LED評估嚙齒動物前肢抓握的行為室

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圖 1. 腔室操作總結

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圖 2. 最終行為室設計中使用的丙烯酸部件的尺寸

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1 / 7 ?圖 3. 行為框。主箱體為亞克力板材，前后開口。Arduino 和其他電子產品都裝在一個小盒子里

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圖 4. 顆粒分配器系統(tǒng)圖。當老鼠觸發(fā)籠子里的絆線時，步進電機推出新的顆粒（絆線和電機均由 Arduino 板操作）

最終設計

我們的團隊對亞克力盒設計進行了多次迭代，以開發(fā)出最適合我們目的的設計。這與交換面板以更改正在評估的行為的能力相結合，大大增加了我們的行為框可用于的任務和應用程序的數量。

項目現狀 (24/07/2019)

我們的行為室由四個關鍵部分組成：一個容納老鼠的房間，一個喂食器，用于分配供老鼠抓取的顆粒（任務本身），一個用于記錄抓取動作的相機設置，以及一個用于自動執(zhí)行抓取動作的發(fā)射器傳感器系統(tǒng)。程序。在撰寫本文時，我們已經構建并驗證了腔室、顆粒分配器和發(fā)射器傳感器系統(tǒng)；目前正在開發(fā)相機設置。在整個項目過程中，我們不得不調整我們的原始設計并引入多項更改，如圖 6 和圖 7 所示。

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圖 6. 隨著項目的進展行為室圖。a) 原始提案，b) 當前設計。

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圖 7. 隨著項目的進展，顆粒分配器系統(tǒng)圖。a) 原始提案，b) 當前設計

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我們最初的腔室由一個盒子組成，盒子的一側有一個開口，可以讓老鼠伸出手抓住顆粒。然而，我們發(fā)現動物傾向于從不同角度接近這些狹縫，導致伸出和抓取動作不一致。由于這種可變性會給任務分析帶來困難，我們很快修改了籠子設計，加入了一條通向孔徑的短隧道。這有助于“對齊”老鼠并提高任務的一致性。

發(fā)射器-傳感器系統(tǒng)由兩對紅外 LED（發(fā)射器）和紅外傳感器組成。事實證明，這些對我們的設置無效，因為 LED 往往太弱而無法提供可靠的強度讀數，而且紅外波長使它們很難與傳感器對齊。因此，我們用紅外 LED 代替商用（紅色）激光指示器，這提供了更可靠的結果并且更容易對齊。此外，通過將小隧道引入行為盒，我們能夠將系統(tǒng)簡化為由一對發(fā)射器-傳感器組成（任務的重置由必須離開隧道的老鼠完成，而不是觸發(fā)后傳感器）。我們還在系統(tǒng)中內置了一個顯示器，以告知用戶老鼠完成的動作次數，以及必要時重置腔室的開關；并開發(fā)了通過 Arduino 板操作這些代碼的代碼。

我們對顆粒分配器的初始設計包括一個大顆粒盒，一次將單個顆粒從中推下。然而，一堆球體（顆粒）坍塌成一個文件被確定為容易失敗，顆粒在出口管上方結塊。因此，我們改用分配器系統(tǒng)，將顆粒預先裝入管中。我們還設計并制造了一個系統(tǒng)，如果動物未能抓住它們，則可以在預定時間后推出并處理它們，使用單個步進電機。

最后，我們還買了一臺可以高速錄像的小型相機來記錄老鼠的抓取動作，目前正在改編代碼通過Arduino板無線控制它（因此與發(fā)射器傳感器系統(tǒng)同步） .

更新 (26/07/2019)

我們已經在我們的房間里用老鼠進行了初步測試。我們當前的設計允許老鼠自由移動并成功引導它們走向任務窗口（圖 8）。在接下來的幾周里，我們將訓練老鼠尋找糖丸，這將使我們能夠驗證我們的任務。

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未來的工作

大多數嚙齒動物行為系統(tǒng)由幾個共同的組成部分組成：一個住房室、一個獎勵系統(tǒng)（例如糖丸分配器）、動物要執(zhí)行的任務以及記錄任務的相機。

附加室任務項目

測力計（評估肢體力量和協(xié)調性）：

RS PRO 測力計 RS232、USB

部件號：111-3689

價格：390.00 英鎊

壓力墊（步態(tài)和運動測試）：

7.0" SMART HMI Display 電阻式觸摸屏

零件號：GEN4-ULCD-70DT

價格 ￡120.00

斯金納盒觸摸屏（學習和記憶測試）：

4.3" SMART HMI Display 電容式觸摸屏

零件號：GEN4-ULCD-43DCT-CLB

價格：95.00 英鎊

時間線

以下是我們正在遵循的項目時間表的描述。

十月：在老鼠身上驗證額外的任務。最終設計的包裝。

參考

[1]. García-Alías, G.、Barkhuysen, S.、Buckle, M. 和 Fawcett，JW 軟骨素 ABC 治療為特定任務康復打開了一扇機會之窗。自然神經科學12 , 1145–1151 (2009)。

[2]. Girgis, J.等人。對脊髓損傷大鼠進行訓練可促進可塑性和特定任務的恢復。大腦130 , 2993–3003 (2007)。

[3]. Whishaw, IQ, Pellis, SM, Gorny, B., Kolb, B. & Tetzlaff, W. 大鼠前肢的近端和遠端損傷用于達到單側錐體束損傷。行為腦研究56 , 59–76 (1993)。