用于研究动物行为控制神经机制的装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010517589.8 (22)申请日 2020.06.09 (71)申请人 中国人民解放军军事科学院军事医 学研究院 地址 100036 北京市海淀区太平路27号 (72)发明人 周瑾王常勇马金旭 (74)专利代理机构 北京诚呈知识产权代理事务 所(普通合伙) 11883 代理人 杨凌波 (51)Int.Cl. A01K 29/00(2006.01) (54)发明名称 用于研究动物行为控制神经机制的装置 (57)摘要 本发明公开了一种用于研究动物行为控制 神经机制的装置，。

2、 包括： 支架， 其具有水平板和竖 直板； 目标物， 其设置于所述竖直板上， 所述目标 物用于供动物触摸； 第一压力传感器， 其设置于 所述目标物的前端； 第二压力传感器， 其设置于 所述水平板靠近前边缘的位置； 指令灯， 其包括 用于发出绿光的第一指令灯以及用于发出红光 的第二指令灯； 所述第一指令灯和所述第二指令 灯设置于所述竖直板上并位于所述目标物的两 侧； 其中： 在动物按压所述第二压力传感器后， 所 述第一指令灯和所述第二指令灯随机的点亮其 中一个； 所述第一指令灯通过点亮用于指示动物 触摸目标物； 所述第二指令灯通过点亮用于指示 动物禁止触摸目标物。 权利要求书1页 说明书5页 附。

3、图2页 CN 111685059 A 2020.09.22 CN 111685059 A 1.一种用于研究动物行为控制神经机制的装置， 其特征在于， 包括： 支架， 其具有水平板、 设置于所述水平板的后侧的竖直板以及位于所述水平板的下方 以用于支撑并使所述水平板具有一定高度的支腿， 所述水平板的前侧的中部是用于供动物 站立的区域； 目标物， 其设置于所述竖直板上， 所述目标物用于供动物触摸； 第一压力传感器， 其设置于所述目标物的前端； 第二压力传感器， 其设置于所述水平板靠近前边缘的位置； 指令灯， 其包括用于发出绿光的第一指令灯以及用于发出红光的第二指令灯； 所述第 一指令灯和所述第二指令。

4、灯设置于所述竖直板上并位于所述目标物的两侧； 其中： 在动物按压所述第二压力传感器后， 所述第一指令灯和所述第二指令灯随机的点亮其 中一个； 所述第一指令灯通过点亮用于指示动物触摸目标物； 所述第二指令灯通过点亮用于指示动物禁止触摸目标物； 所述第一压力传感器用于感应动物是否触摸目标物。 2.根据权利要求1所述的用于研究动物行为控制神经机制的装置， 其特征在于， 还包括 指示灯； 所述指示灯包括第一指示灯和第二指示灯； 所述第一指示灯设置于所述水平板上， 所述第一指示灯用于发出无色光线； 所述第二指示灯设置于所述竖直板上， 所述第二指示灯用于发出黄色光线； 其中： 在所述动物按压第二传感器后，。

5、 所述第一指示灯熄灭， 所述第二指示灯同时点亮并延 时预设时间， 同时， 所述第一指令灯和所述第二指令灯随机性的点亮其中一个； 所述第二指示灯点亮用于提示动物在触压所述第二压力传感器后进行后续动作。 3.根据权利要求1所述的用于研究动物行为控制神经机制的装置， 其特征在于， 所述目 标物借由驱动机构驱动而能够进行前后位置调节； 其中： 所述驱动机构包括： 导向筒， 其垂直的固定于所述竖直板上， 所述导向筒具有导向孔， 所述导向孔的截面为 圆缺形； 导向柱， 其连接至所述目标物的后端， 所述导向柱伸入至导向孔中， 所述导向柱的截面 为圆缺形， 所述导向柱内开设有螺孔； 螺杆， 其前端伸入至所述螺。

6、孔中， 以与所述螺孔形成螺旋传动； 电机其固定在所述竖直板的后侧， 所述螺杆的后端连接至所述电机的输出轴上。 4.根据权利要求2所述的用于研究动物行为控制神经机制的装置， 其特征在于， 所述水 平板上还设置有立柱， 所述立柱上设置有上、 下布置的多个红外线传感器， 多个所述红外线 传感器用于检测动物的肢体是否伸向所述目标物。 5.根据权利要求4所述的用于研究动物行为控制神经机制的装置， 其特征在于， 所述水 平板上设置有朝前、 后延伸的滑轨， 所述滑轨上设置有滑块， 所述立柱连接至所述滑块； 其 中： 所述滑块上设置有顶丝， 所述顶丝用于穿设所述滑块而顶紧所述滑轨。 6.根据权利要求1所述的用。

