)接口與主控計(jì)算機(jī)的行為標(biāo)記信號(hào)輸出接口電氣連接，用于神經(jīng)信號(hào)數(shù)據(jù)與行為響應(yīng)的可靠標(biāo)記。
[0006]所述燈組由紫、藍(lán)、綠、黃四種單色發(fā)光LED燈體組成，用于家鴿四色認(rèn)知運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過程中的視覺線索提示；所述光箱為白色半透明板面，用于保證色彩光照均勻；所述外圍擋板為對(duì)家鴿認(rèn)知 心理影響最小的白色有機(jī)玻璃板，所述白色板面用于隔離環(huán)境干擾；所述“田”字形通道的底板面為黑色板面的拼裝結(jié)構(gòu)，易于在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行拆卸、清洗和重新拼裝；所述黑色板面在視頻記錄中提高受試家鴿與環(huán)境背景的對(duì)比度，便于后續(xù)的運(yùn)動(dòng)軌跡分析；所述獎(jiǎng)勵(lì)裝置由分別開設(shè)在所述橫向通道和縱向通道邊沿處的投食孔和投食電磁鐵控制器組成。
[0007]所述迷宮支持實(shí)現(xiàn)色彩、空間位置和序列化三種主要導(dǎo)航模式；所述色彩導(dǎo)航模式是以四個(gè)光箱同時(shí)呈現(xiàn)某種色彩作為視覺線索提示，分別對(duì)應(yīng)期望受試家鴿產(chǎn)生的直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止四種特定的運(yùn)動(dòng)行為；所述空間位置導(dǎo)航模式是通過不同方位的光箱呈現(xiàn)綠色作為視覺線索提示，分別對(duì)應(yīng)期望受試家鴿產(chǎn)生的直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止四種特定的運(yùn)動(dòng)行為；所述序列化導(dǎo)航模式是按照期望受試家鴿所完成的運(yùn)動(dòng)路徑，分解家鴿運(yùn)動(dòng)行為，將其對(duì)照色彩導(dǎo)航模式轉(zhuǎn)化為光箱呈現(xiàn)的色彩提示序列，當(dāng)色彩序列呈現(xiàn)完畢后受試家鴿再根據(jù)記憶的線索指令進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
[0008]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于充分利用家鴿的色彩認(rèn)知優(yōu)勢(shì)，采用“田”字形通道迷宮結(jié)構(gòu)形成循環(huán)通道，可任意設(shè)置運(yùn)動(dòng)路徑的起點(diǎn)和終點(diǎn)，為家鴿的空間認(rèn)知、工作記憶和感知運(yùn)動(dòng)整合等行為功能的神經(jīng)生物學(xué)研究和神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)提供了一種可靠的自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明的主控單元控制電路原理框圖。
[0011]圖3是本發(fā)明所述底板的拼裝結(jié)構(gòu)示意圖。[0012]圖4是本發(fā)明所述位置檢測(cè)裝置位于所述“田”字形通道的分布示意圖。
[0013]圖5是本發(fā)明所述獎(jiǎng)勵(lì)裝置位于所述“田”字形通道的分布示意圖。
[0014]圖6-1、圖6-2、圖6-3、圖6-4是本發(fā)明所述四個(gè)光箱同時(shí)呈現(xiàn)綠、藍(lán)、紫、黃色的導(dǎo)航模式示意圖。
[0015]圖7-1、圖7-2、圖7-3、圖7-4、圖7-5是本發(fā)明所述不同方位的光箱呈現(xiàn)綠色的空間位置導(dǎo)航模式示意圖。
