声音位置联合学习的自动化训练系统的制作方法

本实用新型属于动物行为学、行为药理学及神经电生理学实验领域，具体涉及声音位置联合学习的自动化训练系统，可用于自动训练实验动物进行声音位置联合学习。

背景技术：

联合型学习是学习建立两种因素的联合关系，是高等动物的一种重要的学习方式。对声音与位置联合关系的学习就是一种联合型学习，研究动物的声音位置联合学习在动物行为学、行为药理学、神经电生理学实验领域有重要的科研价值。

以往研究声音位置联合学习时，常采用人工训练方法，例如：实验者用挡板挡住训练箱（如Y迷宫、T迷宫）内的实验动物（如大鼠、小鼠），播放声音，移走挡板释放实验动物，等待实验动物做出位置选择，给予实验动物奖励，记录实验数据等。可见，人工训练时，实验者的工作量繁重，而且干扰实验动物，影响实验结果的准确性。另外，在实验动物进行联合型学习时，对实验动物开展神经电生理实验是研究神经机理的重要手段。然而，人工训练实验动物进行声音位置联合学习时，实验者对实验动物的认知与行为造成严重干扰，影响神经电信号记录的准确性。因此，研制一种实现声音位置联合学习的自动化训练系统，是减轻实验者工作量、保障实验过程客观性、保障实验结果准确性的必然要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种声音位置联合学习的自动化训练系统，以实现自动化训练实验动物对声音位置联合关系的学习与记忆，减轻实验者工作量，保障实验过程客观性，保障实验结果准确性。

本实用新型所述的声音位置联合学习的自动化训练系统，包括训练箱、电动门单元、位置探测单元、奖励单元、声音播放单元、控制单元。

所述训练箱为上方开口的Y型箱体，由一条主臂和左右两条副臂构成。训练箱的主臂末端为实验动物的起始位置，左右两条副臂末端为实验动物的选择位置。

所述电动门单元位于训练箱的主臂中部，为电机驱动的两扇侧拉式电动门。

所述位置探测单元由成对的红外线发射管和红外线接收管构成，分布于训练箱靠近底板的位置，总共10对红外线发射、接收管，其中两条副臂各2对，主臂4对，每一扇电动门各1对。位置探测单元用于探测实验动物在训练箱中的位置，以及探测电动门的位置。

所述奖励单元由电磁阀和给水管构成，位于训练箱的左右两条副臂的末端，用于给实验动物提供水奖励。

所述声音播放单元由两个音箱构成，对称分布于主臂左右，用于播放声音信号。

所述控制单元由计算机、PCI接口数据采集卡、控制电路构成，计算机通过数据采集卡与控制电路连接，控制电路与训练箱及其他单元连接。控制单元用于实现训练系统的自动化。

本实用新型的有益效果是：系统自动化运行，实现自动化训练实验动物对声音位置联合关系的学习与记忆，实用性强，性能可靠，可减轻实验者工作量，保障实验过程客观性，保障实验结果准确性。该系统可用于动物行为学、行为药理学以及神经电生理学等实验领域，拓展相关研究的实验方法。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电动门示意图。

在图中，1.训练箱；2.电动门；3.红外线发射管；4.红外线接收管；5.电磁阀；6.给水管；7.音箱；8.门框；9.控制单元；10.电动门门板；11.电动门滑轮；12.牵引线滑轮；13.牵引线；14.配重铁块；15.电机。

具体实施方式

下面结合附图1和2对本实用新型做进一步说明。

声音位置联合学习的自动化训练系统，包括训练箱、电动门单元、位置探测单元、奖励单元、声音播放单元、控制单元。

训练箱（1）为上方开口的Y型箱体，由一条主臂和左右两条副臂构成。主臂长度为120厘米，两条副臂长度为50厘米。主臂分为两段，下半段宽，上半段窄，其中下半段宽度为30厘米，上半段宽度为15厘米。箱体侧壁高度为40厘米。训练箱由铁架支撑，距离地面1米。训练箱的主臂末端为实验动物的起始位置，左右两条副臂末端为实验动物的选择位置。

电动门单元为两扇侧拉式电动门，位于训练箱主臂中间的门框（8）内。每一扇电动门门板（10）的宽度为30厘米，高度为40厘米。每一扇电动门门板（10）的上下沿分别有三个滑轮（11），用于减少电动门开闭的阻力。电动门门板（10）的一个下角通过牵引线（13）和电机（15）相连，另一个下角通过牵引线（13）和配重铁块（14）相连。电动门通过电机（15）和配重铁块（14）的牵引力实现打开或闭合。牵引线滑轮（12）用于减少牵引时的阻力。

位置探测单元由成对的红外线发射管（3）和红外线接收管（4）构成，分布于训练箱靠近底板的2厘米的位置。总共10对红外线发射、接收管，其中两条副臂各2对，主臂4对，每一扇电动门各1对。位置探测单元用于探测实验动物在训练箱中的位置，以及探测电动门的位置。

奖励单元由电磁阀（5）和给水管（6）构成，位于训练箱的左右两条副臂的末端，电磁阀（5）打开时，给水管（6）出水，用于给实验动物提供水奖励。

声音播放单元由两个音箱（7）构成，音箱（7）被支撑于距离地面1米高的位置，对称分布于主臂左右，用于播放声音信号。

控制单元（9）由计算机、PCI接口数据采集卡、控制电路构成。计算机通过数据采集卡与控制电路连接，控制电路与训练箱及其他单元连接。控制单元用于实现训练系统的自动化。

以下举例介绍本实用新型的工作流程，以大鼠和学习规则“声音A-选左臂，声音B-选右臂”为例，大鼠在训练前禁水两天，以保障大鼠有强烈的动机在训练箱中重复训练。

1. 将大鼠放置于训练箱主臂末端，此位置为起始位置，电动门处于关闭状态。

2. 大鼠到达电动门前，声音播放单元按随机规则播放声音A或声音B。

3. 声音播放结束后，电动门立即打开，大鼠穿过电动门到达三臂交叉口的位置。

4. 播放A声音后，如果大鼠首先选择进入左副臂，那么奖励单元通过打开电磁阀给予大鼠水作为奖励；如果大鼠首先选择进入右副臂，那么无奖励。

5. 播放B声音后，如果大鼠首先选择进入右副臂，那么奖励单元通过打开电磁阀给予大鼠水作为奖励；如果大鼠首先选择进入左副臂，那么无奖励。

6. 大鼠饮用奖励后，返回到主臂的末端，电动门立即关闭。

7. 大鼠重复以上训练过程。