RU231996U1 - DEVICE FOR OPERANT CONDITIONING OF SMALL LABORATORY ANIMALS - Google Patents
DEVICE FOR OPERANT CONDITIONING OF SMALL LABORATORY ANIMALS Download PDFInfo
- Publication number
- RU231996U1 RU231996U1 RU2024137121U RU2024137121U RU231996U1 RU 231996 U1 RU231996 U1 RU 231996U1 RU 2024137121 U RU2024137121 U RU 2024137121U RU 2024137121 U RU2024137121 U RU 2024137121U RU 231996 U1 RU231996 U1 RU 231996U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- animal
- animals
- infrared sensors
- rear wall
- Prior art date
Links
- 238000010171 animal model Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000031868 operant conditioning Effects 0.000 title claims description 4
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims abstract description 56
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 238000012549 training Methods 0.000 abstract description 6
- 230000003930 cognitive ability Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 22
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 6
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000013016 learning Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000283984 Rodentia Species 0.000 description 2
- 230000003542 behavioural effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000011273 social behavior Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011825 3xTg-AD mouse Methods 0.000 description 1
- 208000024827 Alzheimer disease Diseases 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000009227 behaviour therapy Methods 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001149 cognitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 244000144993 groups of animals Species 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000004382 visual function Effects 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к области биомедицинских и ветеринарных технологий и предназначена для оценки влияния последствий поведения мелких лабораторных животных на само поведение. Технический результат заключается в расширении арсенала средств для оценки когнитивных способностей животных при увеличении скорости и точности обучения. Устройство содержит корпус 1, внутри которого расположены инфракрасные датчики 5 для обнаружения присутствия животного в целевом месте, размещенные в отсеках 6, автоматический модуль подачи корма, включающий кормушку 2, ротор 3, шаговый двигатель 4 и отсек для подачи корма 14. В нижней части передней стенки корпуса выполнены три отверстия и расположен рычаг для взаимодействия с животным. Над крайними отверстиями расположены LED-светодиоды. Модуль для подачи корма подведен к центральному отверстию. Система управления устройством и передачи результатов на компьютер представляет собой плату с микроконтроллером, встроенную в заднюю стенку корпуса. 4 ил. The utility model relates to the field of biomedical and veterinary technologies and is intended to assess the impact of the consequences of the behavior of small laboratory animals on the behavior itself. The technical result consists in expanding the arsenal of means for assessing the cognitive abilities of animals while increasing the speed and accuracy of training. The device comprises a housing 1, inside which there are infrared sensors 5 for detecting the presence of an animal in a target location, placed in compartments 6, an automatic feed supply module including a feeder 2, a rotor 3, a stepper motor 4 and a feed supply compartment 14. In the lower part of the front wall of the housing, three openings are made and a lever for interacting with the animal is located. LED light-emitting diodes are located above the outer openings. The feed supply module is connected to the central opening. The system for controlling the device and transmitting results to the computer is a board with a microcontroller built into the rear wall of the housing. 4 fig.
Description
Полезная модель относится к области биомедицинских и ветеринарных технологий и предназначена для оценки влияния последствий поведения мелких лабораторных животных на само поведение. The utility model relates to the field of biomedical and veterinary technologies and is intended to assess the impact of the consequences of the behavior of small laboratory animals on the behavior itself.
Уровень техникиState of the art
Известен аппарат для исследования когнитивных способностей лабораторных животных “Intellicage” (см. Winslow W. et al. IntelliCage automated behavioral phenotyping reveals behavior deficits in the 3xTg-AD mouse model of Alzheimer’s disease associated with brain weight //Frontiers in Aging Neuroscience. – 2021. – Т. 13. – С. 720214). IntelliCage позволяет осуществлять автоматизированный когнитивный и поведенческий скрининг мутантных и подверженных воздействию грызунов, живущих в социальных группах. В системе IntelliCage минимизируется влияние присутствия экспериментатора на поведение подопытных животных для наблюдения нормального социального поведения грызунов в естественной среде.The IntelliCage device for studying the cognitive abilities of laboratory animals is known (see Winslow W. et al. IntelliCage automated behavioral phenotyping reveals behavior deficits in the 3xTg-AD mouse model of Alzheimer's disease associated with brain weight //Frontiers in Aging Neuroscience. - 2021. - Vol. 13. - P. 720214). IntelliCage allows for automated cognitive and behavioral screening of mutant and exposed rodents living in social groups. The IntelliCage system minimizes the influence of the experimenter's presence on the behavior of experimental animals to observe normal social behavior of rodents in the natural environment.