[0016]圖8是本發(fā)明所述四個(gè)光箱按照“綠-藍(lán)-紫-紫-紫-藍(lán)-紫-藍(lán)-黃”色順序依次同時(shí)呈現(xiàn)的序列化導(dǎo)航模式“8”字路徑示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，本發(fā)明所述用于家鴿的四色認(rèn)知運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練田字迷宮，包括由四塊長(zhǎng)160cm、高50cm的長(zhǎng)方形白色有機(jī)玻璃擋板I和底板圍成的上開口迷宮2 ;其中一塊白色有機(jī)玻璃擋板I上設(shè)置有上抽式活動(dòng)門3供家鴿出入；底板采用黑色有機(jī)玻璃板制成，底板上間隔排列設(shè)置四個(gè)正方體結(jié)構(gòu)的光箱4，將上開口迷宮2的內(nèi)腔分割成由三條橫向通道和三條縱向通道構(gòu)成的“田”字形通道；每個(gè)光箱均由白色半透明有機(jī)玻璃板制成，在每個(gè)光箱4內(nèi)均設(shè)置有由紫、藍(lán)、綠、黃四種單色發(fā)光LED燈體組成的燈組5，如圖2所示，每種單色發(fā)光LED燈體分別通過微控制器13的一個(gè)接口與主控計(jì)算機(jī)14控制輸出接口電氣連接，通過微控制器13控制可使得每個(gè)光箱呈現(xiàn)出紫、藍(lán)、綠、黃四種色彩，為家鴿運(yùn)動(dòng)過程中提供視覺線索提示；如圖4所示，為了檢測(cè)家鴿出入上開口迷宮2及行走路徑，在三條橫向通道和三條縱向通道內(nèi)和上抽式活動(dòng)門3處分別間隔安裝有紅外位置檢測(cè)裝置6，為了有效檢測(cè)到家鴿在迷宮中的所在位置及運(yùn)動(dòng)路徑，安裝點(diǎn)高度距底板15cm ;如圖5所示，獎(jiǎng)勵(lì)裝置由投食孔7和投食電磁鐵控制器組成，投食孔7分別開設(shè)在上、下兩條橫向通道和左、右兩條縱向通道的中部道邊；如圖2所示，投食電磁鐵控制器的驅(qū)動(dòng)電路控制信號(hào)輸入接口與微控制器13輸出控制接口電氣連接，由微控制器13根據(jù)主控計(jì)算機(jī)14指令進(jìn)行選擇投食控制，家鴿根據(jù)視覺線索正確進(jìn)行行為響應(yīng)時(shí)通過獎(jiǎng)勵(lì)裝置實(shí)現(xiàn)給食獎(jiǎng)勵(lì)。如圖2、圖4所示，各個(gè)紅外位置檢測(cè)裝置6分別通過微控制器13的信號(hào)接口與主控計(jì)算機(jī)14信號(hào)輸入接口電氣連接；擋板I上安裝有開設(shè)有線槽的倒L形金屬支架8，倒L形金屬支架8的橫架前端位于所述上開口迷宮2的正上方，在橫架前端位置處安裝有攝像裝置9，并可同時(shí)安置神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)裝置10，如圖2所示，攝像裝置9的視頻輸出接口與主控計(jì)算機(jī)14視頻輸入接口電氣連接，神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)裝置10的同步輸入信號(hào)接口與主控計(jì)算機(jī)14的行為標(biāo)記信號(hào)輸出接口電氣連接。如圖3所示，為了便于拆卸、清洗和拼裝，底板由四塊長(zhǎng)方形黑色有機(jī)玻璃板11和一塊十字形黑色有機(jī)玻璃板12拼裝組成。
[0018]本發(fā)明技術(shù)原理簡(jiǎn)述如下:
1、“田”字形通道迷宮:
“田”字形通道迷宮用于訓(xùn)練受試家鴿完成前行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等多個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)行為，同時(shí)支持利用視覺線索誘導(dǎo)家鴿進(jìn)行連續(xù)路徑運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如包含了直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等特定行為動(dòng)作的“8”字路徑行為訓(xùn)練。
[0019]“田”字形迷宮在結(jié)構(gòu)上由四個(gè)光箱4、外圍擋板I和底板構(gòu)成。四個(gè)光箱4在作為迷宮結(jié)構(gòu)重要組件的同時(shí)還作為視覺線索呈現(xiàn)單元，保證了迷宮構(gòu)建的簡(jiǎn)潔性和便利性；迷宮外圍擋板I用于隔離環(huán)境干擾，采用對(duì)家鴿認(rèn)知心理影響最小的四塊白色有機(jī)玻璃板組成；同時(shí)，四塊外圍擋板I中的一塊設(shè)置有上抽式活動(dòng)門3作為上開口迷宮2的出入口，內(nèi)側(cè)安裝有紅外位置檢測(cè)裝置6，用于記錄家鴿進(jìn)入迷宮和離開迷宮的時(shí)刻。