一种视嗅注意转换实验装置

本技术涉及实验装置，尤其涉及一种视嗅注意转换实验装置。

背景技术：

1、跨模态选择性注意(英文全称：selective attention)或注意转换(英文全称：attention shift)是动物赖以生存的关键能力之一，其指个体能灵活挑选有用的感觉模态信息，进而指导自身抉择行为。当不同模态的感觉信息发生冲突，或一种模态的感觉传入影响另一种模态的信息处理时，个体必须根据当前任务或情境，选择性处理相关模态的有用信息(靶刺激)，排除无关模态的干扰信息(干扰刺激)，以作出正确反应。诸多精神疾病，如自闭症、注意缺陷多动症、药物成瘾、抑郁症等患者，对特定输入类型格外敏感，却对其他信息漠不关心，体现出跨模态选择性注意能力下降。深入探究跨模态选择性注意及注意转换的神经机制，能为临床干预和治疗提供理论指导。

2、为了探究跨模态选择性注意及注意转换的神经机制，必须采用有效的行为学任务来评估动物的跨模态选择性注意及注意转换能力。对于啮齿类动物，目前广泛使用的是视听觉选择性注意实验方案。在该实验方案中，通常会设置两个视觉刺激(如v1为横条纹led灯、v2为竖条纹led灯)和两个听觉刺激(如a1为白噪音、a2为15khz正弦波音频)。其中一个视觉刺激(如v1)和一个听觉刺激(如a1)提示动物转向左边以获取奖赏，而另一个视觉刺激(如v2)和听觉刺激(如a2)则提示动物转向右边以获取奖赏。每个试次中，同时呈现一个听觉和一个视觉刺激(a1v1、a1v2、a2v1或a2v2)，小鼠需根据任务规则(注意视觉或听觉)转向相应方向，触发红外装置进行选择(例如，对于复合刺激a1v2，当注意视觉时应转向左边获取奖赏，当注意听觉时应转向右边获取奖赏)。最终，系统根据动物选择是否正确，在奖赏区给予液体(水或饮料)奖赏或不给予奖赏。

3、该实现方案中，听觉和视觉刺激通过ttl电平触发，动物选择通过红外感应元件采集，奖赏通过电磁阀控制水流。但此实验方案与啮齿类动物的天然摄食习惯不符，动物难以综合考虑视觉和听觉刺激，通常需要长达数月(每天训练1小时，200-600个试次/天)的训练才能勉强学会。特别是对于小鼠，即便延长训练时间，也难以掌握这一任务。

4、另一种实验方案是在装有不同介质和气味的小碗内埋置食物，训练动物根据介质或气味判断食物位置(仅存在特定介质或气味的小碗内有食物，其他无食物，这些暗示奖励存在的刺激称为奖励线索)，然后挖掘寻找食物。由于这种实验方案更接近啮齿类动物天然摄食习惯，动物通常能较快掌握。以小鼠为例，基本能在几个到几十个试次的探索后学会规则，并在几天内(每天1小时)完成4种规则的灵活转换，包括两种维度内转换：奖赏线索由一种介质转为另一种介质(t-t)或由一种气味转为另一种气味(o-o)，以及两种跨维度转换：奖赏线索由介质转向气味(t-o)或由气味转向介质(o-t)。可见，此实验方案可大幅缩短实验周期。

5、然而，该实验方案需人工埋置奖赏、更换小碗并记录实验结果，人力成本高。此外，人为操作可能干扰动物行为，降低实验结果准确性，且难以精确提取动物操作每个事件的时间，需通过视频记录分析，进一步耗费人力。

