一種測試水生動物行為控制能力的水迷宮裝置及測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及水生動物生物行為控制能力的測試裝置及測試方法。
【背景技術】
[0002]動物生物行為控制是國際上新興的前沿的高科技領域，水生動物生物行為控制是其中一個重要分支。動物行為學是生物學的最基礎學科之一，其在水生動物方面的研宄主要是應用在水產養殖、水生動物的保護等方面，而對其行為控制的研宄在國內外的研宄中少有報道。利用各種迷宮進行動物學習、記憶、覓食、策略空間認知多方面的研宄，在神經生物學、神經行為學和神經藥理學等領域已有廣泛的應用。涉及的動物被試有鳥、魚、蛙、龜、鼠等，而最常用的是大白鼠。水迷宮最常用的為Morris水迷宮。
[0003]Morris水迷宮不僅用于研宄與空間學習記憶相關的腦區功能評價，被廣泛應用于學習記憶、老年癡呆、海馬/外海馬研宄、智力與衰老、新藥開發/篩選/評價、藥理學、毒理學、預防醫學、神經生物學、動物心理學及行為生物學等多個學科的科學研宄和計算機輔助教學等領域，在世界上已經得到廣泛地認可。各種新型水迷宮也在不斷地被開發出來。
[0004]中國專利公開號為CN201235002公開了一種水生動物化學信號選擇性行為測試用水迷宮，能夠直觀得出受試水生動物對化學信號的喜好性，適用于水生動物對某種物質選擇性行為實驗。
[0005]中國專利公開號為CN203399597提供了一種八臂水迷宮，通過投食食餌觀察動物尋找食物情況，用以分析動物學習記憶能力。
[0006]中國專利公開號為CN102499105公開了一種水迷宮空間學習記憶樹_模型的建立方法，進行了定位航行實驗和空間探索實驗。
[0007]動物機器人是根據動物運動行為的神經生物學原理，選取活體動物的能夠導致發生人們預期運動行為的相關腦區或/和神經，利用適宜的人工電信號和適宜的方式微刺激所選腦區或/和神經的適宜神經位點，導致動物發生相應的運動行為，從而控制和引導動物沿預期的路徑(軌跡)運動，即通過電信號支配活體動物的神經活動，將其變成運動行為受人操縱的動物。
[0008]現有技術的不足之處:
[0009](I)目前各種水迷宮用于陸地哺乳動物研宄學習記憶的較多，或用于水生動物對某種物質選擇性行為實驗等方面，還沒有專用于水生動物生物行為控制能力測試的水迷古口 ο
[0010](2)現有的各種水迷宮裝置在通道設計方面往往是封閉式通道，不適合用于水生動物的運動。
[0011](3)水生動物活動的突出特點就是三維立體運動，現有的各種水迷宮裝置以及應用方法主要用于平面運動的實驗動物，尚無用于水生動物三維立體運動的測試裝置以及測試方法。
【發明內容】
[0012]本發明的目的是提供一種制作簡單、成本低廉、使用方便、能夠清晰觀察到不同的模擬電信號對水生動物機器人運動行為的影響的測試水生動物行為控制能力的水迷宮裝置及測試方法。
[0013]本發明的水迷宮裝置為長方體結構，是由一個正方形底面和四個長方形側壁構成的長方體；兩個相鄰側壁之間、四個側壁與底面之間均固定連接；四個側壁均設有三個圓孔作為通道，允許實驗水生動物通過，側壁的三個圓孔中，一個圓孔在上，兩個圓孔在下，在上的一個為上層通道圓孔和在下的兩個為下層通道圓孔，上層通道圓孔與兩個下層通道圓孔呈等腰三角形布置，上層通道圓孔的圓心在側壁平面垂直中線上；四個側壁的4個上層通道圓孔相互呈90°角，四個側壁的8個下層通道圓孔相互呈45°角，每個通道圓孔直徑均相等。
[0014]本發明的測試方法如下:
[0015](I)將上述水迷宮裝置置入水池中，向水池注水，水池水面高度與水迷宮裝置高度相同。
[0016](2)在水迷宮裝置的正上方固定一個攝像頭，該攝像頭用于采集實驗動物動態運動圖像，所捕獲的視頻信號通過圖像采集卡與計算機連接并在計算機窗口中顯示。
[0017](3)安裝無線遙控系統，該系統主要由指令發生器、接收控制器、植入式微電極三部分組成。指令發生器由PC上位機、單片機和無線發射芯片組成；接收控制器由單片機、無線接收芯片、刺激器組成；微電極與接收控制器中的刺激器通過導線相連。PC上位機發出控制指令信號，經USB接口芯片轉換為TTL信號，由單片機主控芯片對刺激信號進行識別和處理，通過無線發射芯片將信號傳送出去。接收端的芯片在獲得指令發生器發射的指令信號后，通過單片機主控制器進行指令驗證，啟動刺激器發出刺激信號，刺激信號通過微電極刺激腦運動神經核團，控制魚的運動。通過操作PC上位機來設置各種指令參數。
[0018](4)將實驗魚進行藥浴麻醉，開顱手術，利用腦立體定位儀將微電極植入腦運動功能區，封閉顱孔并固定電極，將接收控制器搭載于實驗魚頭部，將實驗魚置于水迷宮裝置內。
[0019](5)待實驗魚蘇醒能夠在水迷宮裝置中自由游動時，應用無線遙控系統對其進行運動行為控制能力測試的實驗。
[0020]本發明與現有技術相比具有如下優點:
[0021]1、制作簡單、成本低廉、使用方便。
[0022]2、能夠更好地觀察水生動物的前進、后退、多角度轉向的平面運動；通道又分為上下兩層，有助于更好地觀察水生動物的上浮、下沉的立體運動。
[0023]3、能夠清晰觀察到不同的模擬電信號對水生動物機器人運動行為的影響，通過對特定腦神經位點的刺激達到控制動物機器人轉向、前進、后退、上浮、下潛的目的，對運動控制效果進行測試和評估，為水生動物機器人運動行為控制能力的測試提供一種新的研宄方法。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明裝置的立體示意簡圖。
【具體實施方式】
[0025]在圖1所示的測試水生動物行為控制能力的水迷宮裝置示意圖中，本裝置為長方體結構，是由四個長方形側壁I和一個正方形底面2構成的長方體；側壁和底面材質均為有機玻璃，兩個相鄰側壁之間、四個側壁與底面之間均由粘接劑連接固定；四個側壁均設有三個圓孔作為通道，允許實驗水生動物通過，側壁的三個圓孔中，一個在上，兩個在下，在上的一個為上層通道圓孔3和在下的兩個為下層通道圓孔4，上層通道圓孔與兩個下層通道圓孔呈等腰三角形布置，上層通道圓孔的圓心在側壁平面垂直中線上；四個側壁的4個上層通道圓孔相互呈90°角，四個側壁的8個下層通道圓孔相互呈45°角。整個裝置長為200厘米，寬為200厘米，高為55厘米；圓孔直徑為15厘米；上層通道圓孔圓心距側壁上緣為17.5厘米，距兩側邊緣