7、于研究动物行为控制神经机制的装置， 其特征在于， 动物所 站立的区域的两侧设置有护栏以限制动物的活动范围。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111685059 A 2 用于研究动物行为控制神经机制的装置 技术领域 0001 本发明涉及一种用于研究动物行为控制神经机制的装置。 背景技术 0002 申请人在研究动物脑区神经信号与肢体动作的关系过程中， 提出了一种研究动物 行为控制神经机制的规则， 即： 给予动物行为指令， 借此观察动物脑区神经信号的变化， 然 而， 现有技术中并没用实施上述规则的装置。 发明内容 0003 针对现有技术中存在的上述技术问题， 本发明的实施例提供了一种用于研究动物 。

8、行为控制神经机制的装置。 0004 为解决上述技术问题， 本发明的实施例采用的技术方案是： 0005 一种用于研究动物行为控制神经机制的装置， 包括： 0006 支架， 其具有水平板、 设置于所述水平板的后侧的竖直板以及位于所述水平板的 下方以用于支撑并使所述水平板具有一定高度的支腿， 所述水平板的前侧的中部是用于供 动物站立的区域； 0007 目标物， 其设置于所述竖直板上， 所述目标物用于供动物触摸； 0008 第一压力传感器， 其设置于所述目标物的前端； 0009 第二压力传感器， 其设置于所述水平板靠近前边缘的位置； 0010 指令灯， 其包括用于发出绿光的第一指令灯以及用于发出红光的。

9、第二指令灯； 所 述第一指令灯和所述第二指令灯设置于所述竖直板上并位于所述目标物的两侧； 其中： 0011 在动物按压所述第二压力传感器后， 所述第一指令灯和所述第二指令灯随机的点 亮其中一个； 0012 所述第一指令灯通过点亮用于指示动物触摸目标物； 0013 所述第二指令灯通过点亮用于指示动物禁止触摸目标物； 0014 所述第一压力传感器用于感应动物是否触摸目标物。 0015 优选地， 还包括指示灯； 所述指示灯包括第一指示灯和第二指示灯； 0016 所述第一指示灯设置于所述水平板上， 所述第一指示灯用于发出无色光线； 0017 所述第二指示灯设置于所述竖直板上， 所述第二指示灯用于发出黄。

10、色光线； 其中： 0018 在所述动物按压第二传感器后， 所述第一指示灯熄灭， 所述第二指示灯同时点亮 并延时预设时间， 同时， 所述第一指令灯和所述第二指令灯随机性的点亮其中一个； 0019 所述第二指示灯点亮用于提示动物在触压所述第二压力传感器后进行后续动作。 0020 优选地， 所述目标物借由驱动机构驱动而能够进行前后位置调节； 其中： 0021 所述驱动机构包括： 0022 导向筒， 其垂直的固定于所述竖直板上， 所述导向筒具有导向孔， 所述导向孔的截 面为圆缺形； 说明书 1/5 页 3 CN 111685059 A 3 0023 导向柱， 其连接至所述目标物的后端， 所述导向柱伸入。

11、至导向孔中， 所述导向柱的 截面为圆缺形， 所述导向柱内开设有螺孔； 0024 螺杆， 其前端伸入至所述螺孔中， 以与所述螺孔形成螺旋传动； 0025 电机其固定在所述竖直板的后侧， 所述螺杆的后端连接至所述电机的输出轴上。 0026 优选地， 所述水平板上还设置有立柱， 所述立柱上设置有上、 下布置的多个红外线 传感器， 多个所述红外线传感器用于检测动物的肢体是否伸向所述目标物。 0027 优选地， 所述水平板上设置有朝前、 后延伸的滑轨， 所述滑轨上设置有滑块， 所述 立柱连接至所述滑块； 其中： 0028 所述滑块上设置有顶丝， 所述顶丝用于穿设所述滑块而顶紧所述滑轨。 0029 优选地。

