[發(fā)明專利]基于移動平臺的動物實驗的移動觀測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110521754.1
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113287540B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設計）人: 戴瓊海;袁樂康;謝浩;李一鵬
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A01K29/00
• 分類號: A01K29/00;H04N7/18;H04R1/08;G06F3/01
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王萌

本申請?zhí)岢隽艘环N基于移動平臺的動物實驗的移動觀測系統(tǒng)及方法，涉及實驗儀器技術領域，其中，該方法包括：動物信息采集、環(huán)境信息采集、反饋刺激、信息處理、平臺移動驅動、服務器模塊，反饋刺激模塊對實驗對象進行刺激操作；信息采集模塊獲取實驗對象的運動狀態(tài)信息和刺激反饋信息、移動平臺的運動狀態(tài)信息和環(huán)境信息；平臺移動驅動模塊根據實驗對象的運動狀態(tài)信息、移動平臺的運動狀態(tài)信息和環(huán)境信息控制移動平臺的運動狀態(tài)與實驗對象的運動狀態(tài)同步；服務器模塊存儲分析刺激反饋信息并對實驗對象進行監(jiān)測。本發(fā)明創(chuàng)建一種有效、快速的動物行為學實驗范式，能夠經濟高效地擴展現(xiàn)有測量儀器的功能，具有實現(xiàn)行動動物高精度生理參數測量的能力。

技術領域

本申請涉及實驗儀器技術領域，尤其涉及一種基于移動平臺的動物實驗的移動觀測系統(tǒng)及方法。

背景技術

現(xiàn)代神經科學的重要研究目標之一是研究自由運動動物的神經活動與行為之間的關系。然而，很大一部分神經活動監(jiān)測方法要求實驗動物的位置固定不變。例如，顯微成像技術要求觀測的神經元固定在顯微鏡的物鏡視場中央和焦面位置附近。目前有兩類方法可以實現(xiàn)運動小鼠的神經活動觀測：一種是將現(xiàn)有的神經觀測設備微型化后由動物攜帶共同運動，例如頭戴式的微型光學顯微鏡可以用于研究小鼠的社交等行為；另一種是將實驗動物的頭部與觀測設備共同固定在實驗室里，利用虛擬現(xiàn)實技術模擬實驗動物的實驗環(huán)境，在虛擬環(huán)境中實現(xiàn)迷宮等動物運動的實驗范式。

上述實驗方法均具有各自的缺陷：由于實驗動物載重的限制，微型化實驗設備會顯著降低實驗設備的性能，無法充分利用實驗設備的優(yōu)勢；基于電腦程序的虛擬現(xiàn)實技術無法模擬動物運動的本體感覺，因此難以反映真實環(huán)境中的運動行為。

發(fā)明內容

本申請旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本申請的第一個目的在于提出一種基于移動平臺的動物實驗的移動觀測系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有方法一中由于實驗動物載重的限制，降低實驗設備性能，無法充分利用實驗設備優(yōu)勢的技術問題，同時解決了現(xiàn)有方法二中電腦程序的虛擬現(xiàn)實技術無法模擬動物運動本體感覺，難以反映真實環(huán)境中的運動行為的技術問題，實現(xiàn)了運動動物的復雜神經活動和行為學同時監(jiān)測的目的。

本申請的第二個目的在于提出一種基于移動平臺的動物實驗的移動觀測方法。

本申請的第三個目的在于提出一種計算機設備。

本申請的第四個目的在于提出一種非臨時性計算機可讀存儲介質。

為達上述目的，本申請第一方面實施例提出了一種基于移動平臺的動物實驗的移動觀測系統(tǒng)，包括：動物信息采集模塊、環(huán)境信息采集模塊、反饋刺激模塊、信息處理模塊、平臺移動驅動模塊、服務器模塊，其中，反饋刺激模塊，用于接收信息處理模塊發(fā)送的第一控制指令，并根據第一控制指令對實驗對象進行刺激操作；動物信息采集模塊，用于采集實驗對象的狀態(tài)信息，并將實驗對象的狀態(tài)信息發(fā)送至信息處理模塊，狀態(tài)信息包括實驗對象的運動狀態(tài)信息和刺激反饋信息；環(huán)境信息采集模塊，用于采集移動平臺的運動狀態(tài)信息和環(huán)境信息，并將移動平臺的運動狀態(tài)信息和環(huán)境信息送至信息處理模塊；信息處理模塊，用于根據實驗對象的運動狀態(tài)信息以及移動平臺的運動狀態(tài)信息和環(huán)境信息生成第二控制指令，并將第二控制指令發(fā)送至平臺移動驅動模塊；平臺移動驅動模塊，用于根據第二控制指令驅動移動平臺運動，其中，移動平臺在第二控制指令下的運動狀態(tài)與實驗對象的運動狀態(tài)同步；信息處理模塊，還用于將實驗對象的刺激反饋信息發(fā)送至服務器模塊；服務器模塊，用于存儲刺激反饋信息，并對刺激反饋信息進行分析，以根據分析結果對實驗對象進行監(jiān)測。

可選地，在本申請的一個實施例中，實驗對象的運動狀態(tài)信息包括實驗對象的運動軌跡，實驗對象的刺激反饋信息包括實驗對象的生理信號，動物信息采集模塊，包括支架、運動記錄裝置、生理監(jiān)測裝置，其中，

支架，用于固定實驗對象的頭部位置；

運動記錄裝置，用于記錄實驗對象的運動軌跡；