技术实现思路

1、本技术实施例通过提供一种视嗅注意转换实验装置，能够解决现有实验方案人力成本高，降低实验结果准确性，无法精确提取动物操作每个事件的时间的问题。

2、为了实现上述目的，本发明实施例的技术方案是：

3、本发明实施例提供了一种视嗅注意转换实验装置，包括等待箱、抉择台、判断箱、传送机构、选择传感器、喂食机构和控制机构；

4、所述等待箱为一端开口的六面体；

5、所述判断箱包括至少两个，每个所述判断箱包括依次连接的三个侧板，相邻侧板之间互相垂直；

6、至少两个所述判断箱的侧板依次连接；

7、首个和末尾所述判断箱的未被连接的侧板与所述等待箱的开口处的两侧侧板分别连接；

8、所述抉择台设置于至少两个所述判断箱围成的空间的中部；

9、每个所述判断箱的底部设置一个所述传送机构，所述传送机构用于将装有特定气味介质的小碗输送至所述判断箱的底部；

10、每个所述判断箱的侧壁设置一个选择传感器，所述选择传感器用于判断所述判断箱内是否有小鼠；

11、每个所述判断箱的顶部设置一个所述喂食机构；

12、所述传送机构、所述选择传感器和所述喂食机构均与所述控制机构电连接。

13、在一种可能的实现方式中，视嗅注意转换实验装置还包括挡板、伸缩机构、门触发传感器、起始端传感器；

14、所述伸缩机构的一端与所述挡板的一端连接；

15、所述挡板卡设于所述等待箱，在所述伸缩机构的带动下能够封闭或敞开所述等待箱的开口；

16、所述门触发传感器设置于所述等待箱的与开口相对的侧壁；

17、所述起始端传感器设置于所述等待箱的与开口相邻的侧壁，且位于所述挡板、与开口相对的侧壁之间；

18、所述伸缩机构、所述门触发传感器和所述起始端传感器均与所述控制机构电连接。

19、在一种可能的实现方式中，视嗅注意转换实验装置还包括入口传感器；

20、所述入口传感器设置于所述等待箱的与开口相邻的侧壁，且位于挡板和开口之间。

21、在一种可能的实现方式中，视嗅注意转换实验装置还包括起始指示灯；

22、所述起始指示灯设置于所述等待箱的与开口相对的侧壁，并与所述控制机构电连接。

23、在一种可能的实现方式中，所述传送机构包括第一驱动组件、圆盘、多边形分隔环和分隔组件；

24、所述第一驱动组件设置于所述圆盘的底部，用于驱动所述圆盘旋转；

25、所述多边形分隔环设置于所述圆盘的中部，多边形每个顶点所在边处设置一个分隔组件，以将所述圆盘位于所述多边形分隔环外侧的区域分隔为多个独立放置腔；

26、每个所述放置腔内放置一个小碗。

27、在一种可能的实现方式中，当所述传送机构安装到位，所述多边形分隔环的顶面与所述等待箱的底面相贴。

28、在一种可能的实现方式中，所述分隔组件包括分隔板、封闭平板；

29、所述分隔板包括两块，两块所述分隔板的一端与多边形顶点所在边连接；

30、所述封闭平板卡设于两块所述分隔板之间；

31、当所述小碗旋转到位，相邻两个所述分隔组件相邻的所述分隔板位于所述判断箱的相对的侧板的内侧。

32、在一种可能的实现方式中，所述第一驱动组件包括电机和法兰联轴器；

33、所述电机的输出轴套设于所述法兰联轴器；

34、所述法兰联轴器卡设于所述圆盘的中部。

35、在一种可能的实现方式中，所述喂食机构包括食槽盘、底盘、第二驱动组件和喂食管；

36、所述食槽盘沿自身中心环形阵列设置有多个置食通孔，设置于所述底盘上；

37、所述底盘上设置有一个喂食通孔，所述喂食通孔的位置与所述置食通孔的位置相对应，固设于所述第二驱动组件；

38、所述第二驱动组件与所述食槽盘连接，能够带动所述食槽盘相对所述底盘转动，以使所述喂食通孔对齐或远离某一所述置食通孔；

39、所述喂食管的一端与所述喂食通孔连通，另一端伸入所述判断箱后位于所述传送机构的上方；

40、所述第二驱动组件与所述控制机构电连接。

41、在一种可能的实现方式中，每个所述置食通孔的侧壁上贴设一层金属箔。

42、本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

43、本技术实施例提供的视嗅注意转换实验装置，在进行视嗅注意转换实验时，动物先位于等待箱远离开口的一端，传送机构处于初始位置。之后控制机构控制打开传送机构，每个传送机构将装有特定气味介质的小碗输送至对应位置处的判断箱的底部。之后控制机构控制关闭传送机构。动物沿等待箱的长度方向奔跑并爬上至少两个判断箱围成的空间的中部设置的抉择台上，动物观察至少两个判断箱内的判别物，判断奖励线索的具体位置，并转向相应方向，行走至正确的装有特定气味的小碗所在的判断箱，此时该判断箱内的选择传感器判断该判断箱内有动物，并将判断信息传输至控制机构。动物选择正确，控制机构控制该判断箱的顶部设置的喂食机构向判断箱内投递食物，获得并享用奖励。动物选择错误则不投递食物。动物完成选择并食用食物完成一次实验后，为了提供时间让传送机构将新的判别物转动并停靠在判别位置，动物必须返回等待箱的离开口的一端，才能促发下一个试次的开始。本技术实施例的实验装置，传送机构自动输送装有特定气味介质的小碗至判断箱底部，喂食机构在控制机构的控制下自动投递食物，控制机构协调全过程，无需人工介入更换小碗或奖赏埋置，减少实验员工作量，降低人力成本。实验装置可连续运行多个试次，动物返回等待箱后即可触发下一轮，缩短实验准备时间。选择传感器实时检测动物位置，控制机构基于选择传感器的数据自动判断选择正确性并控制喂食，避免人为干预。实验装置采用封闭式设计，减少外部干扰，从而防止诸如更换小碗时惊动动物等人为操作对动物行为的干扰，确保实验条件标准化，提升数据一致性，实验结果准确性。通过装有特定气味的小碗放置于判断箱内，精准匹配啮齿类天然摄食习惯，动物更易理解规则，缩短训练适应期。控制机构整合选择传感器和喂食机构等，实时记录动物从等待箱启动至判断箱选择的如奔跑延迟、决策时间等全过程每个事件的时间戳，能够精确提取动物操作每个事件的时间，为跨模态注意转换研究提供高分辨率数据；结合多导电生理记录或光纤记录，可分析视嗅转换过程中的神经响应。自动化流程使动物更快适应规则，多个判断箱的模块化结构支持规则灵活切换，满足不同研究需求。自动化提供食物以及自动化记录动物行为的精确时间，在节约人力的同时，加快了实验周期，并提升了实验的可信性。等待箱和判断箱有效分隔了准备阶段和判别阶段，有利于分别记录动物在选择前、选择时和选择后的神经活动。本技术实施例能够用于探究跨模态感知抉择、跨模态选择性注意以及灵活注意转换的神经机制。