本發(fā)明關(guān)于行為學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于行為學(xué)的研究設(shè)備，具體的講是一種基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

大鼠或小鼠等生物體本身可以看作一個(gè)電阻，當(dāng)給予一定電壓時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生電流，這種電流達(dá)到一定強(qiáng)度會(huì)造成不適甚至厭惡、恐懼等心理和生理反應(yīng)，比如在行為上由于厭惡會(huì)產(chǎn)生逃避、凍結(jié)、飛奔、甩尾等反應(yīng)，在生理上會(huì)出現(xiàn)皮質(zhì)酮上升、心跳加快等反應(yīng)。這種惡性刺激一般在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域用于研究獎(jiǎng)賞和懲罰的神經(jīng)機(jī)制以及條件恐懼和記憶的神經(jīng)環(huán)路研究。

在行為學(xué)上探究大小鼠的厭惡反應(yīng)一般采取電擊的方式。電擊對(duì)于大小鼠而言是一個(gè)強(qiáng)烈的惡性刺激。實(shí)時(shí)位置偏好和條件恐懼行為學(xué)裝置等都利用了動(dòng)物對(duì)于惡性刺激的回避反應(yīng)進(jìn)行科學(xué)研究。

實(shí)時(shí)位置偏好是將動(dòng)物置于有惡性刺激或者正性刺激和中性刺激的兩個(gè)或三個(gè)連通的實(shí)驗(yàn)箱中，通過看動(dòng)物在哪種環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)箱停留的時(shí)間來讀取動(dòng)物厭惡或喜好的心理活動(dòng)，這個(gè)一般用于研究獎(jiǎng)賞神經(jīng)機(jī)制。

另一種相似的裝置是條件恐懼行為學(xué)裝置，該裝置可以將聲音或者環(huán)境信息作為非條件刺激結(jié)合上足部電擊作為條件刺激來研究動(dòng)物對(duì)于惡性刺激的條件性恐懼習(xí)得。但是以上的兩種實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)于惡性刺激的時(shí)間和空間的調(diào)控是不夠精細(xì)的。

在大小鼠的生理反應(yīng)上一般用心率變化反映動(dòng)物的心理狀態(tài)，在恐懼、焦慮的狀態(tài)下，動(dòng)物的心跳會(huì)出現(xiàn)顯著增加。但是這種增加無法完全指示出動(dòng)物的“心理”反應(yīng)，最好的方案還是需要結(jié)合神經(jīng)元的活動(dòng)來評(píng)估動(dòng)物的心理狀態(tài)。

實(shí)時(shí)位置偏好和足部電擊箱一方面無法實(shí)現(xiàn)特定時(shí)間和空間的足部刺激，這兩種裝置只能選擇大范圍空間的足部電擊，這樣的足部電擊只適用于行為學(xué)裝置內(nèi)無選擇的電擊，比如當(dāng)一個(gè)裝置中只有一只小鼠時(shí)是沒有問題，但是當(dāng)裝置中有2只或以上的小鼠時(shí)，無法進(jìn)行選擇性的特定空間和時(shí)間的刺激。

另一方面，這兩種行為學(xué)裝置無法做到智能調(diào)控刺激的強(qiáng)度，對(duì)于動(dòng)物某些特定的行為和生理狀態(tài)無法進(jìn)行靈敏的反饋從而控制電擊。一般只能人為設(shè)定一個(gè)程序按照特定的時(shí)間間隔和強(qiáng)度來實(shí)施電擊，然而小動(dòng)物是處于一種連續(xù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此這樣的特定的程序不能根據(jù)動(dòng)物即時(shí)的行為反應(yīng)和生理、心理狀態(tài)實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，只能程序化地實(shí)施電擊。對(duì)于小鼠特定的活動(dòng)狀態(tài)，如靜止還是跳躍還是奔跑，以及特定心理狀態(tài)，是在注意、判斷、決策還是恐懼、開心或者悲傷，無法進(jìn)行實(shí)時(shí)、精確的電擊控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)，包括智能控制裝置、生物反饋裝置、電擊控制裝置以及動(dòng)物行為監(jiān)控裝置，從生物反饋裝置和行為學(xué)監(jiān)控裝置獲得動(dòng)物的生理、心理狀態(tài)和行為狀態(tài)的數(shù)據(jù)，智能控制裝置將這些數(shù)據(jù)整合轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語言向電擊控制裝置發(fā)出電擊指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)于動(dòng)物的智能化足部電擊效果，通過將動(dòng)物行為和生理指標(biāo)反饋通過智能控制裝置的信號(hào)轉(zhuǎn)換，變成可實(shí)現(xiàn)的電壓有無和幅度的控制，再利用可選擇的電擊控制裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)于動(dòng)物的在活動(dòng)箱體中給予特定時(shí)間和空間的足部電擊，實(shí)現(xiàn)了特定區(qū)域和時(shí)間階段的智能足部電擊。

