觸屏多功能非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物認(rèn)知功能測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于對(duì)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物進(jìn)行認(rèn)知能力測(cè)試的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在神經(jīng)生物學(xué)領(lǐng)域，經(jīng)常需要對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行行為學(xué)測(cè)試，通過(guò)讓實(shí)驗(yàn)動(dòng)物完成一定的行為學(xué)范式來(lái)對(duì)其認(rèn)知能力和腦功能進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)而揭示大腦活動(dòng)的規(guī)律。非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物，例如獼猴，作為一種高等級(jí)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，有高級(jí)復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng)，可以完成多種復(fù)雜的行為學(xué)任務(wù);通過(guò)完成這些行為學(xué)任務(wù)對(duì)其進(jìn)行高級(jí)腦功能及認(rèn)知功能評(píng)定是神經(jīng)生物學(xué)一個(gè)非常重要的研究手段。
[0003]基于神經(jīng)心理學(xué)，前人已開(kāi)發(fā)出了一套評(píng)估獼猴高級(jí)腦功能的行為學(xué)范式，結(jié)合食物獎(jiǎng)勵(lì)讓獼猴完成一系列的任務(wù)，通過(guò)評(píng)價(jià)完成任務(wù)的難度、正確率、完成順序、反應(yīng)時(shí)、間隔時(shí)間等數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)定獼猴的學(xué)習(xí)記憶、決策、推理等高級(jí)腦功能和認(rèn)知功能。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于獼猴的行為學(xué)測(cè)試大多使用如圖1所示裝置，采用基于80年代開(kāi)發(fā)的WGTA系統(tǒng)的測(cè)試方法，需要實(shí)驗(yàn)人員一對(duì)一地操作設(shè)備對(duì)獼猴進(jìn)行訓(xùn)練和測(cè)試，過(guò)程極為繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)效率低下;更不利的是訓(xùn)練與測(cè)試與操作人員密切相關(guān)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果很容易受到實(shí)驗(yàn)者影響;每次的食物獎(jiǎng)勵(lì)由實(shí)驗(yàn)人員給予，無(wú)法精確定量;不同的實(shí)驗(yàn)人員的操作過(guò)程不可能完全一致，具有人為數(shù)據(jù)誤差和重復(fù)性差等缺點(diǎn)。此外大都在猴舍直接進(jìn)行訓(xùn)練和測(cè)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(xué)測(cè)試方法，已無(wú)法滿足現(xiàn)在多獼猴、多任務(wù)、精確可重復(fù)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)要求。
[0004]最近在市場(chǎng)上出現(xiàn)一種從美國(guó)進(jìn)口的“猴子CANTAB觸屏認(rèn)知系統(tǒng)”(型號(hào)為8095型/8905型)，用于非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物的認(rèn)知測(cè)試。它具有中央控制器，刺激模塊和動(dòng)物響應(yīng)模塊，可以連接鍵盤(pán)、監(jiān)視器和鼠標(biāo)。軟件包括CANTAB測(cè)試應(yīng)用程序和基本的Whisker多媒體應(yīng)用軟件。CANTAB應(yīng)用程序包含有一連串的測(cè)試執(zhí)行功能，用戶可以直接通過(guò)觸摸屏進(jìn)行設(shè)置和操作。系統(tǒng)有食物獎(jiǎng)賞和液體獎(jiǎng)賞軟件模塊功能。80950型是對(duì)恒河猴進(jìn)行食物獎(jiǎng)賞實(shí)驗(yàn)，89051型是進(jìn)行液體獎(jiǎng)賞實(shí)驗(yàn)，二者也適用于對(duì)其他非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物進(jìn)行獎(jiǎng)賞。80951有特殊設(shè)計(jì)的吸管，通過(guò)一個(gè)帶有刻度的蠕動(dòng)栗進(jìn)行液體獎(jiǎng)賞。硬件包括:一個(gè)框架外殼保護(hù)的觸摸屏面板，一個(gè)固定響應(yīng)杠桿、食物分配器、托架。對(duì)角線響應(yīng)區(qū)域是一個(gè)防濺型帶LCD監(jiān)視器的紅外觸摸屏，旁邊是一個(gè)信號(hào)燈、帶托盤(pán)的食物分配器和一個(gè)響應(yīng)杠桿。所有組件安裝在不銹鋼箱體上。該系統(tǒng)和測(cè)試方法的不足之處在于:
[0005]1、其硬件僅是一個(gè)帶觸屏的箱狀設(shè)備，使用時(shí)須配備相應(yīng)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(yīng)的可升降移動(dòng)平臺(tái)。
[0006]2、是通過(guò)投食來(lái)給予獼猴獎(jiǎng)勵(lì)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(dòng)投食系統(tǒng)會(huì)發(fā)生故障，而投食食物的制作難度較大，費(fèi)用高(售價(jià)約為2800元人民幣/千克)。
