用于家鸽的四色认知运动训练田字迷宫制造技术

本发明专利技术公开了一种用于家鸽的四色认知运动训练田字迷宫，包括由外围挡板和底板组成的上开口迷宫；底板上间隔排列四个正方体结构的光箱将上开口迷宫的内腔分割成“田”字形通道；每个光箱内均设置有由紫、蓝、绿、黄四种单色发光灯体组成的灯组；在“田”字形通道的横向通道和纵向通道内均设置有位置检测装置和奖励装置。外围挡板上固定有开设有线槽的倒L形金属支架，倒L形金属支架的横架前端位于上开口迷宫的正上方，横架前端位置处固定有摄像装置和神经信号检测装置。本发明专利技术优点在于为家鸽的空间认知、工作记忆和感知运动整合等行为功能的神经生物学研究和神经信号检测提供了一种可靠的自动化实验装置。

【技术实现步骤摘要】
用于家鸽的四色认知运动训练田字迷宫
本专利技术涉及动物行为的神经生物学及神经电生理学实验
，尤其是涉及用于家鸽的四色认知运动训练田字迷宫。
技术介绍
家鸽繁殖能力强、易于饲养管理、实验操控性强，是一种常用的行为学实验模式动物。最近的研究表明:家鸽具有空间理解性，能够确定自身所在位置，以及相对目标的运动方向，从而规划自身的运动策略和运动路径。目前家鸽这种高级认知行为功能背后的神经机制并未阐明，此方面研究对于理解动物运动行为的神经调控机理、空间运动导航的认知机制，以及开发仿生机器人、神经康复设备等方面具有重要应用价值，正在成为动物认知行为神经科学领域的研究热点。该方向研究需要在动物认知行为实验过程中，采用慢性植入的微电极阵列采集特定脑区的神经信号，同时测量动物行为操作成绩或反应时间，来衡量动物认知过程的神经信息编码特征、编码时间、编码规律和它们所依赖的条件等。这就要求实验所采用的条件刺激、设计的操作行为反应、施加的奖励或惩罚等必须符合受试动物的生理特点和行为习性，同时要保证操作行为事件与神经信号记录间的可靠标记。目前尚未有直接适用于家鸽空间认知、工作记忆和感知运动整合等高级认知行为功能的神经机制研究的实验仪器与技术。家鸽视锐度高，具有四种类型的视锥细胞，色彩辨别能力突出，通常被应用于视觉目标辨识研究。“斯金纳箱”是该类研究实验仪器的典型代表，家鸽通过啄键行为对屏幕上出现的视觉线索做出 响应。这类装置通常是封闭的箱式结构，空间狭小，不适合长时间学习训练，更关键的是无法进行家鸽空间认知和运动导航功能的研究。在动物空间认知和运动行为功能研究方面，迷宫实验是行之有效的实验技术，目前在大/小鼠研究中普遍采用的迷宫有水迷宫、Y迷宫、T迷宫、八臂迷宫和高架十字迷宫等。水迷宫不适合家鸽使用，Y迷宫、T迷宫和八臂迷宫等主要用于研究动物空间记忆，结构相对单一，通常采用在迷宫的一臂终端设置食物或气味来诱导动物进行运动路径选择，路径存在盲端，无法形成连续可往复的运动路径，无法满足家鸽空间认知和运动导航功能的研究需求。高架十字迷宫是利用大/小鼠对新异环境的探究特性和对高悬敞开臂的恐惧形成矛盾冲突行为来考察其焦虑状态，显然不适合可高空飞行的家鸽的研究。因此，目前尚未有符合家鸽生理特点和运动习性的迷宫装置。
技术实现思路
本专利技术目的在于利用家鸽的四色视觉优势以及喜好踱步的行为特性，提供一种用于家鸽的四色认知运动训练田字迷宫，利用色彩线索实现家鸽连续路径运动导航。为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案:本专利技术所述用于家鸽的四色认知运动训练田字迷宫，包括由外围挡板和底板组成的上开口迷宫；所述外围挡板上设置有上抽式活动门；所述底板上间隔排列设置有四个正方体结构的光箱将所述上开口迷宫的内腔分割成“田”字形通道，所述“田”字形通道迷宫结构形成循环通道，可任意设置运动路径的起点和终点；所述每个光箱均由白色半透明有机玻璃板制成，在每个光箱内均设置有由紫、蓝、绿、黄等四种单色发光灯体组成的灯组，用于作为家鸽运动行为的视觉线索提示；所述每种单色的发光灯体分别通过微控制器的一个接口与主控计算机控制输出接口电气连接；在所述“田”字形通道的横向通道和纵向通道内均设置有位置检测装置和奖励装置。