本發(fā)明的目的是，提供一種基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括智能控制裝置、生物反饋裝置、電擊控制裝置以及動(dòng)物行為監(jiān)控裝置，

其中，所述的生物反饋裝置，用于采集動(dòng)物的生理活動(dòng)信息和心理活動(dòng)信息，所述的生理活動(dòng)信息包括心跳數(shù)據(jù)，所述的心理活動(dòng)信息包括活動(dòng)數(shù)據(jù)；

所述的動(dòng)物行為監(jiān)控裝置，用于采集動(dòng)物的行為信號(hào)，分析得到行為學(xué)數(shù)據(jù)；

所述的智能控制裝置，用于根據(jù)所述的生理活動(dòng)信息、心理活動(dòng)信息以及行為學(xué)數(shù)據(jù)生成電擊指令；

所述的電擊控制裝置，用于根據(jù)所述的電擊指令對(duì)動(dòng)物進(jìn)行電擊。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的生物反饋裝置包括心率探測(cè)儀、電極以及多通道信號(hào)分析模塊，其中，所述的心率探測(cè)儀，用于讀取動(dòng)物的心跳數(shù)據(jù)；植入到動(dòng)物的腦內(nèi)靶區(qū)的電極，用于記錄動(dòng)物神經(jīng)元的活動(dòng)數(shù)據(jù)；所述的多通道信號(hào)分析模塊，用于收集并整合所述的心跳數(shù)據(jù)以及活動(dòng)數(shù)據(jù)，并將所述的心跳數(shù)據(jù)以及活動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸至所述的智能控制裝置。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的動(dòng)物行為監(jiān)控裝置包括攝像機(jī)、視頻采集卡以及行為分析模塊，其中，所述的攝像機(jī)，用于拍攝動(dòng)物在電擊實(shí)驗(yàn)箱中的行為信號(hào)，所述的行為信號(hào)包括特定動(dòng)作、動(dòng)作持續(xù)時(shí)間、動(dòng)作發(fā)生時(shí)間以及空間信息，并將所述的行為信號(hào)通過所述的視頻采集卡傳輸至所述的行為分析模塊；所述的行為分析模塊，用于分析所述的行為信號(hào)得到行為學(xué)數(shù)據(jù)，并將所述的行為學(xué)數(shù)據(jù)傳輸至所述的智能控制裝置。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的智能控制裝置包括：第一獲取模塊，用于獲取動(dòng)物的生理活動(dòng)信息以及心理活動(dòng)信息；第二獲取模塊，用于獲取動(dòng)物的行為學(xué)數(shù)據(jù)；編碼模塊，用于對(duì)所述的行為學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，得到編碼后的行為學(xué)數(shù)據(jù)；電擊指令生成模塊，用于分析所述的生理活動(dòng)信息、心理活動(dòng)信息以及編碼后的行為學(xué)數(shù)據(jù)，生成電擊指令。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的電擊控制裝置包括與所述的智能控制裝置相連接的信號(hào)輸入線、與所述信號(hào)輸入線相連接的電源、與所述電源相連接的導(dǎo)線以及與所述導(dǎo)線相連接的足部電擊板。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的足部電擊板包括電路板以及多條導(dǎo)電不銹鋼條，所述的導(dǎo)電不銹鋼條并排排列。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的導(dǎo)線為多條。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的導(dǎo)電不銹鋼條與所述的導(dǎo)線的個(gè)數(shù)相同，且一一對(duì)應(yīng)連接。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的導(dǎo)電不銹鋼條之間的間隔為2.5毫米。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的導(dǎo)電不銹鋼條為16根。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的導(dǎo)電不銹鋼條的直徑為6毫米、長(zhǎng)度為180毫米。