К недостаткам аппарата следует отнести высокую цену устройства на российском рынке, а также закрытую систему, требующую долгой предварительной настройки. The disadvantages of the device include the high price of the device on the Russian market, as well as a closed system that requires a long preliminary setup.
Известно устройство для тестирования животных для проведения поведенческого теста тестового животного, включающее: клетку, определяющую среду обитания тестового животного; камеру, в которую тестовое животное может войти, съемно прикрепленную к клетке; тестовый блок, расположенный в камере, представляющий проблему для тестового животного, вошедшего в камеру, обнаруживающий реакцию тестового животного на проблему и получающий данные о реакции; устройство измерения положения, которое измеряет положение тестового животного в клетке и камере и получает данные о положении тестового животного;
блок хранения данных, который сохраняет данные об ответе и данные о положении в качестве тестовых данных; и блок улучшения проблемы, который улучшает проблему, представленную тестовым блоком, на основе тестовых данных (US20160120153 опубл. 2016-05-05, МПК A01K 1/03). Устройство может автоматически оптимизировать тесты, проводимые для испытаний на животных. A device for testing animals for conducting a behavioral test of a test animal is known, comprising: a cage defining the habitat of the test animal; a chamber into which the test animal can enter, removably attached to the cage; a test unit located in the chamber, representing a problem for the test animal that has entered the chamber, detecting the reaction of the test animal to the problem and receiving data on the reaction; a position measuring device that measures the position of the test animal in the cage and chamber and receives data on the position of the test animal;
a data storage unit that stores response data and position data as test data; and a problem improvement unit that improves a problem represented by a test unit based on the test data (US20160120153 published 2016-05-05, IPC A01K 1/03). The device can automatically optimize tests performed for animal testing.
Известно также экспериментальное устройство для направления мыши на поиск платформы эвакуации с помощью визуальных подсказок (см. патент CN113384231, МПК A61B3/02, опубл. 09.06.2023), которое содержит основание с круглым резервуаром для воды, центральную платформу, платформу для эвакуации и светодиод; мерцание светодиода используется в качестве визуальной подсказки, так что экспериментальная мышь направляется к платформе для эвакуации, и побег осуществляется; и визуальная функция экспериментального устройства заключается в том, что оно содержит мышь, которая может быть количественно проанализирована в соответствии с записанным временем побега.Also known is an experimental device for guiding a mouse to search for an escape platform using visual cues (see patent CN113384231, IPC A61B3/02, published on 09.06.2023), which comprises a base with a round water tank, a central platform, an escape platform and a light-emitting diode; the flickering of the light-emitting diode is used as a visual cue, so that the experimental mouse is directed to the escape platform, and the escape is carried out; and the visual function of the experimental device is that it contains a mouse that can be quantitatively analyzed according to the recorded escape time.
Недостатком данного устройства является сложная система, обладающая большими размера и не имеющая возможности быть воспроизведенной в большом количестве устройств для серийных измерений. The disadvantage of this device is the complex system, which is large in size and cannot be reproduced in a large number of devices for serial measurements.
Известно устройство для тестирования автономного социального поведения мелких животных (см. патент CN112237156, МПК A01K1/03, опубл. 22.07.2022), которое содержит испытательный бункер, передний патрубок для хранения объектов и задний патрубок для хранения объектов расположены на двух внешних стенках испытательного бункера соответственно, передний патрубок для хранения объектов и задний патрубок для хранения объектов отделены от внутренней части испытательного бункера разделительными сетками из железной проволоки и направляющим рельсом. На боковой стенке испытательного бункера расположены паз, подъемная дверца и подъемный механизм, приводящий в движение подъемную дверцу для подъема и опускания. Подъемный механизм содержит двигатель, две стороны подъемной дверцы вставлены во вставной паз направляющей рейки, микропереключатель расположен на внутренней стенке испытательного бункера, микропереключатель электрически соединен с подъемным механизмом, микропереключатель электрически соединен со счетчиком, а микропереключатель и измерительный прибор электрически соединены друг с другом. Двигатель электрически соединен с цепью управления дверью; а схема управления дверью содержит реле отключения с временной задержкой, контроллер прямого и обратного вращения двигателя, реле управления с временной задержкой, скользящий реостат и инфракрасную камеру.A device for testing the autonomous social behavior of small animals is known (see patent CN112237156, IPC A01K1/03, published on July 22, 2022), which comprises a test bin, a front branch pipe for storing objects and a rear branch pipe for storing objects located on two outer walls of the test bin, respectively, the front branch pipe for storing objects and the rear branch pipe for storing objects are separated from the inside of the test bin by dividing nets made of iron wire and a guide rail. A groove, a lifting door and a lifting mechanism that drives the lifting door for raising and lowering are located on the side wall of the test bin. The lifting mechanism comprises a motor, two sides of the lifting door are inserted into the insert groove of the guide rail, a microswitch is located on the inner wall of the test bin, the microswitch is electrically connected to the lifting mechanism, the microswitch is electrically connected to the counter, and the microswitch and the measuring device are electrically connected to each other. The motor is electrically connected to the door control circuit; and the door control circuit comprises a time-delay cut-off relay, a forward and reverse motor rotation controller, a time-delay control relay, a sliding rheostat, and an infrared camera.
