大鼠机器人转向及探嗅行为控制与机制研究

发布时间：2024-03-17 03:54

　　大鼠机器人是通过向动物大脑中特定区域施加电刺激,以达到干预大鼠运动方向,使大鼠按照人类意愿行进的一类新型机器人。由于其体型小巧灵活,在搜救、侦查等领域都具有重要的应用前景。大鼠机器人平台经过十几年的发展已经初步成熟,但在向实际应用领域的转化过程中,还面临以下几个方面的问题:1)大鼠转向行为的控制精度较低,且依赖于奖赏学习;2)缺乏对本体嗅觉感知的利用,对气味信息获取效率低。本文针对上述两个方面的问题,研究对应的解决方案。针对大鼠转向运动控制的问题,本文研究了基于丘脑腹后中间核电刺激的大鼠转向运动控制新方法。首先研究了该丘脑电刺激对大鼠转向行为控制的效果和稳定性,通过行为学定量测试了刺激参数对大鼠转向角度的影响;其次研究了该丘脑电刺激对大鼠感觉皮层以及全脑范围的激活作用,从功能成像角度验证了丘脑电刺激对感觉信息输入的放大作用,初步探索了该电刺激的作用机制。针对本体嗅觉利用的问题,本文主要研究了从大鼠嗅球直接读取嗅觉信号的方法,探究了气味刺激的空间编码模式分析了对嗅觉相关电生理信号进行采集和分析的可行性,并对麻醉和清醒状态下大鼠的嗅觉电生理信息进行了采集和解码尝试。本研究的主要创新点在于:...

【文章页数】：128 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１大鼠机器人导航控制示意

运动控制系统也为有效的运动控制方案带来了更大的挑战。２００２年，纽约州立大学Ｃｈａｐｉｎ??教授领导的团队通过电剌激中枢神经系统实现了对大鼠的前进以及左右转向的导航控制，??大鼠可以在人为操控下完成预定路线的复杂三维空间移动任务［１８］（如图１．１所示）。啮齿??类动物体型小巧而....

图１．２大鼠多巴胺能通路及内侧前脑束示意

??大鼠常年在夜间或晨昏活动，为弥补其视觉上的不足，具有异常发达的胡须感觉系??统。图１．３展示了大鼠胡须相关信息处理的过程。对大鼠胡须的触碰响应首先由外周神经??纤维传送至脑干，经过对侧丘脑胡须感觉相关核团初步处理后到达初级躯体感觉皮层胡??须区（ｐｒｉｍａｒｙｓｏｍａｔｏｓｅ....

图１．３大鼠胡须感觉通路

Ｇｅｎｏｕｄ，?Ｃ，?ｅｔ?ａｌ．，２００２），?（Ｗａｉｔｅ，?Ｐ?Ｍ?Ｅ．２００４））??由于胡须区的特殊结构，对于胡须刺激在皮层中的扩散响应的研究十分丰富，从电??生理记录１４２￣４３１到影像学研究均有大量研究（如图１．４昕示）。、电生理信号的记录主要??靠多通道微电极阵列....

图１．４感觉皮层胡须区功能成像方法

浙江大学博士学位论文?绪论??繼＿??图１．３大鼠胡须感觉通路。（Ａ．）：胡须的触觉信息首先沿外周神经纤维传至（１）脑干，随后激活对侧（２）丘脑胡须??感觉相关核团（腹后中间核），最后到达（３）初级躯体感觉皮层胡须区。（Ｂ．）：在躯体感觉皮层胡须区，存在与胡须??排列相同的柱状功....

本文编号：3930471