[發(fā)明專利]決策行為的光刺激裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310534920.7
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103583397A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王立平;劉雪梅;蔚鵬飛;周政;劉楠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院
• 主分類號: A01K15/02
• 分類號: A01K15/02
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44304
• 代理人: 楊林;馬翠平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有關(guān)研究決策行為的模型，尤其是一種用于調(diào)控動物決策行為的光刺激裝置，用于醫(yī)學(xué)生物學(xué)和神經(jīng)藥理學(xué)等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

“決策”（decisionmaking）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的高級認知活動，決策水平的發(fā)展在一定程度上影響了動物及人類對于尋求食物以及其他獎賞的進化壓力。決策行為決定于動物和人類對于環(huán)境、自身以及多種可供選擇條件之間的利益和代價的經(jīng)濟學(xué)平衡。決策行為的腦機制和相關(guān)神經(jīng)環(huán)路的研究對于揭示腦的認知功能有重要意義，同時對因腦功能失調(diào)導(dǎo)致的決策行為紊亂的精神疾病（重癥抑郁、多動癥、精神分裂等）的治療有提示作用。

光遺傳技術(shù)是通過光學(xué)與遺傳學(xué)相結(jié)合，通過基因工程手段將攜帶有特異性的光敏感基因病毒轉(zhuǎn)入特定細胞類型表達，如興奮型通道蛋白基因為Channelrhodopsin-2（ChR2），抑制型通道蛋白基因為Helorhodopsin（NpHR），光感基因離子通道在不同波長，如藍光波長λ=473nm能夠激活ChR2，從而選擇讓陽離子特異性通過，引起細胞去極化作用，從而興奮細胞；相反黃光波長λ=593nm能夠激活NpHR，從而選擇讓陰離子特異性通過，引起細胞的超極化，從而抑制細胞活動。

基于獎賞系統(tǒng)的以研究決策行為的動物行為學(xué)裝置主要有主動操作箱和T-迷宮。主動操作箱主要由隔音箱和踏板系統(tǒng)組成，通過訓(xùn)練動物通過按壓踏板以獲得食物獎賞，可以選擇設(shè)置動物按壓踏板的次數(shù)來建立動物需要付出努力才能獲得食物獎賞，比如可以通過讓動物按壓5次時才給一粒好吃的糧食，隔音箱里放置了不用需要付出努力就能獲取的粗糙的糧食，測試動物在面對兩種選擇時的決策行為。上述主動操作箱的主要局限性在于：（1）操作箱密閉，動物的行為不易觀察，動物的行為受到局限；（2）主動操作箱的使用不便于對動物采取后期的藥物或是光、電、光遺傳學(xué)干預(yù)；并且，動物在自然的狀態(tài)下，一般不偏向主動去操作實驗，相對操作箱，迷宮更符合動物的愛鉆洞的習(xí)性；（3）主動操作箱只能通過分析兩次按踏板的時間判斷動物的反應(yīng)潛伏期，但是對于兩次選擇之間動物的狀態(tài)、時間無法做出正確的判斷，即動物選擇去吃好吃的糧食與選擇吃粗糙的糧食期間的反應(yīng)潛伏期無法判定；（4）比較動物兩者之間的決策行為，需要對于動物消耗粗糧與精糧的量進行比較，因此需要稱量實驗前后粗糧與精糧的重量，實驗中由于動物將食物吃得較碎，常零星散落，因此操作比較麻煩，浪費了實驗人員的時間。另外傳統(tǒng)的T迷宮只以對于位置的左右條件的不同來進行選擇，達到一定正確率后進行其他的分子、藥理或是遺傳操作，不能夠測試動物在面對選擇并結(jié)合自身的能力進行的權(quán)衡與比較。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于調(diào)控動物決策行為的光刺激裝置，該裝置建立了一種基于獎賞系統(tǒng)的需要付出努力的決策行為測試模型，判定動物在選擇前后的狀態(tài)以及反應(yīng)的潛伏期，可以結(jié)合光遺傳的方法對于動物的決策行為進行干預(yù)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種決策行為的光刺激裝置，包括中央控制系統(tǒng)、障礙迷宮系統(tǒng)、光刺激系統(tǒng)、紅外探測系統(tǒng)以及視頻分析系統(tǒng)；所述中央控制系統(tǒng)分別與所述光刺激系統(tǒng)、紅外探測系統(tǒng)以及視頻分析系統(tǒng)連接，用于控制所述光刺激系統(tǒng)、紅外探測系統(tǒng)以及視頻分析系統(tǒng)；所述光刺激系統(tǒng)用于對測試動物施加光刺激信號；所述紅外探測系統(tǒng)用于監(jiān)測測試動物在所述障礙迷宮系統(tǒng)中的運動進程；所述視頻分析系統(tǒng)用于記錄并分析測試動物在所述障礙迷宮系統(tǒng)中的運動狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述障礙迷宮系統(tǒng)包括一T型迷宮，所述T型迷宮包括起始臂、第一目標臂和第二目標臂，所述第一目標臂中設(shè)置有一柵欄；其中，所述第一目標臂的末端放置有高獎賞食物，所述第二目標臂的末端放置有低獎賞食物。

優(yōu)選地，所述T型迷宮中，起始臂的長度范圍是70～100mm，寬度范圍是10～20mm，高度范圍是10～20mm；第一目標臂和第二目標臂的長度范圍是50～70mm，寬度范圍是10～20mm，高度范圍是10～20mm；所述T型迷宮距離地面的高度為50～70cm。

優(yōu)選地，所述T型迷宮中，起始臂的長度是70mm，寬度是10mm，高度是10mm；第一目標臂和第二目標臂的長度分別是是50mm，寬度是10mm，高度是10mm；所述T型迷宮距離地面的高度為60cm。

優(yōu)選地，所述柵欄的寬度為10mm，高度為10～30mm。