本發(fā)明的有益效果在于，提供了一種基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)，從生物反饋裝置和行為學(xué)監(jiān)控裝置獲得動(dòng)物的生理、心理狀態(tài)和行為狀態(tài)的數(shù)據(jù)，智能控制裝置將這些數(shù)據(jù)整合轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語言向電擊控制裝置發(fā)出電擊指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)于動(dòng)物的智能化足部電擊效果，通過將動(dòng)物行為和生理指標(biāo)反饋通過智能控制裝置的信號(hào)轉(zhuǎn)換，變成可實(shí)現(xiàn)的電壓有無和幅度的控制，再利用可選擇的電擊控制裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)于動(dòng)物的在活動(dòng)箱體中給予特定時(shí)間和空間的足部電擊，實(shí)現(xiàn)了特定區(qū)域和時(shí)間階段的智能足部電擊。

為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)中生物反饋裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)中動(dòng)物行為監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)中智能控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)中電擊控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖6為本發(fā)明提供的具體實(shí)施例中基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明提供的具體實(shí)施例中電擊控制裝置的連接示意圖；

圖8為本發(fā)明提供的具體實(shí)施例中選擇性電擊的電路板和導(dǎo)電金屬棒組合示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

特定區(qū)域和時(shí)間階段的電擊對(duì)于探究動(dòng)物偏好和記憶具有重要作用，但是到目前為止沒有十分精確的空間和時(shí)間特定位點(diǎn)的電擊裝置。因此，本發(fā)明基于生物反饋裝置，將動(dòng)物行為和生理指標(biāo)反饋通過智能控制裝置的信號(hào)轉(zhuǎn)換，變成可實(shí)現(xiàn)的電壓有無和幅度的控制，再利用可選擇的電擊控制裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)于動(dòng)物的在活動(dòng)箱體中給予特定時(shí)間和空間的足部電擊。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，由圖1可知，所述的系統(tǒng)包括智能控制裝置10、生物反饋裝置20、電擊控制裝置30以及動(dòng)物行為監(jiān)控裝置40。

其中，所述的生物反饋裝置20，用于采集動(dòng)物的生理活動(dòng)信息和心理活動(dòng)信息，所述的生理活動(dòng)信息包括心跳數(shù)據(jù)，所述的心理活動(dòng)信息包括活動(dòng)數(shù)據(jù)。在具體的實(shí)施方式中，動(dòng)物可為大小鼠，位于現(xiàn)有技術(shù)中的行為學(xué)試驗(yàn)箱體。圖2為生物反饋裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

所述的動(dòng)物行為監(jiān)控裝置40，用于采集動(dòng)物的行為信號(hào)，分析得到行為學(xué)數(shù)據(jù)。圖3為動(dòng)物行為監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

所述的智能控制裝置10，用于根據(jù)所述的生理活動(dòng)信息、心理活動(dòng)信息以及行為學(xué)數(shù)據(jù)生成電擊指令。圖4為智能控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

所述的電擊控制裝置30，用于根據(jù)所述的電擊指令對(duì)動(dòng)物進(jìn)行電擊。圖5為電擊控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

如上所示，本發(fā)明提供了基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)，其是一種在大小鼠特定的狀態(tài)下進(jìn)行空間和時(shí)間精確的電擊裝置。該裝置通過加入一套生物反饋裝置，將動(dòng)物的行為和生理指標(biāo)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語言，經(jīng)過智能控制裝置的信號(hào)分析和刺激指令的輸出將電擊的強(qiáng)度、時(shí)間、空間信號(hào)經(jīng)過電擊控制裝置實(shí)現(xiàn)電壓的大小、有無、以及電壓選擇性輸出對(duì)大小鼠進(jìn)行精確的強(qiáng)度、時(shí)間、空間的足部刺激，從而更靈敏的反映神經(jīng)元調(diào)控和神經(jīng)環(huán)路活動(dòng)情況的科學(xué)探究。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)中生物反饋裝置的結(jié)構(gòu)框圖，由圖2可知，生物反饋裝置20包括心率探測(cè)儀21、電極22以及多通道信號(hào)分析模塊23。

