實驗鼠溫度性位置偏愛行為的自動跟蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及實驗鼠溫度性位置偏愛行為的自動跟蹤方法，至少包括：實驗鼠溫度刺激通道，實驗鼠溫度刺激通道被分割成不同溫度區(qū)，不同溫度區(qū)有加溫板和加溫板溫度傳感器，不同溫度區(qū)的溫度區(qū)分界線左右感應(yīng)條，加溫板通過加熱控制電路與處理單元電連接，處理單元通過信號線與加溫板溫度傳感器、分界線右感應(yīng)條、分界線左感應(yīng)條分別電連接；處理單元通過人機接口將不同溫度區(qū)設(shè)定在某一溫度點上，處理單元通過加熱控制電路控制加熱，使對應(yīng)的溫度區(qū)溫度控制在需要的溫度場；不同溫度區(qū)的溫度區(qū)分界線通過分界線右感應(yīng)條和分界線左感應(yīng)條分辨出實驗鼠通過時的方向，并通過記錄時間給出實驗鼠在不同時間所在溫度區(qū)的時間，進一步了解實驗鼠的溫度偏好行為。
【專利說明】實驗鼠溫度性位置偏愛行為的自動跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)動物實驗行為學(xué)自動觀察方法，具體涉及實驗鼠溫度性位置偏愛行為的自動跟蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]疼痛是一種與潛在和實際組織損傷相關(guān)的不愉快的感覺和情感經(jīng)歷。在生理情況下動物受到傷害性刺激時，通常會即刻產(chǎn)生快速的躲避或防御性反應(yīng)行為，稱為急性痛反應(yīng)。慢性痛模型和痛行為學(xué)檢測方法。也有人把慢性疼痛比喻為一種不死的癌癥。慢性痛患者表現(xiàn)為自發(fā)痛(spontaneous pain),痛覺過敏(hyperalgesia)和觸誘發(fā)痛(allodynia,又稱異常性疼痛)。自發(fā)痛又稱持續(xù)性痛(ongoing pain),是指無刺激作用機體所表現(xiàn)出來的疼痛，其疼痛性質(zhì)也多種多樣，如燒灼，電擊樣或鈍痛等。痛覺過敏包括機械和熱痛覺過敏。機械痛覺過敏通常指引起輕微刺痛的機械性刺激引起的強烈持續(xù)性痛覺，即是說對機械痛刺激的反應(yīng)強度明顯增大。而熱痛覺過敏是受累皮膚的熱痛閾值顯著降低或者熱痛反應(yīng)程度顯著增強。異常性疼痛是指原先的非痛機械、冷和熱刺激，如觸摸、輕壓等，卻可以引起明確的疼痛反應(yīng)。其中這種非痛刺激誘發(fā)的疼痛是帶狀皰疹后神經(jīng)病理性痛和戰(zhàn)傷后灼性痛的顯著癥狀【1】。目前關(guān)于異常性疼痛(allodynia)研究主要集中于機械刺激所產(chǎn)生的觸誘發(fā)痛【2】，而對溫度(熱或者冷)刺激引起的異常疼痛缺乏研究，主要原因之一是缺乏檢測溫度性異常疼痛的有效手段。
[0003]檢測溫度性異常疼痛的問題和難點是如何選擇到合適的非痛性溫度刺激區(qū)間和客觀地觀察動物對不同溫度的感受。傳統(tǒng)的冷、熱板檢測方法僅能檢測動物對單一溫度刺激的反應(yīng)，很難觀察動物對不同溫度產(chǎn)生敏感性降低的溫度區(qū)間。傳統(tǒng)的動物冷刺激異常痛覺的測定，是采用丙酮實驗，但是不以準(zhǔn)確測量動物滴加丙酮后局部皮膚溫度【3】。最近有研究表明，采用計算機設(shè)計動態(tài)改變冷熱板溫度和利用不同的溫度板(固定溫度)觀察動物對溫度板的偏好行為來檢測動物的溫度性(冷和熱刺激)的異常痛覺的改變【5，6】。他們的方法如下:將大鼠置于溫度逃跑系統(tǒng)((Polyscience circulating bath model 9105公司，美國)中一測試之前要接受進行至少4天的訓(xùn)練，在訓(xùn)練中，前兩次的底板溫度設(shè)置在38°C，后兩次訓(xùn)練的底板溫度分別設(shè)置在20°C和40°C —溫度偏好試驗時間持續(xù)300s，測試的刺激溫度設(shè)定在15°C和45°C。小鼠的四只足全部進入另一隔室就認定完成一次穿梭?？咳藖碛涗浲Ａ?5 °C —側(cè)的總時間以及在兩個隔室之間的穿梭次數(shù)。
[0004]這種測量方法存的缺陷:①僅測量動物對兩個溫度(15和45°C )刺激的反應(yīng)