四塊外圍擋板I中的一塊安裝有嵌有線槽的倒L形金屬支架8,倒L形金屬支架的橫架前端位于所述上開口迷宮2的正上方，在橫架前端位置處安裝有攝像裝置9，并可以放置美國(guó)BLACKROCKMICROSYSTEMS公司的Cerebus多通道神經(jīng)數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)或美國(guó)Plexon公司的OmniPlex在體多通道神經(jīng)信號(hào)采集系統(tǒng)等國(guó)際主流的神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)裝置10，以有效避免有線電生理記錄時(shí)對(duì)連接線的阻礙和纏繞；迷宮底板由四塊長(zhǎng)方形黑色有機(jī)玻璃板11和一塊十字形黑色有機(jī)玻璃板12拼裝組成，與光箱4和外圍擋板I 一起構(gòu)成受試家鴿的運(yùn)動(dòng)通道，底板選擇黑色是為了在視頻記錄中提高受試家鴿與環(huán)境背景的對(duì)比度，便于進(jìn)行后續(xù)的運(yùn)動(dòng)軌跡分析。同時(shí)，底板采用拼裝結(jié)構(gòu)，易于在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行拆卸、清洗和重新拼裝。
[0020]2、四色光箱；
四色光箱既是田字形迷宮的結(jié)構(gòu)組件，也是迷宮的視覺線索顯示單元。箱體選擇白色半透明有機(jī)玻璃材質(zhì)，用于保證色彩光照均勻。由于家鴿具有四色視覺，視網(wǎng)膜中存在分別對(duì)紫色、藍(lán)色、綠色、黃色等四種光線敏感的視錐細(xì)胞，因此每個(gè)光箱4中安裝有這四種單色構(gòu)成的LED燈組5，通過微控制器13控制可使得整個(gè)箱體呈現(xiàn)出紫色、藍(lán)色、綠色、黃色等四種色彩，為家鴿運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航過程提供視覺線索提示。
[0021]3、主控單元:
主控單元用于家鴿運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航的路徑預(yù)設(shè)、視覺線索模式選擇設(shè)置、控制光箱進(jìn)行視覺線索顯示、記錄受試家鴿運(yùn)動(dòng)位置和時(shí)間、進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)決策和獎(jiǎng)勵(lì)實(shí)施控制、家鴿運(yùn)動(dòng)軌跡分析。主控單元控制光箱按照預(yù)設(shè)的導(dǎo)航模式呈現(xiàn)視覺線索，對(duì)受試家鴿進(jìn)行特定運(yùn)動(dòng)行為訓(xùn)練和連續(xù)路徑導(dǎo)航。
[0022]主控單元由主控計(jì)算機(jī)14和顯示器組成。主控計(jì)算機(jī)14分別與微控制器13、視頻監(jiān)控單元、神經(jīng)電生理檢測(cè)系統(tǒng)(可選)電氣連接，用于家鴿色彩導(dǎo)航運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過程的模式參數(shù)設(shè)置、與其它各電路模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊與控制指令發(fā)送、訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集和分析處理，以及訓(xùn)練數(shù)據(jù)和結(jié)果的顯示、存儲(chǔ)與輸出。
[0023]4、微控制器
微控制器13用于與主控計(jì)算機(jī)14進(jìn)行受試家鴿行為反饋數(shù)據(jù)通訊與控制指令傳輸、驅(qū)動(dòng)LED燈組和獎(jiǎng)勵(lì)裝置工作。微控制器13采用STC89C52RC型號(hào)單片機(jī)，分別與光箱內(nèi)的LED燈組、紅外位置檢測(cè)裝置、獎(jiǎng)勵(lì)裝置、主控計(jì)算機(jī)14電氣連接。
[0024]5、導(dǎo)航模式:
色彩導(dǎo)航模式是以四個(gè)光箱同時(shí)呈現(xiàn)某種色彩作為視覺線索提示，分別對(duì)應(yīng)期望受試家鴿產(chǎn)生的直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止等四種特定的運(yùn)動(dòng)行為。如圖6-1~圖6-4所示，以家鴿當(dāng)前位置為起始點(diǎn)，若四個(gè)光箱4同時(shí)呈現(xiàn)綠色，則提示家鴿前方路口直行；若呈現(xiàn)藍(lán)色，則提示右轉(zhuǎn)；若呈現(xiàn)紫色，則提示左轉(zhuǎn)；若呈現(xiàn)黃色，則停止運(yùn)動(dòng)，原地等待。當(dāng)家鴿按照色彩提示，正確完成特定運(yùn)動(dòng)行為到達(dá)期望位置(通過紅外位置檢測(cè)裝置6進(jìn)行檢測(cè))后，四個(gè)光箱4熄滅，延遲特定時(shí)間間隔后開始呈現(xiàn)對(duì)下一通道口運(yùn)動(dòng)行為的視覺線索提示，直至完成對(duì)應(yīng)行為到達(dá)下一期望位置，或根據(jù)微控制器13條件判斷指令在出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作響應(yīng)時(shí)終止視覺線索提示。[0025]空間位置導(dǎo)航模式是通過不同方位的光箱4呈現(xiàn)綠色作為視覺線索提示，分別對(duì)應(yīng)期望受試家鴿產(chǎn)生的直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止等四種特定的運(yùn)動(dòng)行為。如圖7-1~圖7-5所示，以家鴿當(dāng)前位置為起始點(diǎn)，若前方兩個(gè)光箱4點(diǎn)亮，則前方通道口直行，若右前側(cè)光箱4點(diǎn)亮，則前方通道口右轉(zhuǎn)；若左前側(cè)光箱4點(diǎn)亮，則前方通道口左轉(zhuǎn)；若四個(gè)光箱4同時(shí)點(diǎn)亮，則提示停止運(yùn)動(dòng)原地等待。特別指出的是，當(dāng)家鴿處于迷宮拐角位置時(shí)，則以近側(cè)光箱4點(diǎn)亮作為視覺線索提示。
[0026]序列化導(dǎo)航模式是按照期望受試家鴿所完成的運(yùn)動(dòng)路徑，分解家鴿運(yùn)動(dòng)行為，將其對(duì)照色彩導(dǎo)航模式轉(zhuǎn)化為光箱4呈現(xiàn)的色彩提示序列，當(dāng)色彩序列呈現(xiàn)完畢后受試家鴿再根據(jù)記憶的線索指令進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)開始后，家鴿位于入口位置，四個(gè)光箱4按照預(yù)設(shè)的色彩提示序列以特定的時(shí)間間隔依次點(diǎn)亮，當(dāng)序列播放完畢后(黃色為最后的終止指示)，家鴿出發(fā)完成直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等任意序列化組合運(yùn)動(dòng)行為。圖8為包含了直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等特定行為動(dòng)作的家鴿“8”字路徑運(yùn)動(dòng)行為序列化導(dǎo)航示意圖，包括運(yùn)動(dòng)行為的分解設(shè)計(jì)和對(duì)應(yīng)的色彩提不序列。
[0027]本發(fā)明測(cè)試方法主要用于對(duì)受試家鴿進(jìn)行以四色認(rèn)知為基礎(chǔ)的特定運(yùn)動(dòng)行為訓(xùn)練和連續(xù)路徑導(dǎo)航，支持在家鴿運(yùn)動(dòng)行為訓(xùn)練中同時(shí)進(jìn)行神經(jīng)電生理信號(hào)記錄，并提供可靠的神經(jīng)數(shù)據(jù)與行為數(shù)據(jù)同步標(biāo)記。
[0028]對(duì)于受試家鴿的轉(zhuǎn)向、直行、停止等特定運(yùn)動(dòng)行為訓(xùn)練，視覺線索提示可選擇色彩導(dǎo)航模式或空間位置導(dǎo)航模式，分階段循序漸進(jìn)地對(duì)家鴿進(jìn)行分解運(yùn)動(dòng)行為訓(xùn)練，縮短受試家鴿對(duì)特定運(yùn)動(dòng)行為習(xí)得所需的時(shí)間。
[0029]對(duì)于受試家鴿的連續(xù)路徑導(dǎo)航訓(xùn)練，利用“田”字通道迷宮，首先按照預(yù)設(shè)路徑和家鴿實(shí)際所在位置，利 用色彩導(dǎo)航模式或空間位置導(dǎo)航模式指示家鴿到達(dá)下一期望位置，采用分步誘導(dǎo)的方式，完成整個(gè)連續(xù)路徑的導(dǎo)航。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)而采用序列化導(dǎo)航模式，根據(jù)受試家鴿的任務(wù)完成情況評(píng)估其工作記憶、空間記憶能力。