其中，所述的心率探測(cè)儀21，用于讀取動(dòng)物的心跳數(shù)據(jù)；

植入到動(dòng)物的腦內(nèi)靶區(qū)的電極22，用于記錄動(dòng)物神經(jīng)元的活動(dòng)數(shù)據(jù)；

所述的多通道信號(hào)分析模塊23，用于收集并整合所述的心跳數(shù)據(jù)以及活動(dòng)數(shù)據(jù)，并將所述的心跳數(shù)據(jù)以及活動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸至所述的智能控制裝置。

心率探測(cè)儀通過小鼠勁動(dòng)脈的跳動(dòng)來反映小鼠的心率，作為大小鼠生理活動(dòng)的一項(xiàng)指標(biāo)。植入到動(dòng)物的腦內(nèi)靶區(qū)的電極則從小鼠大腦中獲得神經(jīng)元電信號(hào)來進(jìn)行反映神經(jīng)元興奮性信息。生物反饋裝置將小鼠的心跳數(shù)據(jù)和神經(jīng)元活動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整合再輸出至智能控制裝置，智能控制裝置根據(jù)這兩項(xiàng)指標(biāo)來評(píng)判小鼠的生理和心理活動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合行為學(xué)反應(yīng)，給予小鼠特定位點(diǎn)特定時(shí)間特定生理、行為學(xué)狀態(tài)下的電擊。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)中動(dòng)物行為監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)框圖，由圖3可知，所述的動(dòng)物行為監(jiān)控裝置40包括攝像機(jī)41、視頻采集卡42以及行為分析模塊43。動(dòng)物行為監(jiān)控裝置實(shí)時(shí)錄制和分析動(dòng)物的行為反應(yīng)，并將信號(hào)傳遞至智能控制裝置。

其中，所述的攝像機(jī)41，用于拍攝動(dòng)物在電擊實(shí)驗(yàn)箱中的行為信號(hào)，所述的行為信號(hào)包括特定動(dòng)作、動(dòng)作持續(xù)時(shí)間、動(dòng)作發(fā)生時(shí)間以及空間信息，并將所述的行為信號(hào)通過所述的視頻采集卡42傳輸至所述的行為分析模塊；

所述的行為分析模塊43，用于分析所述的行為信號(hào)得到行為學(xué)數(shù)據(jù)，并將所述的行為學(xué)數(shù)據(jù)傳輸至所述的智能控制裝置。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)中智能控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖，由圖4可知，所述的智能控制裝置10包括：

第一獲取模塊11，用于獲取動(dòng)物的生理活動(dòng)信息以及心理活動(dòng)信息；

第二獲取模塊12，用于獲取動(dòng)物的行為學(xué)數(shù)據(jù)；

編碼模塊13，用于對(duì)所述的行為學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，得到編碼后的行為學(xué)數(shù)據(jù)；

電擊指令生成模塊14，用于分析所述的生理活動(dòng)信息、心理活動(dòng)信息以及編碼后的行為學(xué)數(shù)據(jù)，生成電擊指令。

在具體的實(shí)施方式中，智能控制裝置通過一臺(tái)計(jì)算機(jī)綜合生物反饋的信號(hào)和動(dòng)物行為信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)分析，以及將分析好的信號(hào)通過算法轉(zhuǎn)變?yōu)榇碳ぶ噶畎l(fā)送至電擊控制裝置。信號(hào)可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行加工，第一從行為上，接收來自動(dòng)物行為監(jiān)控裝置的行為信號(hào)，用計(jì)算機(jī)語言對(duì)于每種行為進(jìn)行編碼，比如01代表凍結(jié)反應(yīng)，00代表奔跑行為，10代表跳躍行為等等；第二從生理指標(biāo)上，接收來自生物反饋裝置的信號(hào)輸入，比如心率加快的程度、神經(jīng)元興奮的程度等等。刺激指令可從以下幾個(gè)方面來控制輸出電壓，一個(gè)是刺激強(qiáng)度，可用電壓大小控制；第二個(gè)是刺激位點(diǎn)，可通過控制16根信號(hào)輸出線結(jié)合上電機(jī)控制裝置的獨(dú)立電源實(shí)現(xiàn)；第三個(gè)是刺激的時(shí)間點(diǎn)，這個(gè)可通過控制獨(dú)立電源開閉實(shí)驗(yàn)。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)中電擊控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖，由圖5可知，所述的電擊控制裝置30包括與所述的智能控制裝置10相連接的信號(hào)輸入線31、與所述信號(hào)輸入線相連接的電源32、與所述電源相連接的導(dǎo)線33以及與所述導(dǎo)線相連接的足部電擊板34。

