本發(fā)明涉及動物行為學(xué)測試，尤其涉及一種動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)、動物認(rèn)知訓(xùn)練方法及虛擬裝置。

背景技術(shù)：

1、動物，例如非人靈長類動物(nhp)是生物醫(yī)學(xué)研究中最佳的動物模型。在生物醫(yī)學(xué)研究中，對清醒的nhp進(jìn)行實(shí)驗(yàn)通常需要對動物在特定的實(shí)驗(yàn)空間進(jìn)行較長時(shí)間的行為訓(xùn)練。通過讓nhp完成一系列行為學(xué)范式，評估nhp在不同任務(wù)中的表現(xiàn)，研究者可以深入了解大腦神經(jīng)回路的功能和連接，揭示其在認(rèn)知行為背后的神經(jīng)機(jī)制。

2、然而，當(dāng)前的測試方法通常是在脫離nhp群體的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行，這種實(shí)驗(yàn)方法不能很好地反映動物在自然環(huán)境中的自主行為和反應(yīng)。

3、因此，尋找一種能夠克服nhp行為學(xué)訓(xùn)練在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中無法反映動物的自主行為的動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)成為研究熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)、動物認(rèn)知訓(xùn)練方法及虛擬裝置，實(shí)現(xiàn)了能夠真實(shí)反映動物在自然環(huán)境下的自主行為，為提高認(rèn)知行為背后的神經(jīng)機(jī)制的研究準(zhǔn)確性打下基礎(chǔ)。

2、本發(fā)明提供一種動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，所述動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)包括：上位控制機(jī)，與下位執(zhí)行機(jī)通訊連接，設(shè)置于遠(yuǎn)離動物飼養(yǎng)室的目標(biāo)地，用于向所述下位執(zhí)行機(jī)下發(fā)訓(xùn)練指令，其中，所述訓(xùn)練指令為用于對待訓(xùn)練動物進(jìn)行訓(xùn)練的訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)指令；下位執(zhí)行機(jī)，設(shè)置于所述動物飼養(yǎng)室的靠近待訓(xùn)練動物處，用于在接收到所述訓(xùn)練指令的情況下啟動訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)，并基于所述待訓(xùn)練動物在所述訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)過程中執(zhí)行的訓(xùn)練動作是否與預(yù)設(shè)訓(xùn)練動作相匹配，確定是否為所述待訓(xùn)練動物進(jìn)行動作獎勵。

3、根據(jù)本發(fā)明提供的一種動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，所述下位執(zhí)行機(jī)包括：控制模塊，用于在接收到所述訓(xùn)練指令的情況下，控制顯示觸控模塊在顯示界面上顯示所述訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)；顯示觸控模塊，用于在顯示所述訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)的情況下，采集所述待訓(xùn)練動物在所述顯示界面的觸控位置信息，并將所述觸控位置信息發(fā)送至所述控制模塊，以使所述控制模塊基于所述觸控位置信息判斷所述待訓(xùn)練動物執(zhí)行的訓(xùn)練動作是否與預(yù)設(shè)訓(xùn)練動作相匹配；獎勵模塊，用于在接收到所述控制模塊下發(fā)獎勵指令的情況下，為所述待訓(xùn)練動物分配獎勵品，其中，所述控制模塊在判斷出所述待訓(xùn)練動物執(zhí)行的訓(xùn)練動作與預(yù)設(shè)訓(xùn)練動作相匹配的情況下，向所述獎勵模塊下發(fā)所述獎勵指令。

4、根據(jù)本發(fā)明提供的一種動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，所述獎勵模塊包括：電磁閥，與出水管相連接，用于在接收到獎勵指令的情況下進(jìn)行開通處理，并在開通的狀態(tài)下控制所述出水管出水；出水管，所述出水管流出的水作為所述待訓(xùn)練動物的獎勵品。

5、根據(jù)本發(fā)明提供的一種動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，所述獎勵模塊包括：電動倉門，與水果倉相連接，用于在接收到獎勵指令的情況下進(jìn)行開通處理，并在開通的狀態(tài)下控制所述水果倉釋放水果；水果倉，所述水果倉釋放的水果作為所述待訓(xùn)練動物的獎勵品。

6、根據(jù)本發(fā)明提供的一種動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，所述下位執(zhí)行機(jī)還包括：存儲器，用于記錄所述待訓(xùn)練動物在執(zhí)行所述訓(xùn)練動作過程中的動作信息，其中，所述動作信息至少包括與所述訓(xùn)練動作對應(yīng)的刺激呈現(xiàn)時(shí)間戳、與所述訓(xùn)練動作對應(yīng)的訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)類型、與所述訓(xùn)練動作對應(yīng)的被試反應(yīng)時(shí)間戳，以及所述訓(xùn)練動作是否與所述預(yù)設(shè)訓(xùn)練動作相匹配。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，所述下位執(zhí)行機(jī)還包括：固定模塊，所述固定模塊用于將所述下位執(zhí)行機(jī)與所述動物實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行固定，以使所述下位執(zhí)行機(jī)在保持穩(wěn)定的狀態(tài)下靠近所述待訓(xùn)練動物。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的一種動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，所述控制模塊包括單片機(jī)；所述獎勵模塊還包括供電電源和dc-dc電源隔離模塊，其中，所述dc-dc電源隔離模塊將所述單片機(jī)與供電電路隔離，防止所述電磁閥跳變生成的尖峰電壓影響所述單片機(jī)，以及將供電電源升壓供電，以使所述單片機(jī)和動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)獲得所述供電電源的穩(wěn)定電源供應(yīng)。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的一種動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，所述上位控制機(jī)還包括：顯示控制模塊，用于實(shí)時(shí)同步顯示所述訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)、所述待訓(xùn)練動物進(jìn)行所述訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)的過程中在所述顯示觸控模塊的顯示界面的觸控位置信息，以及用于基于用戶在所述顯示控制模塊的觸控信息確定控制指令，并將所述控制指令傳輸至所述下位執(zhí)行機(jī)。本發(fā)明還提供一種動物認(rèn)知訓(xùn)練方法，所述方法應(yīng)用于任意一項(xiàng)所述的動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，所述方法包括：調(diào)用上位控制機(jī)下發(fā)訓(xùn)練指令至所述下位執(zhí)行機(jī)；在所述下位執(zhí)行機(jī)接收到所述訓(xùn)練指令的情況下啟動訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)，并基于所述待訓(xùn)練動物在所述訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)過程中執(zhí)行的訓(xùn)練動作是否與預(yù)設(shè)訓(xùn)練動作相匹配，確定是否為所述待訓(xùn)練動物進(jìn)行動作獎勵。

