LED评估啮齿动物前肢抓握的行为室

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图 1. 腔室操作总结

 

图 2. 最终行为室设计中使用的丙烯酸部件的尺寸

 

 

 

 

 

1 / 7 •图 3. 行为框。主箱体为亚克力板材，前后开口。Arduino 和其他电子产品都装在一个小盒子里

 

图 4. 颗粒分配器系统图。当老鼠触发笼子里的绊线时，步进电机推出新的颗粒（绊线和电机均由 Arduino 板操作）

最终设计

我们的团队对亚克力盒设计进行了多次迭代，以开发出最适合我们目的的设计。这与交换面板以更改正在评估的行为的能力相结合，大大增加了我们的行为框可用于的任务和应用程序的数量。

项目现状 (24/07/2019)

我们的行为室由四个关键部分组成：一个容纳老鼠的房间，一个喂食器，用于分配供老鼠抓取的颗粒（任务本身），一个用于记录抓取动作的相机设置，以及一个用于自动执行抓取动作的发射器传感器系统。程序。在撰写本文时，我们已经构建并验证了腔室、颗粒分配器和发射器传感器系统；目前正在开发相机设置。在整个项目过程中，我们不得不调整我们的原始设计并引入多项更改，如图 6 和图 7 所示。

 

图 6. 随着项目的进展行为室图。a) 原始提案，b) 当前设计。

 

 

图 7. 随着项目的进展，颗粒分配器系统图。a) 原始提案，b) 当前设计

 

我们最初的腔室由一个盒子组成，盒子的一侧有一个开口，可以让老鼠伸出手抓住颗粒。然而，我们发现动物倾向于从不同角度接近这些狭缝，导致伸出和抓取动作不一致。由于这种可变性会给任务分析带来困难，我们很快修改了笼子设计，加入了一条通向孔径的短隧道。这有助于“对齐”老鼠并提高任务的一致性。

发射器-传感器系统由两对红外 LED（发射器）和红外传感器组成。事实证明，这些对我们的设置无效，因为 LED 往往太弱而无法提供可靠的强度读数，而且红外波长使它们很难与传感器对齐。因此，我们用红外 LED 代替商用（红色）激光指示器，这提供了更可靠的结果并且更容易对齐。此外，通过将小隧道引入行为盒，我们能够将系统简化为由一对发射器-传感器组成（任务的重置由必须离开隧道的老鼠完成，而不是触发后传感器）。我们还在系统中内置了一个显示器，以告知用户老鼠完成的动作次数，以及必要时重置腔室的开关；并开发了通过 Arduino 板操作这些代码的代码。

我们对颗粒分配器的初始设计包括一个大颗粒盒，一次将单个颗粒从中推下。然而，一堆球体（颗粒）坍塌成一个文件被确定为容易失败，颗粒在出口管上方结块。因此，我们改用分配器系统，将颗粒预先装入管中。我们还设计并制造了一个系统，如果动物未能抓住它们，则可以在预定时间后推出并处理它们，使用单个步进电机。

最后，我们还买了一台可以高速录像的小型相机来记录老鼠的抓取动作，目前正在改编代码通过Arduino板无线控制它（因此与发射器传感器系统同步） .

更新 (26/07/2019)

我们已经在我们的房间里用老鼠进行了初步测试。我们当前的设计允许老鼠自由移动并成功引导它们走向任务窗口（图 8）。在接下来的几周里，我们将训练老鼠寻找糖丸，这将使我们能够验证我们的任务。

 

 

 

 

 

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未来的工作

大多数啮齿动物行为系统由几个共同的组成部分组成：一个住房室、一个奖励系统（例如糖丸分配器）、动物要执行的任务以及记录任务的相机。

附加室任务项目

测力计（评估肢体力量和协调性）：

RS PRO 测力计 RS232、USB

部件号：111-3689

价格：390.00 英镑

压力垫（步态和运动测试）：

7.0" SMART HMI Display 电阻式触摸屏

零件号：GEN4-ULCD-70DT

价格 £120.00

斯金纳盒触摸屏（学习和记忆测试）：

4.3" SMART HMI Display 电容式触摸屏

零件号：GEN4-ULCD-43DCT-CLB

价格：95.00 英镑

时间线

以下是我们正在遵循的项目时间表的描述。

十月：在老鼠身上验证额外的任务。最终设计的包装。

参考

[1]. García-Alías, G.、Barkhuysen, S.、Buckle, M. 和 Fawcett，JW 软骨素 ABC 治疗为特定任务康复打开了一扇机会之窗。自然神经科学12 , 1145–1151 (2009)。

[2]. Girgis, J.等人。对脊髓损伤大鼠进行训练可促进可塑性和特定任务的恢复。大脑130 , 2993–3003 (2007)。

[3]. Whishaw, IQ, Pellis, SM, Gorny, B., Kolb, B. & Tetzlaff, W. 大鼠前肢的近端和远端损伤用于达到单侧锥体束损伤。行为脑研究56 , 59–76 (1993)。