一种小鼠行为训练装置

1.本实用新型涉及动物行为技术领域，特别涉及一种小鼠行为训练装置。


背景技术：

2.生物医学研究的目的之一是通过动物模型更好地了解人类，目前，动物行为学实验已广泛应用于国内神经科学研究，实验动物要考虑的因素大概有：容易饲养，繁殖率高，遗传上有较高的纯和度，代谢类型、生理病理尽量与人类接近等，小鼠相对于其他动物具备明显的优势。
3.工作记忆指的是一个容量有限的系统，用来暂时保持和存储信息，在许多复杂的认知活动中起重要作用；工作记忆模型作为动物模型的一种，已被证明在应用心理学和神经科学中有用且具有弹性。
4.大脑区域中的前额叶皮层与工作记忆有关，前额叶皮层是额叶的一部分，负责调节复杂的心理过程，如组织、计划、学习、认知灵活性和记忆；啮齿动物内侧前额叶皮层与灵长类前额叶皮层具有很强的解剖学同源性，使得跨物种比较和转化研究结果变得有意义和有效。
5.目前，小鼠行为训练装置结构简单，训练内容单一，小鼠行为训练装置无法完成有效的综合训练，小鼠无法进行多功能学习，无法保证研究结果的准确性，亟需一种能够进行综合训练的小鼠行为训练装置。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种小鼠行为训练装置，能够综合听觉和视觉两种刺激，以及出水的奖励机制和吹气的惩罚机制，保证研究结果的准确性。
7.本实用新型解决其技术问题的解决方案是：一种小鼠行为训练装置，包括：小鼠固定模块；音源模块，用于依次产生第一声音和第二声音，其中，所述第二声音为奖励声音或惩罚声音，所述奖励声音和所述第一声音的声音频率相同，所述奖励声音和所述惩罚声音的声音频率不同；显示模块，用于显示奖励图像或惩罚图像；出水模块，用于产生经过舔舐区域的水流；吹气模块，用于产生朝向所述小鼠固定模块的气流；检测器，用于检测所述舔舐区域的接触信息；控制器，所述音源模块、所述显示模块、所述出水模块、所述吹气模块和所述检测器分别与所述控制器电连接，所述控制器用于控制所述音源模块和所述显示模块的工作状态，并根据所述检测器检测的接触信息控制所述出水模块和所述吹气模块的工作状态。
8.根据本实用新型的一些实施例，还包括底座，所述小鼠固定模块、所述显示模块、所述出水模块、所述吹气模块和所述检测器均设置在所述底座上。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述小鼠固定模块包括身体固定管、头部支撑件和夹持件，所述底座上设置有滑杆，所述身体固定管和所述头部支撑件连接，所述夹持件可
滑动设置在所述滑杆上，所述夹持件位于所述头部支撑件的正上方，所述夹持件用于靠近或远离所述头部支撑件，所述身体固定管靠近所述头部支撑件一侧的开口小于远离所述头部支撑件一侧的开口。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述出水模块包括出水管、出水阀和储水器，所述出水管、所述出水阀和所述储水器依次连通，所述储水器用于向所述出水管供水，所述出水阀用于调节所述出水管的出水量，所述储水器位于所述出水管的出水端的上方。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述吹气模块包括出气管、调压阀和空气压缩机，所述出气管、所述调压阀和所述空气压缩机依次连通，所述空气压缩机用于向所述出气管供气，所述调压阀用于调节所述出气管的出气量。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述身体固定管和所述头部支撑件一体成型。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述显示模块设置有第一显示区域和第二显示区域，所述第一显示区域用于显示所述奖励图像，所述第二显示区域用于显示所述惩罚图像，所述奖励图像和所述惩罚图像的颜色不同。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述显示模块正对所述小鼠固定模块。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述检测器设置在所述小鼠固定模块和所述显示模块之间。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述吹气模块设置在所述小鼠固定模块的上方。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述检测器为光电开关。
18.上述方案至少具有以下有益效果：通过设置音源模块和显示模块，分别给予小鼠听觉刺激和视觉刺激，综合听觉和视觉两种刺激，以及出水的奖励机制和吹气的惩罚机制，使小鼠完成多功能学习，保证研究结果的准确性。