Недостатком данного устройства является малое количество параметров, позволяющих сделать анализ когнитивных способностей подопытных животных.The disadvantage of this device is the small number of parameters that allow for an analysis of the cognitive abilities of experimental animals.
Наиболее близкой к предлагаемой является система автоматизированного управления обучением животных и дискриминационным навыкам (см патент US11369093, МПК A61K39/00, опубл. 28.06.2022), основанный на анализе поведения и обучения животных). Система мониторинга для отслеживания перемещения одного или нескольких животных, содержиткорпус, сконфигурированный для содержания одного или нескольких животных; множество датчиков приближения, расположенных внутри корпуса и сконфигурированных для обнаружения присутствия одного или нескольких животных в целевом месте и, по меньшей мере, в одном другом месте; систему подачи корма, сконфигурированную для доставки пищевого вознаграждения в корпус; камеру, сконфигурированную для записи одного или нескольких животных в корпусе; по меньшей мере одно устройство слухового стимула, сконфигурированное для подачи звукового стимула в ответ на обнаружение присутствия одного или нескольких животных в целевом месте; по меньшей мере одно устройство светового стимула, сконфигурированное для подачи светового стимула в ответ на обнаружение присутствия одного или нескольких животных в целевом месте; и систему управления, сконфигурированную для получения входного сигнала по меньшей мере от одного из множества датчиков приближения и управления доставкой пищевого вознаграждения из системы подачи корма на основе входного сигнала, при этом корпус содержит аквариум. Множество датчиков приближения включают отражатель, который настроен на обнаружение присутствия одного или нескольких животных в целевом местоположении при прерывании сигнала к отражателю. Система подачи включает часть, содержащую пищу, и элемент доставки пищи, который при получении сигнала доставки пищи от системы управления вызывает доставку пищевого вознаграждения из части, содержащей пищу, в ограждение. Система подачи включает позиционирующий элемент, который сконфигурирован для перемещения элемента доставки пищи из первого положения во второе положение, причем перемещение из первого положения во второе положение позволяет доставлять пищевое вознаграждение в различные области ограждения, а система подачи сконфигурирована для получения позиционирующего сигнала от системы управления для регулировки местоположения элемента доставки пищи. Позиционирующий элемент содержит один или несколько двигателей, которые сконфигурированы для регулировки местоположения элемента подачи пищи путем вращения рычага подачи.The closest to the proposed one is a system for automated control of animal training and discrimination skills (see patent US11369093, IPC A61K39/00, published 06/28/2022), based on the analysis of animal behavior and training). A monitoring system for tracking the movement of one or more animals comprises a housing configured to contain one or more animals; a plurality of proximity sensors located inside the housing and configured to detect the presence of one or more animals in a target location and at least one other location; a food delivery system configured to deliver a food reward to the housing; a camera configured to record one or more animals in the housing; at least one auditory stimulus device configured to deliver an auditory stimulus in response to detecting the presence of one or more animals in the target location; at least one light stimulus device configured to deliver a light stimulus in response to detecting the presence of one or more animals in the target location; and a control system configured to receive an input signal from at least one of a plurality of proximity sensors and to control the delivery of a food reward from the food delivery system based on the input signal, wherein the housing comprises an aquarium. The plurality of proximity sensors include a reflector that is configured to detect the presence of one or more animals at a target location when the signal to the reflector is interrupted. The delivery system includes a food-containing portion and a food delivery element that, upon receiving a food delivery signal from the control system, causes the delivery of a food reward from the food-containing portion to the enclosure. The delivery system includes a positioning element that is configured to move the food delivery element from a first position to a second position, wherein the movement from the first position to the second position allows the food reward to be delivered to different areas of the enclosure, and the delivery system is configured to receive a positioning signal from the control system to adjust the location of the food delivery element. The positioning element comprises one or more motors that are configured to adjust the location of the food delivery element by rotating the delivery lever.