所述位置检测装置用于有效检测家鸽在迷宫中的所在位置及运动路径；所述每个位置检测装置分别通过所述微控制器的信号接口与所述主控计算机信号输入接口电气连接；所述奖励装置的投食电磁铁控制器控制信号输入接口与微控制器输出控制接口电气连接，所述奖励装置用于家鸽根据视觉线索正确进行行为响应时实现给食奖励；所述外围挡板上固定有开设有线槽的倒L形金属支架，所述倒L形金属支架的横架前端位于所述上开口迷宫的正上方，所述横架前端位置处固定安装有摄像装置和可选的神经信号检测装置；所述摄像装置固定于所述横架前端下侧，所述摄像装置的视频信号输出接口与主控计算机的视频信号输入接口电气连接；所述摄像装置用于家鸽实验过程进行视频监控和记录以用于后期运动轨迹分析；神经信号检测装置安置在所述横架前端上侧，以有效避免家鸽实验过程中有线电生理记录时对连接线的阻碍和缠绕；所述可选的神经信号检测装置的同步输入信号接口与主控计算机的行为标记信号输出接口电气连接，用于神经信号数据与行为响应的可靠标记。所述灯组由紫、蓝、绿、黄四种单色发光LED灯体组成，用于家鸽四色认知运动训练过程中的视觉线索提示；所述光箱为白色半透明板面，用于保证色彩光照均匀；所述外围挡板为对家鸽认知 心理影响最小的白色有机玻璃板，所述白色板面用于隔离环境干扰；所述“田”字形通道的底板面为黑色板面的拼装结构，易于在实验结束后进行拆卸、清洗和重新拼装；所述黑色板面在视频记录中提高受试家鸽与环境背景的对比度，便于后续的运动轨迹分析；所述奖励装置由分别开设在所述横向通道和纵向通道边沿处的投食孔和投食电磁铁控制器组成。所述迷宫支持实现色彩、空间位置和序列化三种主要导航模式；所述色彩导航模式是以四个光箱同时呈现某种色彩作为视觉线索提示，分别对应期望受试家鸽产生的直行、左转、右转和停止四种特定的运动行为；所述空间位置导航模式是通过不同方位的光箱呈现绿色作为视觉线索提示，分别对应期望受试家鸽产生的直行、左转、右转和停止四种特定的运动行为；所述序列化导航模式是按照期望受试家鸽所完成的运动路径，分解家鸽运动行为，将其对照色彩导航模式转化为光箱呈现的色彩提示序列，当色彩序列呈现完毕后受试家鸽再根据记忆的线索指令进行运动。本专利技术优点在于充分利用家鸽的色彩认知优势，采用“田”字形通道迷宫结构形成循环通道，可任意设置运动路径的起点和终点，为家鸽的空间认知、工作记忆和感知运动整合等行为功能的神经生物学研究和神经信号检测提供了一种可靠的自动化实验装置。【附图说明】图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的主控单元控制电路原理框图。图3是本专利技术所述底板的拼装结构示意图。图4是本专利技术所述位置检测装置位于所述“田”字形通道的分布示意图。图5是本专利技术所述奖励装置位于所述“田”字形通道的分布示意图。图6-1、图6-2、图6-3、图6-4是本专利技术所述四个光箱同时呈现绿、蓝、紫、黄色的导航模式示意图。图7-1、图7-2、图7-3、图7-4、图7-5是本专利技术所述不同方位的光箱呈现绿色的空间位置导航模式示意图。图8是本专利技术所述四个光箱按照“绿-蓝-紫-紫-紫-蓝-紫-蓝-黄”色顺序依次同时呈现的序列化导航模式“8”字路径示意图。