12、， 动物所站立的区域的两侧设置有护栏以限制动物的活动范围。 0030 与现有技术相比， 本发明公开的用于研究动物行为控制神经机制的装置的有益效 果是： 0031 本发明所提供的装置能够基于两个指令灯以及两个压力传感器的配合而训练动 物的肢体动作， 以借此获得训练过程中的动物的脑区的神经信号的变化， 进而研究动物行 为控制神经机制。 0032 本发明中描述的技术的各种实现或示例的概述， 并不是所公开技术的全部范围或 所有特征的全面公开。 附图说明 0033 在不一定按比例绘制的附图中， 相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的 部件。 具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的。

13、不同实例。 附图 大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例， 并且与说明书以及权利要求书一起用 于对所发明的实施例进行说明。 在适当的时候， 在所有附图中使用相同的附图标记指代同 一或相似的部分。 这样的实施例是例证性的， 而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他 实施例。 0034 图1为本发明的实施例所提供的用于研究动物行为控制神经机制的装置的主视 图。 0035 图2为本发明的实施例所提供的用于研究动物行为控制神经机制的装置俯视图。 0036 图3为图2的B-B向剖视图。 0037 图4为图1的局部A的放大视图。 0038 附图标记： 0039 11-竖直板； 12-水平板； 13-支。

14、腿； 21-第一指令灯； 22-第二指令灯； 31-第一指示 灯； 32-第二指示灯； 40-目标物； 50-立柱； 51-红外线传感器； 60-护栏； 71-第一压力传感器； 72-第二压力传感器； 81-导向筒； 82-导向柱； 83-导向孔； 84-螺杆； 85-电机； 86-螺纹孔； 91- 滑轨； 92-滑块； 93-顶丝； 100-区域。 具体实施方式 0040 除非另外定义， 本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具 有一般技能的人士所理解的通常意义。 本发明中使用的 “第一” 、“第二” 以及类似的词语并 说明书 2/5 页 4 CN 111685059 A 4。

15、 不表示任何顺序、 数量或者重要性， 而只是用来区分不同的组成部分。“包括” 或者 “包含” 等 类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件 及其等同， 而不排除其他元件或者物件。“连接” 或者 “相连” 等类似的词语并非限定于物理 的或者机械的连接， 而是可以包括电性的连接， 不管是直接的还是间接的。“上” 、“下” 、 “左” 、“右” 等仅用于表示相对位置关系， 当被描述对象的绝对位置改变后， 则该相对位置关 系也可能相应地改变。 0041 为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明， 本发明省略了已知功能和已知部 件的详细说明。 0042 如图1至图4，。

16、 本发明公了一种用于研究动物行为控制神经机制的装置， 该装置包 括： 支架、 目标物40、 第一压力传感器71、 第二压力传感器72、 第一指令灯21、 第二指令灯22、 第一指示灯31、 第二指示灯32、 立柱50以及红外线传感器51。 0043 支架包括水平板12、 竖直板11以及支腿13。 竖直板11设置于水平板12的后侧， 支腿 13设置于水平板12的下方以用于支撑水平板12。 0044 目标物40设置在竖直板11的中部， 该目标物40借由驱动机构驱动而能够进行前、 后位置的调整。 具体地， 该驱动机构包括导向筒81、 导向柱82、 螺杆84以及电机85。 导向筒81 固定在竖直板11。

17、上， 该导向筒81具有一个截面为圆缺的导向孔83； 导向柱82连接至目标物 40的后端， 该导向柱82的截面为圆缺形， 该导向柱82伸入至导向孔83中； 电机85装设在竖直 板11的后侧； 导向柱82上开设有螺纹孔86， 螺杆84的前端伸入至螺纹孔86中以用于与螺纹 孔86形成螺旋传动， 螺杆84的后端连接至电机85的输出轴上， 借由电机85驱动， 通过螺杆84 与导向柱82的配合能够驱动目标物40进行前后位置的调整。 0045 第一压力传感器71设置在目标物40的前端， 第二压力传感器72设置在水平板12靠 近前侧边缘的位置。 0046 第一指令灯21和第二指令灯22分别设置于目标物40两侧。

18、的竖直板11上， 第一指令 灯21用于发出绿光， 第二指令灯22用于发出红光。 0047 第一指示灯31设置于水平板12的上并临近第二压力传感器72， 该第一指示灯31用 于发出无色光线； 第二指示灯32设置于竖直板11上并位于目标物40的上方， 该第二指示灯 32用于发出黄光。 0048 立柱50设置于水平板12上， 该立柱50的下方设置有滑块92， 水平板12上设置有沿 前、 后方向延伸的滑轨91， 滑块92设置于滑轨91上， 在滑块92上还设置有顶丝93， 通过旋紧 顶丝93可使顶丝93的头部紧抵滑轨91的表面而限制立柱50滑动， 通过旋松顶丝93可调整立 柱50的前后位置， 多个红外线。