19.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对实用新型进一步地说明；
21.图1为本实用新型一个实施例提供的小鼠行为训练装置的结构示意图；
22.图2为图1所示小鼠行为训练装置的俯视图；
23.图3为本实用新型另一个实施例提供的小鼠行为训练装置的系统框图；
24.图4为图1所示小鼠行为训练装置中小鼠固定模块的结构示意图；
25.图5为图1所示小鼠行为训练装置中出水模块的结构示意图；
26.图6为图1所示小鼠行为训练装置中吹气模块的结构示意图；
27.图7为本实用新型另一个实施例提供的小鼠行为训练装置的电路原理图；
28.图8为图1所示小鼠行为训练装置中显示模块的结构示意图。
具体实施方式
29.本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限
制。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
32.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、电连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
33.参照图1至图3，本实用新型的一个实施例，提供了一种小鼠行为训练装置，包括：
34.小鼠固定模块100；
35.音源模块200，用于依次产生第一声音和第二声音，其中，第二声音为奖励声音或惩罚声音，奖励声音和第一声音的声音频率相同，奖励声音和惩罚声音的声音频率不同；
36.显示模块300，用于显示奖励图像或惩罚图像；
37.出水模块400，用于产生经过舔舐区域的水流；
38.吹气模块500，用于产生朝向小鼠固定模块100的气流；
39.检测器600，用于检测舔舐区域的接触信息；
40.控制器800，音源模块200、显示模块300、出水模块400、吹气模块500和检测器600分别与控制器800电连接，控制器800用于控制音源模块200和显示模块300的工作状态，并根据检测器600检测的接触信息控制出水模块400和吹气模块500的工作状态。
41.在该实施例中，通过设置音源模块200和显示模块300，分别给予小鼠听觉刺激和视觉刺激，综合听觉和视觉两种刺激，以及出水的奖励机制和吹气的惩罚机制，使小鼠完成多功能学习，保证研究结果的准确性。
42.需要说明的是，在训练前，小鼠需要处于饥渴的状态，能够保证训练的有效进行；奖励图像和惩罚图像需要有明显的差别，能够被小鼠有效区分，并且在视觉的刺激下，形成较好的工作记忆，能够更加有效地训练小鼠。
43.需要说明的是，相对于采用与第一声音不同的声音频率的声音作为奖励声音，小鼠要处理的听觉刺激的信息量过多，可能无法有效形成工作记忆；但是，采用与第一声音相同的声音频率的声音作为奖励声音，采用与第一声音不同的声音频率的声音作为惩罚声音，能够使小鼠对声音进行有效的区分，并且在声音的刺激下，形成较好的工作记忆，能够更加有效地训练小鼠。
44.值得注意的是，第一声音作为预备信号，提醒小鼠进入训练状态，奖励声音和惩罚声音的声音频率不同，能够使小鼠对声音进行有效的区分，并且在声音的刺激下，形成较好的工作记忆，训练过程简单有效，能够更好地训练小鼠。
45.值得注意的是，音源模块200依次产生第一声音和第二声音，在产生第一声音和第二声音之间有无声音的时间段，在该时间段可利用显示模块300显示图像，对动物的复合行
为的研究有深刻的意义。
46.可以理解的是，在训练过程中，小鼠进行舔舐时，检测器600能够检测到舔舐区域的接触信息，小鼠未进行舔舐时，检测器600不会检测到舔舐区域的接触信息。
47.在具体实践中，小鼠行为训练装置的接线使用防水盒包装，能够简化线材，并使得装置美观。
48.另外，参照图1，本实用新型的某些实施例，还包括底座700，小鼠固定模块100、显示模块300、出水模块400、吹气模块500和检测器600均设置在底座700上。
49.在该实施例中，通过设置底座700，小鼠行为训练装置的结构更加稳固，而且，可以通过移动底座700，从而移动整个小鼠行为训练装置，实用性更高。
50.另外，参照图1、图2和图4，本实用新型的某些实施例，小鼠固定模块100包括身体固定管110、头部支撑件120和夹持件130，底座700上设置有滑杆710，身体固定管110和头部支撑件120连接，夹持件130可滑动设置在滑杆710上，夹持件130位于头部支撑件120的正上方，夹持件130用于靠近或远离头部支撑件120，身体固定管110靠近头部支撑件120一侧的开口小于远离头部支撑件120一侧的开口。
51.在该实施例中，利用身体固定管110固定小鼠的身体，具体地，小鼠从开口较大侧进入身体固定管110后，小鼠的头部从开口较小侧露出，然后在头部支撑件120和夹持件130的作用下，夹持件130在滑杆710上向下滑动靠近头部支撑件120，以对小鼠的头部进行固定，从而使得小鼠固定模块100有效地固定小鼠，能够保证训练效果。