【具体实施方式】如图1所示，本专利技术所述用于家鸽的四色认知运动训练田字迷宫，包括由四块长160cm、高50cm的长方形白色有机玻璃挡板I和底板围成的上开口迷宫2 ;其中一块白色有机玻璃挡板I上设置有上抽式活动门3供家鸽出入；底板采用黑色有机玻璃板制成，底板上间隔排列设置四个正方体结构的光箱4，将上开口迷宫2的内腔分割成由三条横向通道和三条纵向通道构成的“田”字形通道；每个光箱均由白色半透明有机玻璃板制成，在每个光箱4内均设置有由紫、蓝、绿、黄四种单色发光LED灯体组成的灯组5，如图2所示，每种单色发光LED灯体分别通过微控制器13的一个接口与主控计算机14控制输出接口电气连接，通过微控制器13控制可使得每个光箱呈现出紫、蓝、绿、黄四种色彩，为家鸽运动过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于家鸽的四色认知运动训练田字迷宫，包括由外围挡板和底板组成的上开口迷宫；其特征在于：所述外围挡板上设置有上抽式活动门；所述底板上间隔排列设置有四个正方体结构的光箱将所述上开口迷宫的内腔分割成“田”字形通道，所述“田”字形通道迷宫结构形成循环通道；所述每个光箱均由白色半透明有机玻璃板制成，在每个光箱内均设置有由紫、蓝、绿、黄四种单色发光灯体组成的灯组，用于作为家鸽运动行为的视觉线索提示；所述每种单色的发光灯体分别通过微控制器的一个接口与主控计算机控制输出接口电气连接；在所述“田”字形通道的横向通道和纵向通道内均设置有位置检测装置和奖励装置，所述每个位置检测装置分别通过所述微控制器的信号接口与所述主控计算机信号输入接口电气连接，所述位置检测装置用于有效检测家鸽在迷宫中的所在位置及运动路径；所述奖励装置的投食电磁铁控制器控制信号输入接口与微控制器输出控制接口电气连接，所述奖励装置用于家鸽根据视觉线索正确进行行为响应时实现给食奖励；所述外围挡板上固定有开设有线槽的倒L形金属支架，所述倒L形金属支架的横架前端位于所述上开口迷宫的正上方，用于固定安装摄像装置和神经信号检测装置；所述摄像装置固定于所述横架前端下侧，所述摄像装置的视频信号输出接口与主控计算机的视频信号输入接口电气连接；所述摄像装置用于家鸽实验过程进行视频监控和记录以用于后期运动轨迹分析；所述神经信号检测装置安置在所述横架前端上侧，以有效避免家鸽实验过程中有线电生理记录时对连接线的阻碍和缠绕；神经信号检测装置的同步输入信号接口与主控计算机的行为标记信号输出接口电气连接，用于神经信号数据与行为响应的可靠标记。...

【技术特征摘要】
1.一种用于家鸽的四色认知运动训练田字迷宫，包括由外围挡板和底板组成的上开口迷宫；其特征在于:所述外围挡板上设置有上抽式活动门；所述底板上间隔排列设置有四个正方体结构的光箱将所述上开口迷宫的内腔分割成“田”字形通道，所述“田”字形通道迷宫结构形成循环通道；所述每个光箱均由白色半透明有机玻璃板制成，在每个光箱内均设置有由紫、蓝、绿、黄四种单色发光灯体组成的灯组，用于作为家鸽运动行为的视觉线索提示；所述每种单色的发光灯体分别通过微控制器的一个接口与主控计算机控制输出接口电气连接；在所述“田”字形通道的横向通道和纵向通道内均设置有位置检测装置和奖励装置，所述每个位置检测装置分别通过所述微控制器的信号接口与所述主控计算机信号输入接口电气连接，所述位置检测装置用于有效检测家鸽在迷宫中的所在位置及运动路径；所述奖励装置的投食电磁铁控制器控制信号输入接口与微控制器输出控制接口电气连接，所述奖励装置用于家鸽根据视觉 线索正确进行行为响应时实现给食奖励；所述外围挡板上固定有开设有线槽的倒L形金属支架，所述倒L形金属支架的横架前端位于所述上开口迷宫的正上方，用于固定安装摄像装置和神经信号检测装置；所述摄像装置固定于所述横架前端下侧，所述摄像装置的视频信号输出接口与主控计算机的视频信号输入接口电气连接；所述摄像装置用于家鸽实验过程进行视频监控和记录以用于后期运动轨迹分析；所述神经信号检测装置安置在所述横架前端上侧，以有效避免家鸽实验过程中有线电生理记录时对连...

【专利技术属性】
技术研发人员：师黎，李志辉，王振龙，陈书立，李红威，余俊松，陶梦妍，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41