觀察過程中實驗人員需要通過實時記錄時間和在兩個隔室之間的穿梭次數(shù)，這樣就會增加很多額外的工作量而且引入了另一個主觀測量誤差因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種實驗鼠溫度性位置偏愛行為的自動跟蹤方法，以便對大、小鼠溫度性位置偏愛行為分析自動化，減輕實驗人員的負擔(dān)；為研究慢性痛大鼠和小鼠溫度性位置偏愛行為提供可靠數(shù)據(jù)，并可以廣泛應(yīng)用于臨床藥物的篩選。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，實驗鼠溫度性位置偏愛行為的自動跟蹤方法，其特征是:至少包括:實驗鼠溫度刺激通道，實驗鼠溫度刺激通道被分割成不同溫度區(qū)，不同溫度區(qū)有加溫板和加溫板溫度傳感器，不同溫度區(qū)的溫度區(qū)分界線左右感應(yīng)條，加溫板通過加熱控制電路與處理單元電連接，處理單元通過信號線與加溫板溫度傳感器、分界線右感應(yīng)條、分界線左感應(yīng)條分別電連接；處理單元通過人機接口將不同溫度區(qū)設(shè)定在某一溫度點上，處理單元通過加熱控制電路控制加熱，使對應(yīng)的溫度區(qū)溫度控制在需要的溫度場；不同溫度區(qū)的溫度區(qū)分界線通過分界線右感應(yīng)條和分界線左感應(yīng)條分辨出實驗鼠通過時的方向，重而確認實驗鼠所在的溫度區(qū)，并通過記錄時間給出實驗鼠在不同時間所在溫度區(qū)的時間，進一步了解實驗鼠的溫度偏好行為。
[0007]所述的加溫板是通過在加溫板內(nèi)層均勻盤繞電阻絲，通過控制通過電阻絲的電流實現(xiàn)溫度區(qū)的溫度控制。
[0008]所述的分界線右感應(yīng)條和分界線左感應(yīng)條采用電容感應(yīng)傳感器，實驗鼠通過分界線右感應(yīng)條和分界線左感應(yīng)條時，分界線右感應(yīng)條和分界線左感應(yīng)條會產(chǎn)生電信號；通過分界線右感應(yīng)條和分界線左感應(yīng)條感應(yīng)時間的先后時序確定實驗鼠所在的溫度區(qū)。
[0009]所述的處理單元包括:處理器、多通道溫度測量單元、多通道溫度區(qū)分界線檢測單元和多通道溫控單元、存貯器和USB接口 ；多通道溫度測量單元、多通道溫度區(qū)分界線檢測單元和多通道溫控單元、存貯器和USBR接口分別與處理器通過接口電連接；在實驗鼠溫度刺激通道的第一溫度區(qū)、第二溫度區(qū)、第三溫度區(qū)、第四溫度區(qū)分別有加溫板溫度傳感器，加溫板溫度傳感器進入多 通道溫度測量單元后，由多通道溫度測量單元進行溫度采集和數(shù)字化，然后通過接口傳送給處理器處理；在實驗鼠溫度刺激通道的第一溫度區(qū)、第二溫度區(qū)、第三溫度區(qū)、第四溫度區(qū)之間有溫度區(qū)分界線，溫度區(qū)分界線前后有分界線左感應(yīng)條和分界線右感應(yīng)條，通過多通道溫度區(qū)分界線檢測單元對分界線左感應(yīng)條和分界線右感應(yīng)條進行循環(huán)檢測，當(dāng)有實驗鼠通過，多通道溫度區(qū)分界線檢測單元將檢測結(jié)果送處理器進行處理；USB接口用于與上位機計算顯示單元串口連接，通過計算顯示單元進行參數(shù)設(shè)定和控制設(shè)定，設(shè)定參數(shù)通過USB接口輸入到存貯器，存貯器采用24cl6 ;處理器采用ARM7或帶AD單片機。
[0010]所述的多通道溫控單元采用熱阻絲盤繞在刺激通道層，第一溫度區(qū)、第二溫度區(qū)、第三溫度區(qū)、第四溫度區(qū)分別有獨立的熱阻絲，熱阻絲由繼電器控制220V工作。
[0011]本發(fā)明的原理及特點是:將大鼠置于兩室溫度逃跑系統(tǒng)中一測試之前要接受進行至少4天的訓(xùn)練，在訓(xùn)練中，兩室底板溫度分別均設(shè)置在20°C—溫度偏好試驗時間持續(xù)600s，測試的刺激溫度設(shè)定在20和25°C，25和30°C，30和35°C，35和40°C，40和45°C。小鼠的四只足全部進入另一隔室就認定完成一次穿梭。記錄停留每一側(cè)的總時間。由于該系統(tǒng)能夠動態(tài)實時檢測大、小鼠溫度性位置偏愛行為，可以廣泛應(yīng)用于中樞和外周感覺系統(tǒng)功能研究領(lǐng)域、慢性痛溫度性位置偏愛行為監(jiān)測以及臨床藥物的篩選。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合實施例附圖對本發(fā)明作進一步說明:圖1是本發(fā)明實施例原理圖；