[0007]3、缺少一些實(shí)用功能，例如給水系統(tǒng)不能調(diào)整位置，沒(méi)有防止獼猴誤觸觸摸屏的設(shè)計(jì)，沒(méi)有對(duì)被試動(dòng)物進(jìn)行監(jiān)視的攝像頭等。
[0008]4、價(jià)格昂貴，要15到20萬(wàn)人民幣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種觸屏多功能非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物認(rèn)知功能測(cè)試方法，該方法和現(xiàn)有技術(shù)相比，不但能基于現(xiàn)代電腦技術(shù)靈活、方便、智能、高效、精準(zhǔn)地進(jìn)行非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物學(xué)訓(xùn)練及測(cè)試，而且不需要另配備相應(yīng)的猴籠，實(shí)用功能多、購(gòu)置成本和使用成本低。
[0010]本發(fā)明方法為:
[0011 ] (I)所用裝置包括一測(cè)試籠和一轉(zhuǎn)移籠；
[0012]測(cè)試籠的結(jié)構(gòu)是籠內(nèi)設(shè)可前后移動(dòng)并鎖固的紅外感應(yīng)觸摸屏，觸摸屏的觸摸面朝向籠內(nèi)，觸摸面前方設(shè)可上下移動(dòng)后鎖固的給水嘴，籠的柵格狀底面下方設(shè)可從籠側(cè)立面推入和拉出的接糞盤(pán)，籠的頂面設(shè)透明觀察窗口和緊固有攝像頭的可移動(dòng)攝像頭架，籠的前立面設(shè)一可從籠側(cè)面推入和拉出的測(cè)試籠門(mén)；
[0013]轉(zhuǎn)移籠帶有小輪和觀察窗口，轉(zhuǎn)移籠前立面為一道開(kāi)啟后能與測(cè)試籠門(mén)對(duì)接的推拉式轉(zhuǎn)移籠門(mén)；
[0014](2)用轉(zhuǎn)移籠將飼養(yǎng)在生活籠內(nèi)的猴子轉(zhuǎn)運(yùn)至測(cè)試籠，由轉(zhuǎn)運(yùn)籠的觀察窗口觀察轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中猴的情況，轉(zhuǎn)運(yùn)到位后，將轉(zhuǎn)移籠門(mén)與測(cè)試籠門(mén)對(duì)接，抽開(kāi)轉(zhuǎn)移籠門(mén)和測(cè)試籠門(mén)，猴子進(jìn)入測(cè)試籠后，插閉測(cè)試籠門(mén)，讓猴在自然坐立的姿態(tài)下完成任務(wù)和得到飲水獎(jiǎng)勵(lì)，通過(guò)電腦控制精確推動(dòng)裝有飲水或果汁的注射器，定量給予猴子飲水或果汁獎(jiǎng)勵(lì)，當(dāng)猴子正確完成觸屏任務(wù)且后，從給水嘴喝到清水或果汁，由攝像頭通過(guò)測(cè)試籠的觀察窗口遠(yuǎn)程觀察猴的測(cè)試情況，移動(dòng)攝像頭調(diào)整監(jiān)視畫(huà)面；
[0015](3)給水嘴距離測(cè)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(guān)系按下式確定:Y = 0.4661X+(26?30)，計(jì)量單位為毫米。
[0016]用于本發(fā)明方法的電腦應(yīng)用程序和多媒體應(yīng)用軟件為現(xiàn)有技術(shù)，為本專業(yè)普通技術(shù)人員所知曉。
[0017]本發(fā)明的有益效果:能基于現(xiàn)代電腦技術(shù)靈活、方便、智能、高效、精準(zhǔn)地進(jìn)行非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物學(xué)訓(xùn)練及測(cè)試，不需要另配備相應(yīng)的猴籠，裝置購(gòu)置成本和使用成本低。具體說(shuō)，本發(fā)明方法具有以下特點(diǎn):
[0018]1、所用裝置占地面積不超過(guò)3平方米，節(jié)省空間。
[0019]2、測(cè)試時(shí)可按公式調(diào)整位置以適應(yīng)不同情況的猴子，測(cè)試結(jié)果可靠;通過(guò)電腦控制測(cè)試，每次測(cè)試的條件和獎(jiǎng)勵(lì)嚴(yán)格定量，大大減少了人為誤差和干擾，效率得到極大提尚O
[0020]3、遠(yuǎn)程操控和監(jiān)視，一個(gè)工作人員可以操作多臺(tái)設(shè)備。
[0021]4、操作步驟簡(jiǎn)單，裝置易于維護(hù)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為實(shí)施例1所用測(cè)試籠與轉(zhuǎn)移籠對(duì)接時(shí)的透視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為實(shí)施例1所用裝置的外觀立體示意圖。
[0024]圖3為實(shí)施例1所用測(cè)試籠的主視示意圖。
[0025]圖4為實(shí)施例1中所用測(cè)試籠給水嘴、給水嘴軌道和給水嘴橫梁聯(lián)接結(jié)構(gòu)立體示意圖。
[0026]圖5為實(shí)施例2所用裝置中的給水裝置在觸屏測(cè)試籠內(nèi)的位置立體示意圖。
[0027]圖6為實(shí)施例2所用裝置中的給水裝置的立體示意圖(圖中未畫(huà)出給水桿和給水嘴)。
【具體實(shí)施方式】
[0028]實(shí)施例1:見(jiàn)圖1?圖4。所用裝置包括一測(cè)試籠I和一轉(zhuǎn)移籠2。
[0029]測(cè)試籠I底部設(shè)有縱向的后立面軌道(圖中未畫(huà)出)，可前后移動(dòng)并鎖固位置的不銹鋼鋼板后立面3安裝于該后立面軌道上，后立面上開(kāi)方形口，口內(nèi)緊固有一與電腦電聯(lián)接的17寸紅外感應(yīng)觸摸屏4，觸摸屏4的觸摸面朝向測(cè)試籠I的內(nèi)部。測(cè)試籠I的頂面設(shè)有有機(jī)玻璃觀察窗口 5和可讓監(jiān)視攝像頭(圖中未畫(huà)出)移動(dòng)的攝像頭架6。給水裝置包括有做為注射器推桿動(dòng)力的步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的電子控制器、進(jìn)水管18、連接給水嘴7和注射器出口的