动物认知训练系统、动物认知训练方法及虚拟装置

本发明涉及动物行为学测试，尤其涉及一种动物认知训练系统、动物认知训练方法及虚拟装置。

背景技术：

1、动物，例如非人灵长类动物(nhp)是生物医学研究中最佳的动物模型。在生物医学研究中，对清醒的nhp进行实验通常需要对动物在特定的实验空间进行较长时间的行为训练。通过让nhp完成一系列行为学范式，评估nhp在不同任务中的表现，研究者可以深入了解大脑神经回路的功能和连接，揭示其在认知行为背后的神经机制。

2、然而，当前的测试方法通常是在脱离nhp群体的实验室环境中进行，这种实验方法不能很好地反映动物在自然环境中的自主行为和反应。

3、因此，寻找一种能够克服nhp行为学训练在实验室环境中无法反映动物的自主行为的动物认知训练系统成为研究热点。

技术实现思路

1、本发明提供一种动物认知训练系统、动物认知训练方法及虚拟装置，实现了能够真实反映动物在自然环境下的自主行为，为提高认知行为背后的神经机制的研究准确性打下基础。

2、本发明提供一种动物认知训练系统，所述动物认知训练系统包括：上位控制机，与下位执行机通讯连接，设置于远离动物饲养室的目标地，用于向所述下位执行机下发训练指令，其中，所述训练指令为用于对待训练动物进行训练的训练实验指令；下位执行机，设置于所述动物饲养室的靠近待训练动物处，用于在接收到所述训练指令的情况下启动训练实验，并基于所述待训练动物在所述训练实验过程中执行的训练动作是否与预设训练动作相匹配，确定是否为所述待训练动物进行动作奖励。

3、根据本发明提供的一种动物认知训练系统，所述下位执行机包括：控制模块，用于在接收到所述训练指令的情况下，控制显示触控模块在显示界面上显示所述训练实验；显示触控模块，用于在显示所述训练实验的情况下，采集所述待训练动物在所述显示界面的触控位置信息，并将所述触控位置信息发送至所述控制模块，以使所述控制模块基于所述触控位置信息判断所述待训练动物执行的训练动作是否与预设训练动作相匹配；奖励模块，用于在接收到所述控制模块下发奖励指令的情况下，为所述待训练动物分配奖励品，其中，所述控制模块在判断出所述待训练动物执行的训练动作与预设训练动作相匹配的情况下，向所述奖励模块下发所述奖励指令。

4、根据本发明提供的一种动物认知训练系统，所述奖励模块包括：电磁阀，与出水管相连接，用于在接收到奖励指令的情况下进行开通处理，并在开通的状态下控制所述出水管出水；出水管，所述出水管流出的水作为所述待训练动物的奖励品。

5、根据本发明提供的一种动物认知训练系统，所述奖励模块包括：电动仓门，与水果仓相连接，用于在接收到奖励指令的情况下进行开通处理，并在开通的状态下控制所述水果仓释放水果；水果仓，所述水果仓释放的水果作为所述待训练动物的奖励品。

6、根据本发明提供的一种动物认知训练系统，所述下位执行机还包括：存储器，用于记录所述待训练动物在执行所述训练动作过程中的动作信息，其中，所述动作信息至少包括与所述训练动作对应的刺激呈现时间戳、与所述训练动作对应的训练实验的实验类型、与所述训练动作对应的被试反应时间戳，以及所述训练动作是否与所述预设训练动作相匹配。

7、根据本发明提供的一种动物认知训练系统，所述下位执行机还包括：固定模块，所述固定模块用于将所述下位执行机与所述动物实验室进行固定，以使所述下位执行机在保持稳定的状态下靠近所述待训练动物。

8、根据本发明提供的一种动物认知训练系统，所述控制模块包括单片机；所述奖励模块还包括供电电源和dc-dc电源隔离模块，其中，所述dc-dc电源隔离模块将所述单片机与供电电路隔离，防止所述电磁阀跳变生成的尖峰电压影响所述单片机，以及将供电电源升压供电，以使所述单片机和动物认知训练系统获得所述供电电源的稳定电源供应。