圖2是處理單元原理框圖。
[0013]圖中，1、第一溫度區(qū)；2、第二溫度區(qū)；3、第三溫度區(qū)；4、第四溫度區(qū)；5、實驗鼠溫度刺激通道；6、刺激通道層；7、處理單元；8、計算顯示單元；9、支撐座；10、加溫板；11、加溫板溫度傳感器；12、溫度區(qū)分界線；13、分界線右感應(yīng)條；14、分界線左感應(yīng)條；15、實驗鼠。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
如圖1所示，實驗鼠溫度性位置偏愛行為自動跟蹤方法，包括:實驗鼠溫度刺激通道5，實驗鼠溫度刺激通道5被分割成4個溫度區(qū)，4個溫度區(qū)都有加溫板10和加溫板溫度傳感器11，4個溫度區(qū)的溫度區(qū)分界線12左右有感應(yīng)條，加溫板10通過加熱控制電路101與處理單元7電連接，處理單元7通過信號線與加溫板溫度傳感器11、分界線右感應(yīng)條13、分界線左感應(yīng)條14分別電連接；處理單元7通過人機接口 102將不同溫度區(qū)設(shè)定在某一溫度點上，處理單元7通過加熱控制電路101控制加熱，使對應(yīng)的溫度區(qū)溫度控制在需要的溫度場；4個溫度區(qū)的溫度區(qū)分界線12左右的感應(yīng)條能分辨出實驗鼠15通過時的方向，重而確認實驗鼠15所在的溫度區(qū)， 并通過記錄時間給出實驗鼠15在不同時間所在溫度區(qū)的時間，進一步了解實驗鼠15的溫度偏好行為。
[0015]加溫板10是通過在加溫板10內(nèi)層均勻盤繞電阻絲，通過控制通過電阻絲的電流實現(xiàn)溫度區(qū)的溫度控制。
[0016]感應(yīng)條采用電容感應(yīng)傳感器，實驗鼠15通過感應(yīng)條時，感應(yīng)條會產(chǎn)生電信號，通過分界線右感應(yīng)條13和分界線左感應(yīng)條14感應(yīng)時間的先后時序確定實驗鼠15所在的溫度區(qū)。
[0017]如圖2所示，處理單元7包括:處理器701、多通道溫度測量單元702、多通道溫度區(qū)分界線檢測單元703和多通道溫控單元704、存貯器705和USB接口 706 ;多通道溫度測量單元702、多通道溫度區(qū)分界線檢測單元703和多通道溫控單元704、存貯器705和USBR接口 706分別與處理器701通過接口電連接；在實驗鼠溫度刺激通道5的第一溫度區(qū)1、第二溫度區(qū)2、第三溫度區(qū)3、第四溫度區(qū)4分別有、加溫板溫度傳感器11 (T1、T2、T3、T4)，加溫板溫度傳感器11 (Tl、Τ2、Τ3、Τ4)進入多通道溫度測量單元702后，由多通道溫度測量單元702進行溫度采集和數(shù)字化，然后通過接口傳送給處理器701處理。在實驗鼠溫度刺激通道5的第一溫度區(qū)1、第二溫度區(qū)2、第三溫度區(qū)3、第四溫度區(qū)4之間有溫度區(qū)分界線12，溫度區(qū)分界線12前后有分界線左感應(yīng)條14和分界線右感應(yīng)條13 (共有6條感應(yīng)條)6條感應(yīng)條通過多通道溫度區(qū)分界線檢測單元703進行循環(huán)檢測，如有實驗鼠15通過，多通道溫度區(qū)分界線檢測單元703將檢測結(jié)果送處理器701進行處理。USB接口 706用于與上位機計算顯示單元8串口連接，通過計算顯示單元8進行參數(shù)設(shè)定和控制設(shè)定，如溫度區(qū)溫度設(shè)定，報警設(shè)定。設(shè)定參數(shù)通過USB接口 706輸入到存貯器705，存貯器705采用24c 16。處理器采用ARM7或帶AD單片機。
[0018]多通道溫控單元704采用熱阻絲盤繞在刺激通道層6，第一溫度區(qū)1、第二溫度區(qū)
