[發明專利]非人靈長類觸覺研究的自動化訓練裝置及其訓練方法

有效

• 申請號: 201710768952.1
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107347702B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 王常勇;周瑾;張鵬;趙宇偉;戴鈞
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事醫學科學院基礎醫學研究所
• 主分類號: A01K15/02
• 分類號: A01K15/02
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 李澤中;龔鎮雄

本發明公開了一種非人靈長類觸覺研究的自動化訓練裝置及其訓練方法。該自動化訓練裝置包括：PC機，其具有顯示器；攝像機，其與PC機相連；微控制器，與PC機通過串口連接線相連；動物座椅，用于固定實驗動物；以及多目標選擇抓握裝置，其位于所述動物座椅的前方，分為三層，包括：第一層的準備按鈕、第二層的抓握目標物體和第三層的判斷選擇目標物體；每一層都設有提示燈，準備按鈕、抓握目標物體和判斷選擇目標物體都分別固定有壓力傳感器，抓握目標物體和判斷選擇目標物體都固定在能夠前后移動的電動直線推桿上，所述提示燈、壓力傳感器和電動直線推桿分別與所述微控制器連接。該自動化訓練裝置大大提高訓練速度并能節省人力資源的消耗。

技術領域

本發明涉及動物行為訓練領域，特別涉及一種非人靈長類觸覺研究的自動化訓練裝置及其訓練方法。

背景技術

在腦機接口領域，尤其是植入式腦機接口領域，利用非靈長類動物代替和模擬人類進行實驗時非常重要的一個步驟。目前，在解碼大腦皮層產生的電信號并將其應用于對外部設備的控制方面已有較大進展，但在解碼觸覺形成機制從而通過電刺激形成虛擬觸覺方面卻鮮有報道，擁有很大的發展前景。

為了形成不同的觸覺感受，需要采用抓握的訓練方式，利用不同形狀的物體，如三角，方塊，球體等，采用自然的抓握方式進行抓握。在訓練過程中要求獼猴能對多種物體進行抓握感知，因此要求不同形狀的物體能夠自由切換，并在獼猴抓握成功時需要及時地給予獎勵以形成建立在觸覺感知上的條件反射。上述要求如果通過人工操作進行，費時費力對獼猴的干擾大，訓練效率低。同時，在進行主動觸覺時往往還伴隨有視覺的引導，因此需要特定的實驗裝置排除視覺的引導。在訓練完成后，需要同步采集獼猴有觸覺感受時的神經信號，模擬虛擬觸覺時還需及時對獼猴特定腦區進行電刺激，需要詳細準確地記錄整個實驗過程中的電信號，以上操作依靠人工都難以完成。

因此，需要一套完整的裝置來自動化完成對抓握物體的切換、訓練階段的控制、獎勵控制、減少干擾以及同步采集獼猴神經信號和迅速對獼猴特定腦區產生電刺激等功能，以便對觸覺產生信號進行解碼，構建準確的觸覺感受實驗模型，更加有效地產生虛擬觸覺。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單合理的非人靈長類觸覺研究的自動化訓練裝置及其訓練方法，該自動化訓練裝置通過第二層目標物體的切換和第三層對應目標物體的選擇能夠將動物的抓握感覺通過行為表達出來，用于感覺實驗方面的研究，大大提高訓練速度并能節省人力資源的消耗。

為實現上述目的，本發明提供了一種非人靈長類觸覺研究的自動化訓練裝置包括：PC機，其具有顯示器；攝像機，其與PC機相連；微控制器，與 PC機通過串口連接線相連；動物座椅，用于固定實驗動物；以及多目標選擇抓握裝置，其位于所述動物座椅的前方，分為三層，包括：第一層的準備按鈕、第二層的抓握目標物體和第三層的判斷選擇目標物體；每一層都設有提示燈，第一層的準備按鈕、第二層的抓握目標物體和第三層的判斷選擇目標物體都分別固定有壓力傳感器，第二層的抓握目標物體和第三層的判斷選擇目標物體都固定在能夠前后移動的電動直線推桿上，所述提示燈、壓力傳感器和電動直線推桿分別與所述微控制器連接。

優選地，上述技術方案中，該自動化訓練裝置還包括：給水控制系統，該給水控制系統包括：儲水瓶和電磁閥，該電磁閥包括：進水口、出水口和控制輸入端；所述儲水瓶與電磁閥的進水口通過塑料軟管連接，所述動物座椅上固定有水嘴，所述電磁閥的出水口與水嘴通過塑料軟管連接，所述電磁閥與微控制器控制連接。

優選地，上述技術方案中，壓力傳感器為FSR壓力傳感器。