在具體的實(shí)施方式中，足部電擊板包括電路板以及多條導(dǎo)電不銹鋼條，導(dǎo)電不銹鋼條并排排列。導(dǎo)線為多條，導(dǎo)電不銹鋼條與所述的導(dǎo)線的個(gè)數(shù)相同，且一一對(duì)應(yīng)連接。具體的，所述的導(dǎo)電不銹鋼條之間的間隔為2.5毫米。所述的導(dǎo)電不銹鋼條為16根。所述的導(dǎo)電不銹鋼條的直徑為6毫米、長(zhǎng)度為180毫米。

也即，電擊控制裝置負(fù)責(zé)將智能控制裝置的關(guān)于電壓強(qiáng)度、電壓選擇性輸出實(shí)施至足部電擊板。足部電擊板由16根直徑6mm，間隔2.5mm(適用于小鼠，如用于大鼠則按比例適當(dāng)增加)，長(zhǎng)度為180mm的導(dǎo)電不銹鋼條并排組成。使用的電路板同樣以相似的直徑和間距鉆出16個(gè)孔，使每個(gè)孔能與金屬棒對(duì)應(yīng)，并通過焊接上導(dǎo)電線來連通電源。每一根導(dǎo)線都是單獨(dú)的供電，這樣可以實(shí)現(xiàn)16根導(dǎo)線的多種通電組合，可以將電擊位點(diǎn)局限于前后爪，舉一個(gè)例子，當(dāng)需要進(jìn)行鼠后爪電擊，那么只需小鼠后爪搭在的兩個(gè)金屬棒給予一定電壓，那么產(chǎn)生的電流會(huì)刺激到小鼠后爪，同時(shí)可以通過調(diào)整電壓幅度不同給予小鼠不同程度的電擊感受。

如上是本發(fā)明提供的基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)，該裝置通過加入一套生物反饋裝置，將動(dòng)物的行為和生理指標(biāo)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語言，經(jīng)過智能控制裝置的信號(hào)分析和刺激指令的輸出將電擊的強(qiáng)度、時(shí)間、空間信號(hào)經(jīng)過電擊控制裝置實(shí)現(xiàn)電壓的大小、有無、以及電壓選擇性輸出對(duì)大小鼠進(jìn)行精確的強(qiáng)度、時(shí)間、空間的足部刺激，從而更靈敏的反映神經(jīng)元調(diào)控和神經(jīng)環(huán)路活動(dòng)情況的科學(xué)探究。

下面結(jié)合具體的實(shí)施例，詳細(xì)介紹本發(fā)明的技術(shù)方案。圖6為本發(fā)明提供的具體實(shí)施例中基于生物反饋的智能足部電擊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖6可知，在該具體的實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括智能控制裝置101、生物反饋裝置102、動(dòng)物行為監(jiān)控裝置103、電擊控制裝置104，小鼠位于行為學(xué)實(shí)驗(yàn)箱體105中。

智能控制裝置從生物反饋裝置和行為學(xué)監(jiān)控裝置獲得小鼠生理狀態(tài)和行為狀態(tài)的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)整合轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語言向電擊控制裝置發(fā)出電擊指令，該指令包括電擊強(qiáng)度、位點(diǎn)、時(shí)間等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)于動(dòng)物的智能化足部電擊效果。

生物反饋裝置102用于采集動(dòng)物生理和心理活動(dòng)的信息，生理活動(dòng)以動(dòng)物心率作為指標(biāo)，心理活動(dòng)則以特定位點(diǎn)的腦區(qū)或核團(tuán)的神經(jīng)元放電狀態(tài)作為指標(biāo)。該裝置包括心率探測(cè)儀106、電極107、多通道信號(hào)采集分析軟件108。心率探測(cè)儀106可以通過頸動(dòng)脈的跳動(dòng)讀取到動(dòng)物心率數(shù)據(jù)，用于反映小鼠恐懼、焦慮等情緒狀態(tài)。電極107植入到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的腦內(nèi)靶區(qū)，由多電極陣列記錄到神經(jīng)元的變化，用多通道信號(hào)采集分析軟件108進(jìn)行分析，對(duì)應(yīng)動(dòng)物在接受特定時(shí)間和空間的足部電擊時(shí)的行為反應(yīng)，如凍結(jié)、飛奔、跳躍等反應(yīng)可以探究靶點(diǎn)神經(jīng)元活動(dòng)和某特定行為的相關(guān)性，另一方面又可以將這種神經(jīng)元的活動(dòng)經(jīng)智能控制裝置加工為電擊參數(shù)，反過來從時(shí)間和空間上控制電擊的精度。

