[发明专利]新型自动化昆虫嗅觉记忆训练装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种研究昆虫实验行为的装置，尤其是一种研究果蝇嗅觉学习记忆训练的装置。 

背景技术

果蝇等昆虫在神经科学的多个领域起到了重要的作用，特别是与学习记忆相关的认知科学领域。由于果蝇具有敏锐的嗅觉和基于嗅觉的学习记忆模式，早在20世纪70年代，就有Benzer及其学生Quinn设计了果蝇嗅觉电击逃避系统，发现了测量果蝇嗅觉记忆的方法。20世纪80年代，Quinn和其学生Tully对训练方法进行了改进，将果蝇嗅觉记忆的结果定量化。 

Quinn和Tully等人建立嗅觉记忆定量化方法遵循经典的巴普洛夫条件反射原理，即利用果蝇T型迷宫，建立条件信号（气味）与非条件信号（电击）的关联。训练阶段，放入管道的果蝇，在受到惩罚性信号（电击）的同时，闻到甲气味；休息一小段时间后，让果蝇不接受惩罚性条件信号的同时，闻到乙气味。因此，如果在测试阶段让果蝇在甲乙气体中进行选择，记住甲气体与电击关联的果蝇，会选择乙气体（逃避甲气体）。计算作出正确选择果蝇的百分比，就可以得到这群果蝇的记忆力指标（学习指数）。 

上述方法由研究人员手工实现，但长时间手工操作容易产生失误，且无法同时操作多个训练系统。为此，Tully等人改进了该手动系统，制作了自动化训练系统，用计算机软件同时控制多个训练单元。但是，该系统是通过模拟电路实现的，响应速度较慢（需延迟1～3秒），而且系统不够稳定，有时候会出现未能给予电击的故障。此外，该系统只能通过一台计算机进行控制，没有为单个训练单元提供物理开关，安全性不够，也无法充分发挥该系统可以同时控制多个训练系统的优点。此外，由于该系统仅有西文版本，给日常操作带来了较大困难。 

发明内容

本发明的目的是设计一个能够用于控制多组训练单元的果蝇嗅觉学习记忆训练系统，使得每一组训练单元均可以独立地建立气味和电击的关联，并在系统故障时及时给出指示信号。 

本发明的技术方案是，所述果蝇嗅觉学习记忆训练系统，包括独立控制芯片、硬件控制中心、电刺激器、独立开关和控制软件。可由独立开关直接向硬件控制中心发出预先设定好的程序，也可通过控制软件的设定，向硬件控制中心发出控制程序；硬件控制中心可控制多个独立控制芯片所连接的气流和/或电刺激器阀门的开关。 

所述硬件控制中心是本发明的核心部件，由独立开关信号处理单元、阀门控制信号输出单元和电压切换芯片构成。阀门控制信号输出单元可接受独立开关的信号并运行预先软件设定好的训练程序，也可接受软件的信号运行软件设定的训练程序。训练程序能在指定时间点（精确到秒）同时向多个独立控制芯片发出电压信号，打开训练单元上的气流阀门和/或电刺激器的阀门。电压切换芯片则能够在启动阀门后很快（1秒内）将电压降低一半，实现降低能耗的作用。 

所述训练单元为本公司研发，已经申请专利保护。所述电刺激器为市售产品，可将交流电转换为的直流电方波，并可根据需要调整方波的脉冲时间；所述控制软件为本公司研发，已进行软件备案；所述独立开关为市售产品，能够控制电路的通断。特别地，独立开关可与硬件控制中心分开放置，使得操作者只需接触独立开关即可开启预先设定好的控制程序，防止误操作。 

本发明所述的果蝇嗅觉学习记忆训练系统，实现了对多组训练单元的同时独立控制，对故障的实时监测，以及采用独立开关控制训练程序的开启。所采用的电路为数字电路，可以减少故障的产生；所用元件价格低廉。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1 为本发明的原理示意图。 

图2 为本发明硬件控制中心的实施例。 

图注：101室内控制信号处理单元；102阀门控制信号输出单元；103电压切换芯片；104供电系统。  

具体实施方式

为了使本发明的上述目的特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图，对本发明的原理及具体实施方案作出详细说明。 

参见图1，该图为本发明的原理示意图。 

所述果蝇嗅觉记忆学习系统，包括独立控制芯片、硬件控制中心、电刺激器、独立开关和控制软件。 

每个独立控制芯片上装有4组电动阀门，包括3组气味阀门，以及1组电刺激阀门。每个阀门在接收到24V电压时打开，打开后只要电压不小于12V就可以维持开启状态。此外，独立控制芯片能检测短路等异常状态，点亮短路反馈灯同时降低训练单元内部电压，以保护电路。