2、第三溫度區(qū)3、第四溫度區(qū)4分別有獨立的熱阻絲Rl、R2、R3、R4，熱阻絲由繼電器控制220V工作。
[0019]將大鼠置于實驗鼠溫度刺激通道5中一測試之前要接受進行至少4天的訓(xùn)練，在訓(xùn)練中，第一溫度區(qū)1、第二溫度區(qū)2、第三溫度區(qū)3、第四溫度區(qū)4的加溫板10溫度分別均設(shè)置在20°C— 25°C溫度偏好試驗時間持續(xù)600s，測試的刺激溫度設(shè)定在20和25°C，25和30°C，30和35°C，35和40°C。然后將第一溫度區(qū)I溫度設(shè)置在20和25°C，將第二溫度區(qū)2溫度設(shè)置25和30°C，第三溫度區(qū)3溫度設(shè)置在30和35°C，第四溫度區(qū)4溫度設(shè)置在35和40°C。將實驗鼠15放置在實驗鼠溫度刺激通道5中，觀測溫度偏好試驗結(jié)果。
[0020]實施例2
實驗鼠溫度性位置偏愛行為的自動跟蹤方法，包括:實驗鼠溫度刺激通道5，實驗鼠溫度刺激通道5被分割成2個溫度區(qū)，2個溫度區(qū)都有加溫板10和加溫板溫度傳感器11，2個溫度區(qū)的溫度區(qū)分界線12左右有感應(yīng)條，加溫板10通過加熱控制電路101與處理單元7電連接，處理單元7通過信號線與加溫板溫度傳感器11、分界線右感應(yīng)條13、分界線左感應(yīng)條14分別電連接；處理單元7通過人機接口 102將不同溫度區(qū)設(shè)定在某一溫度點上，處理單元7通過加熱控制電路101控制加熱，使對應(yīng)的溫度區(qū)溫度控制在需要的溫度場；2個溫度區(qū)的溫度區(qū)分界線12左右的感應(yīng)條能分辨出實驗鼠15通過時的方向，重而確認實驗鼠15所在的溫度區(qū)，并通過記錄時間給出實驗鼠15在不同時間所在溫度區(qū)的時間，進一步了解實驗鼠15的溫度偏好。
[0021]與實施例1不同的是實施例2實驗鼠溫度刺激通道5被分割成2個溫度區(qū)。
[0022]實施例3
實驗鼠溫度性位置偏愛行為的自動跟蹤方法，包括:實驗鼠溫度刺激通道5，實驗鼠溫度刺激通道5被分割成3個溫度區(qū)，3個溫度區(qū)都有加溫板10和加溫板溫度傳感器11，3個溫度區(qū)的溫度區(qū)分界線12左右有感應(yīng)條，加溫板10通過加熱控制電路101與處理單元7電連接，處理單元7通過信號線與加溫板溫度傳感器11、分界線右感應(yīng)條13、分界線左感應(yīng)條14分別電連接；處理單元7通過人機接口 102將不同溫度區(qū)設(shè)定在某一溫度點上，處理單元7通過加熱控制電路101控制加熱，使對應(yīng)的溫度區(qū)溫度控制在需要的溫度場；3個溫度區(qū)的溫度區(qū)分界線12左右的感應(yīng)條能分辨出實驗鼠15通過時的方向，重而確認實驗鼠15所在的溫度區(qū)，并通過記錄時間給出實驗鼠15在不同時間所在溫度區(qū)的時間，進一步了解實驗鼠15的溫度偏好。
[0023]與實施例1和實施例2不同的是實施例3實驗鼠溫度刺激通道5被分割成3個溫度區(qū)。實驗鼠溫度刺激通道5被分割成2-4個溫度區(qū)，可以根據(jù)具體實驗內(nèi)容決定。
[0024]本發(fā)明中加熱控制電路701采用單片機或arm7處理器，分界線檢測單元703和多通道溫度測量單元702采用多路模擬開關(guān)電路，通過單片機或arm7處理器對多路模擬開關(guān)電路進行選擇，對每一路溫度傳感器和分界線右感應(yīng)條13、分界線左感應(yīng)條14進行循環(huán)檢測。
【權(quán)利要求】
1.實驗鼠溫度性位置偏愛行為的自動跟蹤方法，其特征是:至少包括:實驗鼠溫度刺激通道(5)，實驗鼠溫度刺激通道(5)被分割成不同溫度區(qū)，不同溫度區(qū)有加溫板(10)和加溫板溫度傳感器(11)，不同溫度區(qū)的溫度區(qū)分界線(12)左右感應(yīng)條，加溫板(10)通過加熱控制電路(101)與處理單元(7)電連接，處理單元(7)通過信號線與加溫板溫度傳感器(11)、分界線右感應(yīng)條(13)、分界線左感應(yīng)條(14)分別電連接；處理單元(7)通過人機接口(102)將不同溫度區(qū)設(shè)定在某一溫度點上，處理單元(7)通過加熱控制電路(101)控制加熱，使對應(yīng)的溫度區(qū)溫度控制在需要的溫度場；不同溫度區(qū)的溫度區(qū)分界線(12)通過分界線右感應(yīng)條(13)和分界線左感應(yīng)條(14)分辨出實驗鼠(15)通過時的方向，重而確認實驗鼠(15)所在的溫度區(qū)，并通過記錄時間給出實驗鼠(15)在不同時間所在溫度區(qū)的時間，進一步了解實驗鼠(15)的溫度偏好。