動(dòng)物行為監(jiān)控裝置103包括攝像機(jī)109、視頻采集卡110、行為分析軟件111，通過攝像機(jī)109拍攝動(dòng)物在電擊實(shí)驗(yàn)箱中的活動(dòng)情況，用視頻采集卡110將視頻連接到裝有行為分析軟件111的計(jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)于動(dòng)物行為的實(shí)時(shí)監(jiān)控和行為分析，行為分析軟件111可以通過動(dòng)物的特定動(dòng)作，動(dòng)作持續(xù)時(shí)間和動(dòng)作發(fā)生時(shí)間、空間等信息來獲得動(dòng)物行為學(xué)的數(shù)據(jù)，監(jiān)控裝置將分析所得數(shù)據(jù)通過輸出線傳輸給智能控制裝置。

電擊控制裝置104由電源112、足部電擊板113、信號(hào)輸入線114、導(dǎo)線115組成。信號(hào)輸入線114接收來自智能控制裝置的信號(hào)，該信號(hào)可以編碼電源開關(guān)，電壓幅度。足部電擊板113由電路板和導(dǎo)電金屬棒組合而成。電源112由一系列電池組組合而成，各個(gè)電池組可以單獨(dú)供電給相應(yīng)的導(dǎo)線115，而導(dǎo)線通過足部電擊板對(duì)應(yīng)每一根導(dǎo)電金屬棒，實(shí)現(xiàn)精確的特定空間給電。當(dāng)特定的兩個(gè)金屬棒之間形成電勢(shì)差，那么只需要導(dǎo)體就能形成電流。因此當(dāng)小鼠在行為實(shí)驗(yàn)箱體105中活動(dòng)時(shí)，四肢踏在導(dǎo)電金屬棒上時(shí)就能形成通路導(dǎo)電，從而接收到特定位點(diǎn)的電擊。

在該具體的實(shí)施例中，利用多通道信號(hào)采集分析軟件108(即專門的動(dòng)物生理指標(biāo)檢測(cè)軟件)和行為分析軟件111(即專門的動(dòng)物行為學(xué)分析軟件)讀取出動(dòng)物的生理指標(biāo)、心理活動(dòng)和行為狀態(tài)，智能控制裝置據(jù)此進(jìn)行評(píng)分得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息的加權(quán)平均得到一個(gè)新的評(píng)分，該評(píng)分被電擊控制裝置提取，將這些信息對(duì)應(yīng)上不同程度的電擊強(qiáng)度(比如凍結(jié)反應(yīng)的評(píng)分為5分，生理指標(biāo)中腎上腺素血液濃度評(píng)分為5分，進(jìn)行權(quán)重后得到的最終評(píng)分為6分，對(duì)應(yīng)著0.6mA的電流大小進(jìn)行電擊)，而動(dòng)物的行為狀態(tài)通過行為分析軟件111可以得到動(dòng)物的位置信息，該位置信息可以控制電擊的位點(diǎn)(比如以電擊板中間作為原點(diǎn)，小鼠的位置信息可以表示為(x,y),這個(gè)位置信息被電擊控制裝置提取從而在(x,y)處進(jìn)行電擊)，因此可以通過動(dòng)物的行為和生理指標(biāo)來實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)特定位點(diǎn)特定強(qiáng)度的電擊。

