АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ КАМЕРА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ УСЛОВНЫХ РЕФЛЕКСОВ У ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ

Изобретение относится к экспериментальной биологии и медицине и может быть использовано при изучении высшей нервной деятельности животных и тестировании психотропных препаратов.
Из современного уровня техники известна автоматизированная камера для выработки условных рефлексов у лабораторных животных, состоящая из одного отделения с рычагом внутри для регистрации моторного ответа животного, связанной с ним кормушки для порционной подачи пищевого подкрепления и световыми и звуковыми датчиками. При включении датчиков создается стимул, запоминаемый животным, которое нажимает на рычаг, что приводит к активации кормушки, подающей подкрепление (N. Guttman, W.K. Estes, A Modified Apparatus for the Study of Operant Behavior in the Rat, The Journal of General Psychology, 41:2, p.297-301, 1949).
Известна камера для выработки условных рефлексов у лабораторных животных, выполненная в виде трехлучевого лабиринта со звуковыми и световыми датчиками в каждом луче, имеющая токопроводящий пол, подключаемый к источнику тока, оптоэлектронные сенсоры, фиксирующие перемещение животного при пересечении им инфракрасных лучей и управляющую ЭВМ. Подача электрического тока включается и выключается по команде ЭВМ в ответ на срабатывание оптоэлектронных сенсоров (патент SU 1576163 A1, опубл. 07.07.1990).
Наиболее близким к заявленному техническим решением, которое можно взять за прототип, является автоматизированная камера для выработки условных рефлексов у лабораторных животных, имеющая два отсека с токопроводящим полом, выполненным в виде качающейся платформы, регистрирующей положение животного, звуковые и световые датчики, источник тока и управляющую ЭВМ. По команде ЭВМ перед подачей тока включаются световые либо звуковые датчики, и после определенного интервала времени включается ток в отсеке, в котором находится животное. Переход животного в другой отсек, меняющий положение платформы, приводит к выключению тока и датчиков, после чего через определенное время включаются датчики и ток в отсеке, в котором находится животное (патент SU 1600700 A1, опубл. 23.10.1990).
К недостаткам прототипа относится отсутствие возможности выработки пищевого условного рефлекса у лабораторных животных, поскольку выработка оборонительного условного рефлекса обладает меньшей надежностью, длительность выработки условного рефлекса и невысокая точность фиксации перехода животного между отсеками в камере.
Целью предлагаемого устройства является обеспечение возможности автоматической выработки пищевого условного рефлекса у лабораторных животных, обладающего большей надежностью, ускорение процесса его выработки и повышение точности фиксации перехода животного из отсека в отсек камеры.
Сущность изобретения
На Фиг.1 представлена камера для автоматической выработки пищевых условных рефлексов у лабораторных животных, имеющая 2 отсека (1 и 2) со световыми (3, 4) и звуковыми (5, 6) датчиками, оптоэлектронные инфракрасные лучевые сенсоры (7, 8) и пол, выполненный в виде качающейся платформы (9) с замыкающими контактами (10). В обоих отсеках имеются автоматизированные кормушки (11 и 12), выполненные в виде поворотных дисков с углублениями для отдельных порций корма, смонтированных на роторах шаговых двигателей. Синхронизация работы узлов устройства осуществляется с помощью управляющей ЭВМ.
Предлагаемая камера работает следующим образом. Через заданные интервалы времени (межстимульный интервал, равен 10-50 сек) происходит включение световых и звуковых датчиков (5-30 сек) в том отсеке камеры, в котором находится животное, что создает необходимый для выработки условного рефлекса стимул, запоминаемый животным, которое в ответ на стимул переходит в противоположный отсек. Переход животного регистрируется как смещение положения качающейся платформы с замыканием контактов и пересечение им инфракрасного луча оптоэлектронных сенсоров, и приводит к активации кормушки в том отсеке камеры, в который перешло животное, при этом происходит подача одной порции корма за счет ограниченного поворота шагового двигателя. Данная последовательность в работе камеры повторяется заданное количество раз. В случае перехода животного в другой отсек без предварительного появления стимула срабатывания кормушки не происходит.
Следующие материалы иллюстрируют достижение цели
Из представленной Таблицы 1 видно достижение цели предлагаемого устройства и преимущества его по сравнению с прототипом.
Повышение скорости выработки условного рефлекса видно из сравнения количества проб, необходимых для его первого проявления и укрепления.
Повышение надежности при работе предлагаемой камеры представлено тем, что по сравнению с прототипом большее количество животных из испытуемой группы вырабатывали условный пищевой рефлекс.
Повышение точности при работе предлагаемой камеры достигается совместным использованием инфракрасных лучей и качающейся платформы с контактами, благодаря чему фиксируется переход животного из отсека в отсек камеры.
Примеры работы предлагаемого устройства
Пример №1
Животное (лабораторная крыса) находится в отсеке 1. Включается датчик (3 или 5) на стенке отсека 1, создавая стимул, который длится 30 секунд. Через 18 секунд действия стимула животное переходит в отсек 2, что регистрируется как изменение положения качающейся платформы и пересечение инфракрасного луча. Как только животное совершает переход, кормушка (12) в отсеке 2 поворачивается и животное получает одну порцию пищевого подкрепления. После этого следует 30 секундный межстимульный интервал, когда датчики еще отключены, и затем последовательность повторяется, начиная с включения датчиков на стенке отсека 2.
Пример №2
Животное находится в отсеке 2. Включается датчик (4 или 6) на стенке отсека 2, создавая стимул, который длится 5 секунд. Через 4 секунды действия стимула животное переходит в отсек 1, что регистрируется как изменение положения качающейся платформы и пересечение инфракрасного луча. Как только животное совершает переход, кормушка (11) в отсеке 1 поворачивается и животное получает одну порцию пищевого подкрепления. После этого следует 10 секундный межстимульный интервал, когда датчики еще отключены, и затем последовательность повторяется, начиная с включения датчиков на стенке отсека 1.
Пример №3
Согласно примеру 1 проводят те же операции, но длительность стимула устанавливается 12 секунд, а межстимульный интервал длится 50 секунд.
Пример №4
Животное находится в отсеке 1. Включается датчик (3 или 5) на стенке отсека 1, создавая стимул, который длится 5 секунд. Животное не переходит в отсек 2 в течение действия стимула. После этого следует 10 секундный межстимульный интервал. Через 6 секунд межстимульного интервала (датчики еще не включены) животное переходит в отсек 2, что регистрируется как изменение положения качающейся платформы и пересечение инфракрасного луча. Кормушка (12) в отсеке 2 не срабатывает и животное не получает пищевого подкрепления. После окончания межстимульного интервала последовательность повторяется, начиная с включения датчиков на стенке отсека 2.