9、根据本发明提供的一种动物认知训练系统，所述上位控制机还包括：显示控制模块，用于实时同步显示所述训练实验、所述待训练动物进行所述训练实验的过程中在所述显示触控模块的显示界面的触控位置信息，以及用于基于用户在所述显示控制模块的触控信息确定控制指令，并将所述控制指令传输至所述下位执行机。本发明还提供一种动物认知训练方法，所述方法应用于任意一项所述的动物认知训练系统，所述方法包括：调用上位控制机下发训练指令至所述下位执行机；在所述下位执行机接收到所述训练指令的情况下启动训练实验，并基于所述待训练动物在所述训练实验过程中执行的训练动作是否与预设训练动作相匹配，确定是否为所述待训练动物进行动作奖励。

10、本发明还提供一种动物认知训练虚拟装置，所述虚拟装置应用于任意一项所述的动物认知训练系统，所述虚拟装置包括：调用模块，用于调用上位控制机下发训练指令至所述下位执行机；执行模块，用于在所述下位执行机接收到所述训练指令的情况下启动训练实验，并基于所述待训练动物在所述训练实验过程中执行的训练动作是否与预设训练动作相匹配，确定是否为所述待训练动物进行动作奖励。

11、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述的动物认知训练方法。

12、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的动物认知训练方法。

13、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的动物认知训练方法。

14、本发明提供的动物认知训练系统、动物认知训练方法及虚拟装置，其中，动物认知训练系统包括：上位控制机和下位执行机。其中，上位控制机与下位执行机通讯连接，设置于远离动物饲养室的目标地，用于向所述下位执行机下发训练指令；下位执行机设置于动物饲养室的靠近待训练动物处，用于在接收到训练指令的情况下启动训练实验，并基于待训练动物在训练实验过程中执行的训练动作是否与预设训练动作相匹配，确定是否为待训练动物进行动作奖励。由于上位执行机是设置在远离待训练动物处，可以确保实验人员在不进入动物饲养室中可以完成对训练实验的控制，从而避免对待训练动物产生干扰，下位执行机设置于动物饲养室的靠近待训练动物处而非实验室内，可以有效避免在脱离待训练动物群体的实验室环境中进行训练实验，实现了能够真实反映动物在自然环境下的自主行为，为提高认知行为背后的神经机制的研究准确性打下基础。

技术特征：

1.一种动物认知训练系统，其特征在于，所述动物认知训练系统包括：

2.根据权利要求1所述的动物认知训练系统，其特征在于，所述奖励模块包括：

3.根据权利要求1所述的动物认知训练系统，其特征在于，所述奖励模块包括：

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的动物认知训练系统，其特征在于，所述下位执行机还包括：

5.根据权利要求1所述的动物认知训练系统，其特征在于，所述下位执行机包括：

6.根据权利要求2所述的动物认知训练系统，其特征在于，所述控制模块包括单片机；

7.根据权利要求1所述的动物认知训练系统，其特征在于，所述上位控制机还包括：

8.一种动物认知训练方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至7中任意一项所述的动物认知训练系统，所述方法包括：

9.一种动物认知训练虚拟装置，其特征在于，所述虚拟装置应用于权利要求1至7中任意一项所述的动物认知训练系统，所述虚拟装置包括：

技术总结本发明提供一种动物认知训练系统、动物认知训练方法及装置，所述动物认知训练系统包括：上位控制机，与下位执行机通讯连接，设置于远离动物饲养室的目标地，用于向所述下位执行机下发训练指令，其中，所述训练指令为用于对待训练动物进行训练的训练实验指令；下位执行机，设置于所述动物饲养室的靠近待训练动物处，用于在接收到所述训练指令的情况下启动训练实验，并基于所述待训练动物在所述训练实验过程中执行的训练动作是否与预设训练动作相匹配，确定是否为所述待训练动物进行动作奖励。实现了能够真实反映动物在自然环境下的自主行为，为提高认知行为背后的神经机制的研究准确性打下基础。技术研发人员：姜柳明,刘宁,梁振受保护的技术使用者：中国科学院生物物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/9