圖7為本發(fā)明提供的具體實(shí)施例中電擊控制裝置的連接示意圖，由圖7可知，其以小鼠作為對(duì)象說明如何進(jìn)行精確的時(shí)間和空間足部電擊。如圖7，多只動(dòng)物在行為學(xué)實(shí)驗(yàn)箱體中自由活動(dòng)，由生物反饋裝置得到小鼠的生理和行為狀態(tài)，于是將生理和行為信號(hào)輸入至智能控制裝置，智能控制裝置判定該小鼠的前肢需要接收足部電擊，于是將需要電擊的信號(hào)以電壓幅度、電壓有無輸入至電源，電源通過電路板對(duì)于小鼠前肢所踏的兩個(gè)金屬棒施加電壓，于是在小鼠前肢產(chǎn)生電流達(dá)到電擊的效果。

圖8為本發(fā)明提供的具體實(shí)施例中選擇性電擊的電路板和導(dǎo)電金屬棒組合示意圖，由圖8可知，將導(dǎo)電金屬棒和電路板的鉆扣焊接起來，該電路板可以使得任意兩個(gè)相鄰之間的導(dǎo)電金屬棒產(chǎn)生電勢(shì)差從而任意兩根相鄰的導(dǎo)電金屬棒都可以實(shí)施電擊。而小鼠的四肢的腳掌的大小剛好可以覆蓋相鄰的兩個(gè)金屬棒，因此可以產(chǎn)生的電擊的范圍縮小到小鼠的前后腳掌的大小。

本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)和欲保護(hù)點(diǎn)是：

1、基于生物反饋的智能足部電擊裝置包括的幾個(gè)內(nèi)容：智能控制裝置、行為學(xué)監(jiān)控裝置、生物反饋裝置和電擊控制裝置

2、智能控制裝置對(duì)于來自行為學(xué)監(jiān)控裝置和生物反饋裝置的信號(hào)通過計(jì)算機(jī)語言進(jìn)行編碼的過程，和對(duì)于下游的電擊控制裝置的信號(hào)輸入時(shí)對(duì)于電擊參數(shù)的信號(hào)編碼過程。

3，電擊控制裝置，包括獨(dú)立電源的設(shè)計(jì)、電源和信號(hào)輸入線的組合，使得特定位置的電擊成為可能。

4、足部電擊板的制備，包括電路板和導(dǎo)電金屬棒的組合，以及和電擊控制裝置中其他部件的連接。

5、電路板的電路設(shè)計(jì)，使相鄰兩根金屬棒可以獲得電勢(shì)差，從而給予實(shí)驗(yàn)動(dòng)物精確的小范圍足部電擊。

6、生物反饋裝置和行為學(xué)監(jiān)控裝置對(duì)于動(dòng)物生理信息和行為學(xué)信息的獲得，以及將這兩種層次信息進(jìn)行整合的分析裝置。

本發(fā)明的有益效果在于：

第一是通過加入一套生物反饋裝置，將動(dòng)物的行為和生理指標(biāo)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語言，經(jīng)過智能控制裝置的信號(hào)分析，可以針對(duì)特定的行為反應(yīng)和生理狀態(tài)給予動(dòng)物實(shí)時(shí)的足部電擊。第二是通過智能分析裝置輸出刺激指令，該指令可以將電擊的強(qiáng)度、時(shí)間、空間信號(hào)經(jīng)過電擊控制裝置實(shí)現(xiàn)電壓的大小、有無、以及電壓選擇性輸出對(duì)大小鼠進(jìn)行精確的強(qiáng)度、時(shí)間、空間的足部刺激；第三是電路板的設(shè)計(jì)使得小范圍的局部電擊成為可能，從而更精確的控制電擊的范圍?；谝陨希撗b置可以對(duì)于動(dòng)物的不同行為反應(yīng)和生理反應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)且智能的足部電擊，從而更靈敏地探究動(dòng)物對(duì)于電擊這種惡性事件的回避和記憶機(jī)制。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，可以通過計(jì)算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲(chǔ)于一般計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，可包括如上述各方法的實(shí)施例的流程。其中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲(chǔ)記憶體(Read-Only Memory，ROM)或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體(Random Access Memory，RAM)等。

本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以了解到本發(fā)明實(shí)施例列出的各種功能是通過硬件還是軟件來實(shí)現(xiàn)取決于特定的應(yīng)用和整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)于每種特定的應(yīng)用，可以使用各種方法實(shí)現(xiàn)所述的功能，但這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)被理解為超出本發(fā)明實(shí)施例保護(hù)的范圍。

本發(fā)明中應(yīng)用了具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。