[發(fā)明專利]觸屏多功能非人靈長類動物認知功能測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610076431.5
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105534483B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 吳詩昊;楊上川;胡英周;張琳恒;譚恒;吳晶;張玉華;胡新天
• 申請（專利權）人: 中國科學院昆明動物研究所
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A01K15/02
• 代理公司: 昆明科陽知識產(chǎn)權代理事務所53111
• 代理人: 李行健

技術領域

本發(fā)明屬動物實驗設備技術領域，具體涉及一種用于對非人靈長類動物進行認知能力測試的方法。

背景技術

在神經(jīng)生物學領域，經(jīng)常需要對實驗動物進行行為學測試，通過讓實驗動物完成一定的行為學范式來對其認知能力和腦功能進行評估，進而揭示大腦活動的規(guī)律。非人靈長類動物，例如獼猴，作為一種高等級的實驗動物，有高級復雜的神經(jīng)系統(tǒng)，可以完成多種復雜的行為學任務；通過完成這些行為學任務對其進行高級腦功能及認知功能評定是神經(jīng)生物學一個非常重要的研究手段。

基于神經(jīng)心理學，前人已開發(fā)出了一套評估獼猴高級腦功能的行為學范式，結合食物獎勵讓獼猴完成一系列的任務，通過評價完成任務的難度、正確率、完成順序、反應時、間隔時間等數(shù)據(jù)來評定獼猴的學習記憶、決策、推理等高級腦功能和認知功能。目前國內(nèi)對于獼猴的行為學測試大多使用如圖1所示裝置，采用基于80年代開發(fā)的WGTA系統(tǒng)的測試方法，需要實驗人員一對一地操作設備對獼猴進行訓練和測試，過程極為繁瑣、耗時長效率低下；更不利的是訓練與測試與操作人員密切相關，實驗結果很容易受到實驗者影響；每次的食物獎勵由實驗人員給予，無法精確定量；不同的實驗人員的操作過程不可能完全一致，具有人為數(shù)據(jù)誤差和重復性差等缺點。此外大都在猴舍直接進行訓練和測試，被試獼猴易受到其他獼猴的干擾。這種依靠人力的行為學測試方法，已無法滿足現(xiàn)在多獼猴、多任務、精確可重復測量的實驗要求。

最近在市場上出現(xiàn)一種從美國進口的“猴子CANTAB觸屏認知系統(tǒng)”(型號為8095型/8905型)，用于非人類靈長類動物的認知測試。它具有中央控制器，刺激模塊和動物響應模塊，可以連接鍵盤、監(jiān)視器和鼠標。軟件包括CANTAB測試應用程序和基本的Whisker多媒體應用軟件。CANTAB應用程序包含有一連串的測試執(zhí)行功能，用戶可以直接通過觸摸屏進行設置和操作。系統(tǒng)有食物獎賞和液體獎賞軟件模塊功能。80950型是對恒河猴進行食物獎賞實驗，89051型是進行液體獎賞實驗，二者也適用于對其他非人類靈長類動物進行獎賞。80951有特殊設計的吸管，通過一個帶有刻度的蠕動泵進行液體獎賞。硬件包括：一個框架外殼保護的觸摸屏面板，一個固定響應杠桿、食物分配器、托架。對角線響應區(qū)域是一個防濺型帶LCD監(jiān)視器的紅外觸摸屏，旁邊是一個信號燈、帶托盤的食物分配器和一個響應杠桿。所有組件安裝在不銹鋼箱體上。該系統(tǒng)和測試方法的不足之處在于：

1、其硬件僅是一個帶觸屏的箱狀設備，使用時須配備相應的籠子；此外自重大(約25kg)，要調(diào)節(jié)其與猴籠的距離和高低，還需要配備相應的可升降移動平臺。

2、是通過投食來給予獼猴獎勵的，給予的食物需要特殊加工成一定形狀和硬度的餅干顆粒，否則其自動投食系統(tǒng)會發(fā)生故障，而投食食物的制作難度較大，費用高(售價約為2800元人民幣/千克)。

3、缺少一些實用功能，例如給水系統(tǒng)不能調(diào)整位置，沒有防止獼猴誤觸觸摸屏的設計，沒有對被試動物進行監(jiān)視的攝像頭等。

4、價格昂貴，要15到20萬人民幣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種觸屏多功能非人靈長類動物認知功能測試方法，該方法和現(xiàn)有技術相比，不但能基于現(xiàn)代電腦技術靈活、方便、智能、高效、精準地進行非人靈長類動物學訓練及測試，而且不需要另配備相應的猴籠，實用功能多、購置成本和使用成本低。

本發(fā)明方法為：

(1)所用裝置包括一測試籠和一轉(zhuǎn)移籠；

測試籠的結構是籠內(nèi)設可前后移動并鎖固的紅外感應觸摸屏，觸摸屏的觸摸面朝向籠內(nèi)，觸摸面前方設可上下移動后鎖固的給水嘴，籠的柵格狀底面下方設可從籠側立面推入和拉出的接糞盤，籠的頂面設透明觀察窗口和緊固有攝像頭的可移動攝像頭架，籠的前立面設一可從籠側面推入和拉出的測試籠門；

轉(zhuǎn)移籠帶有小輪和觀察窗口，轉(zhuǎn)移籠前立面為一道開啟后能與測試籠門對接的推拉式轉(zhuǎn)移籠門；

(2)用轉(zhuǎn)移籠將飼養(yǎng)在生活籠內(nèi)的猴子轉(zhuǎn)運至測試籠，由轉(zhuǎn)運籠的觀察窗口觀察轉(zhuǎn)運過程中猴的情況，轉(zhuǎn)運到位后，將轉(zhuǎn)移籠門與測試籠門對接，抽開轉(zhuǎn)移籠門和測試籠門，猴子進入測試籠后，插閉測試籠門，讓猴在自然坐立的姿態(tài)下完成任務和得到飲水獎勵，通過電腦控制精確推動裝有飲水或果汁的注射器，定量給予猴子飲水或果汁獎勵，當猴子正確完成觸屏任務且后，從給水嘴喝到清水或果汁，由攝像頭通過測試籠的觀察窗口遠程觀察猴的測試情況，移動攝像頭調(diào)整監(jiān)視畫面；

(3)給水嘴距離測試籠底面的高度Y和與觸摸屏觸摸面的距離X之間的定量關系按下式確定：Y＝0.4661X+(26～30)，計量單位為毫米。