10、本發(fā)明還提供一種動物認(rèn)知訓(xùn)練虛擬裝置，所述虛擬裝置應(yīng)用于任意一項(xiàng)所述的動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，所述虛擬裝置包括：調(diào)用模塊，用于調(diào)用上位控制機(jī)下發(fā)訓(xùn)練指令至所述下位執(zhí)行機(jī)；執(zhí)行模塊，用于在所述下位執(zhí)行機(jī)接收到所述訓(xùn)練指令的情況下啟動訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)，并基于所述待訓(xùn)練動物在所述訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)過程中執(zhí)行的訓(xùn)練動作是否與預(yù)設(shè)訓(xùn)練動作相匹配，確定是否為所述待訓(xùn)練動物進(jìn)行動作獎勵。

11、本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述的動物認(rèn)知訓(xùn)練方法。

12、本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述的動物認(rèn)知訓(xùn)練方法。

13、本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述的動物認(rèn)知訓(xùn)練方法。

14、本發(fā)明提供的動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)、動物認(rèn)知訓(xùn)練方法及虛擬裝置，其中，動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)包括：上位控制機(jī)和下位執(zhí)行機(jī)。其中，上位控制機(jī)與下位執(zhí)行機(jī)通訊連接，設(shè)置于遠(yuǎn)離動物飼養(yǎng)室的目標(biāo)地，用于向所述下位執(zhí)行機(jī)下發(fā)訓(xùn)練指令；下位執(zhí)行機(jī)設(shè)置于動物飼養(yǎng)室的靠近待訓(xùn)練動物處，用于在接收到訓(xùn)練指令的情況下啟動訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)，并基于待訓(xùn)練動物在訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)過程中執(zhí)行的訓(xùn)練動作是否與預(yù)設(shè)訓(xùn)練動作相匹配，確定是否為待訓(xùn)練動物進(jìn)行動作獎勵。由于上位執(zhí)行機(jī)是設(shè)置在遠(yuǎn)離待訓(xùn)練動物處，可以確保實(shí)驗(yàn)人員在不進(jìn)入動物飼養(yǎng)室中可以完成對訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)的控制，從而避免對待訓(xùn)練動物產(chǎn)生干擾，下位執(zhí)行機(jī)設(shè)置于動物飼養(yǎng)室的靠近待訓(xùn)練動物處而非實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，可以有效避免在脫離待訓(xùn)練動物群體的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了能夠真實(shí)反映動物在自然環(huán)境下的自主行為，為提高認(rèn)知行為背后的神經(jīng)機(jī)制的研究準(zhǔn)確性打下基礎(chǔ)。

技術(shù)特征：

1.一種動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述獎勵模塊包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述獎勵模塊包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述下位執(zhí)行機(jī)還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述下位執(zhí)行機(jī)包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括單片機(jī)；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述上位控制機(jī)還包括：

8.一種動物認(rèn)知訓(xùn)練方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，所述方法包括：

9.一種動物認(rèn)知訓(xùn)練虛擬裝置，其特征在于，所述虛擬裝置應(yīng)用于權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)，所述虛擬裝置包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)、動物認(rèn)知訓(xùn)練方法及裝置，所述動物認(rèn)知訓(xùn)練系統(tǒng)包括：上位控制機(jī)，與下位執(zhí)行機(jī)通訊連接，設(shè)置于遠(yuǎn)離動物飼養(yǎng)室的目標(biāo)地，用于向所述下位執(zhí)行機(jī)下發(fā)訓(xùn)練指令，其中，所述訓(xùn)練指令為用于對待訓(xùn)練動物進(jìn)行訓(xùn)練的訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)指令；下位執(zhí)行機(jī)，設(shè)置于所述動物飼養(yǎng)室的靠近待訓(xùn)練動物處，用于在接收到所述訓(xùn)練指令的情況下啟動訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)，并基于所述待訓(xùn)練動物在所述訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)過程中執(zhí)行的訓(xùn)練動作是否與預(yù)設(shè)訓(xùn)練動作相匹配，確定是否為所述待訓(xùn)練動物進(jìn)行動作獎勵。實(shí)現(xiàn)了能夠真實(shí)反映動物在自然環(huán)境下的自主行為，為提高認(rèn)知行為背后的神經(jīng)機(jī)制的研究準(zhǔn)確性打下基礎(chǔ)。

技術(shù)研發(fā)人員：姜柳明,劉寧,梁振
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院生物物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9