[0030]在具體的實(shí)驗(yàn)過程中，首先對(duì)主控計(jì)算機(jī)14進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，包括視覺線索模式選擇、實(shí)驗(yàn)路徑設(shè)置和預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)時(shí)程閾值等。視覺線索模式選擇包括四個(gè)光箱4的顏色、顏色呈現(xiàn)空間位置、序列化等多種導(dǎo)航模式設(shè)置；實(shí)驗(yàn)路徑設(shè)置通過預(yù)設(shè)家鴿運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過紅外檢測(cè)裝置6順序?qū)崿F(xiàn)。
[0031]測(cè)試實(shí)驗(yàn)以受試家鴿由入口出發(fā)，完成整個(gè)測(cè)試流程，到達(dá)測(cè)試終點(diǎn)位置作為一個(gè)試次。在每一試次中，受試家鴿首先置入實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備區(qū)，當(dāng)其通過測(cè)試起點(diǎn)時(shí)實(shí)驗(yàn)開始，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)計(jì)時(shí)，家鴿開始在各子通道中運(yùn)動(dòng)路徑通過紅外位置檢測(cè)裝置6采集并記錄到達(dá)位置及相應(yīng)時(shí)刻，判斷家鴿在迷宮中的實(shí)驗(yàn)時(shí)間是否大于預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)時(shí)程閾值，若大于預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)時(shí)程閾值則實(shí)驗(yàn)強(qiáng)制結(jié)束，該試次記為無效試次；若小于預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)時(shí)程閾值，則判斷家鴿行為響應(yīng)是否正確，若正確則通過獎(jiǎng)勵(lì)單元實(shí)現(xiàn)給食獎(jiǎng)勵(lì)；否則，繼續(xù)計(jì)時(shí)，直至完成所有路徑運(yùn)動(dòng)并返回實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備區(qū)則實(shí)驗(yàn)結(jié)束。同時(shí)將實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)記錄到指定文件中進(jìn)行日志保存。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程由視頻監(jiān)控單元監(jiān)控、記錄，畫面實(shí)時(shí)顯示在顯示器上。
【權(quán)利要求】
1.一種用于家鴿的四色認(rèn)知運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練田字迷宮，包括由外圍擋板和底板組成的上開口迷宮；其特征在于:所述外圍擋板上設(shè)置有上抽式活動(dòng)門；所述底板上間隔排列設(shè)置有四個(gè)正方體結(jié)構(gòu)的光箱將所述上開口迷宮的內(nèi)腔分割成“田”字形通道，所述“田”字形通道迷宮結(jié)構(gòu)形成循環(huán)通道；所述每個(gè)光箱均由白色半透明有機(jī)玻璃板制成，在每個(gè)光箱內(nèi)均設(shè)置有由紫、藍(lán)、綠、黃四種單色發(fā)光燈體組成的燈組，用于作為家鴿運(yùn)動(dòng)行為的視覺線索提示；所述每種單色的發(fā)光燈體分別通過微控制器的一個(gè)接口與主控計(jì)算機(jī)控制輸出接口電氣連接；在所述“田”字形通道的橫向通道和縱向通道內(nèi)均設(shè)置有位置檢測(cè)裝置和獎(jiǎng)勵(lì)裝置，所述每個(gè)位置檢測(cè)裝置分別通過所述微控制器的信號(hào)接口與所述主控計(jì)算機(jī)信號(hào)輸入接口電氣連接，所述位置檢測(cè)裝置用于有效檢測(cè)家鴿在迷宮中的所在位置及運(yùn)動(dòng)路徑；所述獎(jiǎng)勵(lì)裝置的投食電磁鐵控制器控制信號(hào)輸入接口與微控制器輸出控制接口電氣連接，所述獎(jiǎng)勵(lì)裝置用于家鴿根據(jù)視覺 