52.在具体实践中，吹气模块500产生朝向头部支撑件120的气流，从而向小鼠的头部吹气，能够有效刺激小鼠，达到惩罚的效果。
53.另外，参照图1、图2和图5，本实用新型的某些实施例，出水模块400包括出水管410、出水阀420和储水器430，出水管410、出水阀420和储水器430依次连通，储水器430用于向出水管410供水，出水阀420用于调节出水管410的出水量，储水器430位于出水管410的出水端的上方。
54.在该实施例中，控制器800能够控制出水阀420处于开启或关闭状态，当出水阀420处于关闭状态时，储水器430的水无法从出水管410流出，限定了储水器430和出水管410的位置关系，当出水阀420处于开启状态时，储水器430的水在重力的作用下，能够有效从出水管410流出，保证训练过程的有效进行。
55.另外，参照图1、图2和图6，本实用新型的某些实施例，吹气模块500包括出气管510、调压阀520和空气压缩机530，出气管510、调压阀520和空气压缩机530依次连通，空气压缩机530用于向出气管510供气，调压阀520用于调节出气管510的出气量。
56.在该实施例中，控制器800能够控制调压阀520处于开启或关闭状态，当调压阀520处于关闭状态时，空气压缩机530压缩的空气无法从出气管510吹出，当调压阀520处于开启状态时，空气压缩机530的空气能够有效从出气管510吹出，保证训练过程的有效进行。
57.另外，参照图7，本实用新型的某些实施例，图7为本实用新型实施例小鼠行为训练装置的电路原理图，控制器800通过脉冲宽度调制控制音源模块200的声音驱控板，再利用声音驱控板控制音源模块200的扬声器spk1发出声音，控制器800和声音驱控板之间可设置滤波电路，滤波电路能够减少信号干扰；另外，控制器800通过控制双路继电器的吸合和断开，从而控制出水阀420和调压阀520，出水阀420能够控制出水管410处于出水状态和不出
水状态，调压阀520能够出气管510处于出气状态和不出气状态。
58.另外，本实用新型的某些实施例，控制器800采用但不限于arduino板，价格便宜，控制精度高。
59.另外，本实用新型的某些实施例，身体固定管110和头部支撑件120是一体成型的。
60.在该实施例中，保证连接的稳固性。
61.另外，参照图1和图8，本实用新型的某些实施例，显示模块300设置有第一显示区域310和第二显示区域320，第一显示区域310用于显示奖励图像，第二显示区域320用于显示惩罚图像，奖励图像和惩罚图像的颜色不同。
62.在该实施例中，第一显示区域310和第二显示区域320无重复区域，第一显示区域310位于显示模块300的左侧，第二显示区域320位于显示模块300的右侧，相对于在同一区域显示奖励图像和惩罚图像，小鼠可能无法有效区分不同的视觉刺激；但是，通过设置不同的显示区域分别显示奖励图像和惩罚图像，能够使小鼠对图像进行有效的区分，并且在视觉的刺激下，形成较好的工作记忆，能够更加有效地训练小鼠；而且，奖励图像和惩罚图像的颜色有较为明显的区别，能够提高训练效果。
63.在具体实践中，由于小鼠能够有效区分黄色和紫色，奖励图像采用黄色图像，惩罚图像采用紫色图像。
64.另外，参照图1和图2，本实用新型的某些实施例，显示模块300正对小鼠固定模块100。
65.在该实施例中，限定了显示模块300与小鼠固定模块100的位置关系，小鼠能够有效的观察显示模块300的图像，从而保证训练过程的有效进行。
66.另外，参照图1和图2，本实用新型的某些实施例，检测器600设置在小鼠固定模块100和显示模块300之间。
67.在该实施例中，限定了检测器600、小鼠固定模块100和显示模块300之间的位置关系，能够保证小鼠能够有效观察到显示模块300的图像，而且，出水模块400流出的水流经过小鼠的舔舐区域，检测器600能够有效检测到小鼠的舔舐区域，从而有效判断小鼠是的舔舐动作。
68.另外，参照图1，本实用新型的某些实施例，吹气模块500设置在小鼠固定模块100的上方。
69.在该实施例中，限定了吹气模块500和小鼠固定模块100的位置关系，使得吹气模块500吹出的气体由小鼠的上方吹出，吹到小鼠头部的上方位置，能够有效刺激小鼠，达到惩罚的效果，相对于吹到小鼠头部的其他位置，气体会吹到小鼠的脸部，容易伤害小鼠，影响训练效果。
70.另外，本实用新型的某些实施例，检测器600为光电开关，检测的精度更高，出水模块400的出水端位于光电开关的检测区间内，但是出水模块400的出水状态不会影响光电开关的检测结果。
71.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。