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗鼠溫度性位置偏愛行為的自動跟蹤方法，其特征是:所述的加溫板(10)是通過在加溫板(10)內(nèi)層均勻盤繞電阻絲，通過控制通過電阻絲的電流實現(xiàn)溫度區(qū)的溫度控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗鼠溫度性位置偏愛行為的自動跟蹤方法，其特征是:所述的分界線右感應(yīng)條(13)和分界線左感應(yīng)條(14)采用電容感應(yīng)傳感器，實驗鼠(15)通過分界線右感應(yīng)條(13)和分界線左感應(yīng)條(14)時，分界線右感應(yīng)條(13)和分界線左感應(yīng)條(14)會產(chǎn)生電信號；通過分界線右感應(yīng)條(13)和分界線左感應(yīng)條(14)感應(yīng)時間的先后時序確定實驗鼠(15)所在的溫度區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗鼠溫度性位置偏愛行為的自動跟蹤方法，其特征是:所述的處理單元(7)包括:處理器(701)、多通道溫度測量單元(702)、多通道溫度區(qū)分界線檢測單元(703)和多通道溫控單元(704)、存貯器(705)和USB接口(706);多通道溫度測量單元(702)、多通道溫度區(qū)分界線檢測單元(703)和多通道溫控單元(704)、存貯器(705)和USBR接口(706)分別與處理器(701)通過接口電連接；在實驗鼠溫度刺激通道(5)的第一溫度區(qū)(I)、第二溫度區(qū) (2)、第三溫度區(qū)(3)、第四溫度區(qū)(4)分別有加溫板溫度傳感器(11)，加溫板溫度傳感器(11)進入多通道溫度測量單元(702 )后，由多通道溫度測量單元(702)進行溫度采集和數(shù)字化，然后通過接口傳送給處理器(701)處理；在實驗鼠溫度刺激通道(5)的第一溫度區(qū)(I)、第二溫度區(qū)(2)、第三溫度區(qū)(3)、第四溫度區(qū)(4)之間有溫度區(qū)分界線(12)，溫度區(qū)分界線(12)前后有分界線左感應(yīng)條(14)和分界線右感應(yīng)條(13)，通過多通道溫度區(qū)分界線檢測單元(703)對分界線左感應(yīng)條(14)和分界線右感應(yīng)條(13)進行循環(huán)檢測，當(dāng)有實驗鼠(15)通過，多通道溫度區(qū)分界線檢測單元(703)將檢測結(jié)果送處理器(701)進行處理；USB接口(706)用于與上位機計算顯示單元(8)串口連接，通過計算顯示單元(8)進行參數(shù)設(shè)定和控制設(shè)定，設(shè)定參數(shù)通過USB接口(706)輸入到存貯器(705)，存貯器(705)采用24c 16 ;處理器采用ARM7或帶AD單片機。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實驗鼠溫度性位置偏愛行為的自動跟蹤方法，其特征是:所述的多通道溫控單元(704)采用熱阻絲盤繞在刺激通道層(6)，第一溫度區(qū)(I)、第二溫度區(qū)(2)、第三溫度區(qū)(3)、第四溫度區(qū)(4)分別有獨立的熱阻絲(Rl、R2、R3、R4)，熱阻絲由繼電器控制220V工作。
【文檔編號】A01K29/00GK103749332SQ201410008191
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】徐暉, 韓勇, 韓文娟, 趙歡, 張明 申請人:中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)