19、传感器51上、 下布置在立柱50上， 使在左右方向发射红外线以 感知肢体活动。 0049 水平板12的前侧是动物的站立区域100， 该站立区域100的两侧具有护栏60以限制 动物的活动范围。 0050 下面介绍一下基于上述结构的装置所能够进行的两种训练范式： 0051 范式一:红外线传感器51未参与训练 0052 模式一： 0053 1、 动物(如， 猕猴， 下文以猕猴为例)位于站立区域100， 第一指示灯31点亮， 提示猕 猴按压第二压力传感器72， 按压满足给定时间后， 第一指示灯31熄灭， 同时第二指示灯32点 说明书 3/5 页 5 CN 111685059 A 5 亮300ms(提示。

20、猕猴继续往下做实验)。 0054 2、 第一指示灯31熄灭同时， 第一指令灯21或第二指令灯22点亮， 当第一指令灯21 点亮时， 需要猕猴在指定时间内按压目标物40体的第一压力传感器71， 当第二指令灯22点 亮时在指定时间内禁止猕猴触摸目标物40体。 0055 3、 猕猴完成以上任务即成功， 随即获得饮水奖励， 也即完成一次试验， 每次试验间 隔2s。 0056 模式二： 0057 1、 猕猴位于站立区域100， 第一指示灯31点亮， 提示猕猴按压第二压力传感器72， 按压满足给定时间后， 第一指示灯31熄灭， 同时第二指示灯32点亮300ms(提示猕猴继续往 下做实验)。 0058 2、。

21、 第一指示灯31熄灭， 将有一段时间的延时(0-1000ms)后第一指令灯21或第二指 令灯22点亮， 其余与上一模式相同。 0059 上述范式通过训练动物在第一指令灯21或第二指令灯22的指令下实施动作而获 得此过程中动物脑区的神经信号的变化。 0060 范式二:红外线传感器51参与训练 0061 1、 猕猴位于站立区域100， 第一指示灯31点亮， 提示猕猴按压第二压力传感器72， 按压满足给定时间后， 第一指示灯31熄灭， 同时第二指示灯32点亮300ms(提示猕猴继续往 下做实验)。 0062 2、 第一指示灯31熄灭的同时红外线传感器51， 以用于检测猕猴在两个指令灯发出 信号之前是。

22、否主动的朝目标物40伸手(即， 判断猕猴是否有主动触摸目标物40的动机)。 若 红外线传感器51检测到上述动作， 随机点亮第一指令灯21或者第二指令灯22。 0063 3、 随后随机点亮第一指令灯21或者第二指令灯22后与之前的范式相同。 0064 上述范式通过红外线介入而获得动物在未获得两个指令灯前的脑区的神经信号 的变化。 0065 此外， 尽管已经在本发明中描述了示例性实施例， 其范围包括任何和所有基于本 发明的具有等同元件、 修改、 省略、 组合(例如， 各种实施例交叉的方案)、 改编或改变的实施 例。 权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释， 并不限于在本说明 书中。

23、或本申请的实施期间所描述的示例， 其示例将被解释为非排他性的。 因此， 本说明书和 示例旨在仅被认为是示例， 真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所 指示。 0066 以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。 例如， 上述示例(或其一个或更多方 案)可以彼此组合使用。 例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。 另外， 在上述具体实施方式中， 各种特征可以被分组在一起以简单化本发明。 这不应解释为 一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。 相反， 本发明的主题可以 少于特定的公开的实施例的全部特征。 从而， 以下权利要求书作为示例或实施例在此并入 。

24、具体实施方式中， 其中每个权利要求独立地作为单独的实施例， 并且考虑这些实施例可以 以各种组合或排列彼此组合。 本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的 等同形式的全部范围来确定。 0067 以上实施例仅为本发明的示例性实施例， 不用于限制本发明， 本发明的保护范围 说明书 4/5 页 6 CN 111685059 A 6 由权利要求书限定。 本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内， 对本发明做出各 种修改或等同替换， 这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。 说明书 5/5 页 7 CN 111685059 A 7 图1 图2 说明书附图 1/2 页 8 CN 111685059 A 8 图3 图4 说明书附图 2/2 页 9 CN 111685059 A 9 。