線索正確進(jìn)行行為響應(yīng)時(shí)實(shí)現(xiàn)給食獎(jiǎng)勵(lì)；所述外圍擋板上固定有開設(shè)有線槽的倒L形金屬支架，所述倒L形金屬支架的橫架前端位于所述上開口迷宮的正上方，用于固定安裝攝像裝置和神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)裝置；所述攝像裝置固定于所述橫架前端下側(cè)，所述攝像裝置的視頻信號(hào)輸出接口與主控計(jì)算機(jī)的視頻信號(hào)輸入接口電氣連接；所述攝像裝置用于家鴿實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行視頻監(jiān)控和記錄以用于后期運(yùn)動(dòng)軌跡分析；所述神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)裝置安置在所述橫架前端上側(cè)，以有效避免家鴿實(shí)驗(yàn)過程中有線電生理記錄時(shí)對(duì)連接線的阻礙和纏繞；神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)裝置的同步輸入信號(hào)接口與主控計(jì)算機(jī)的行為標(biāo)記信號(hào)輸出接口電氣連接，用于神經(jīng)信號(hào)數(shù)據(jù)與行為響應(yīng)的可靠標(biāo)記。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于家鴿的四色認(rèn)知運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練田字迷宮，其特征在于:所述燈組由紫、藍(lán)、綠、黃四種單色發(fā)光LED燈體組成，用于家鴿四色認(rèn)知運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過程中的視覺線索提示；所述光箱為白色半透明板面，用于保證色彩光照均勻；所述外圍擋板為對(duì)家鴿認(rèn)知心理影響最小的白色有機(jī)玻璃板，所述白色板面用于隔離環(huán)境干擾；所述“田”字形通道的底板面為黑色板面的拼裝結(jié)構(gòu)，易于在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行拆卸、清洗和重新拼裝；所述黑色板面在視頻記錄中提高受試家鴿與環(huán)境背景的對(duì)比度，便于后續(xù)的運(yùn)動(dòng)軌跡分析；所述獎(jiǎng)勵(lì)裝置由分別開設(shè)在所述橫向通道和縱向通道邊沿處的投食孔和投食電磁鐵控制器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于家鴿的四色認(rèn)知運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練田字迷宮，其特征在于:所述迷宮支持實(shí)現(xiàn)色彩、空間位置和序列化三種主要導(dǎo)航模式；所述色彩導(dǎo)航模式是以四個(gè)光箱同時(shí)呈現(xiàn)某種色彩作為視覺線索提示，分別對(duì)應(yīng)期望受試家鴿產(chǎn)生的直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止四種特定的運(yùn)動(dòng)行為；所述空間位置導(dǎo)航模式是通過不同方位的光箱呈現(xiàn)綠色作為視覺線索提示，分別對(duì)應(yīng)期望受試家鴿產(chǎn)生的直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止四種特定的運(yùn)動(dòng)行為；所述序列化導(dǎo)航模式是按照期望受試家鴿所完成的運(yùn)動(dòng)路徑，分解家鴿運(yùn)動(dòng)行為，將其對(duì)照色彩導(dǎo)航模式轉(zhuǎn)化為光箱呈現(xiàn)的色彩提示序列，當(dāng)色彩序列呈現(xiàn)完畢后受試家鴿再根據(jù)記憶的線索指令進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】A01K45/00GK104026043SQ201410277349
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】師黎, 李志輝, 王振龍, 陳書立, 李紅威, 余俊松, 陶夢(mèng)妍 申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)