Недостатком данного устройства является отсутствие гибкой настройки условий эксперимента и контроля нескольких устройств одновременно. Согласно тексту патента, для улучшения качества измерений используется отслеживание движений животного при помощи камеры.The disadvantage of this device is the lack of flexible adjustment of experimental conditions and control of several devices simultaneously. According to the text of the patent, animal movement tracking using a camera is used to improve the quality of measurements.
Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model
Технической проблемой является разработка автоматизированного устройства, позволяющего проводить взаимодействие с лабораторными животными для изучения их поведения при обучении. The technical challenge is to develop an automated device that allows interaction with laboratory animals to study their learning behavior.
Технический результат заключается в расширении арсенала средств для оценки когнитивных способностей животных при увеличении скорости и точности обучения.The technical result consists in expanding the arsenal of means for assessing the cognitive abilities of animals while increasing the speed and accuracy of learning.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для оперантного обусловливания мелких лабораторных животных, содержащем корпус, внутри которого расположены инфракрасные датчики для обнаружения присутствия животного в целевом месте, автоматический модуль подачи корма и систему управления устройством, согласно решению, в нижней части передней стенки корпуса выполнены три отверстия и расположен рычаг для взаимодействия с животным, над крайними отверстиями расположены LED-светодиоды, инфракрасные датчики для обнаружения присутствия животного размещены в отсеках в нижней части корпуса напротив крайних отверстий, модуль для подачи корма подведен к центральному отверстию, система управления устройством и передачи результатов на компьютер представляет собой плату с микроконтроллером, встроенную в заднюю стенку корпуса. Автоматический модуль подачи корма включает кормушку, соединенную с ротором для сброса корма по направляющей в отсек напротив центрального отверстия, управляемым шаговым двигателем, при этом драйвер шагового двигателя установлен на задней стенке корпуса. Задняя стенка корпуса выполнена съемной и прикреплена к корпусу с помощью магнитов, расположенных в углах. Корпус выполнен из непрозрачного PLA пластика. Отсеки для крепления инфракрасных датчиков являются сменными и крепятся к корпусу по системе “ласточкин хвост”.The technical result is achieved in that in a device for operant conditioning of small laboratory animals, comprising a housing, inside which infrared sensors are located for detecting the presence of an animal in a target location, an automatic feed delivery module and a device control system, according to the solution, three openings are made in the lower part of the front wall of the housing and a lever is located for interacting with the animal, LEDs are located above the outer openings, infrared sensors for detecting the presence of an animal are placed in compartments in the lower part of the housing opposite the outer openings, a feed delivery module is connected to the central opening, the device control system and the transmission of results to the computer is a board with a microcontroller built into the rear wall of the housing. The automatic feed delivery module includes a feeder connected to a rotor for dumping food along a guide into a compartment opposite the central opening, controlled by a stepper motor, wherein the stepper motor driver is installed on the rear wall of the housing. The rear wall of the housing is removable and attached to the housing using magnets located in the corners. The housing is made of opaque PLA plastic. The compartments for mounting the infrared sensors are replaceable and are attached to the body using a dovetail system.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Полезная модель поясняется чертежами, на фиг. 1 – приведен общий вид устройства; на фиг. 2 - модуль автоматической подачи корма; на фиг. 3 – передняя стенка корпуса; на фиг. 4 – задняя стенка корпуса.The utility model is explained by drawings, in Fig. 1 - a general view of the device is shown; in Fig. 2 - an automatic feed supply module; in Fig. 3 - the front wall of the housing; in Fig. 4 - the rear wall of the housing.
Позициями на чертежах обозначено:The following positions are indicated on the drawings:
1. корпус;1. body;
2. кормушка;2. feeder;
3. ротор;3. rotor;
4. шаговый двигатель;4. stepper motor;
5. инфракрасные датчики;5. infrared sensors;
6. отсеки для крепления датчиков;6. compartments for mounting sensors;
7. отверстия в передней стенке корпуса для взаимодействия с лабораторным животным;7. openings in the front wall of the housing for interaction with the laboratory animal;
8. Led-светодиоды;8. LED-light-emitting diodes;
9. рычаг для нажатия;9. lever for pressing;
10. задняя стенка корпуса;10. rear wall of the case;
11. драйвер шагового двигателя;11. stepper motor driver;
12. Arduino Nano;12. Arduino Nano;
13. магниты;13. magnets;
14. отсек для подачи корма.14. Feeding compartment.
Осуществление полезной моделиImplementation of a utility model
Устройство представляет собой оперантную камеру, которую помещают в лабораторную клетку (фиг. 1). Оно содержит корпус 1, выполненный из PLA пластика. Выбор данного пластика обусловлен легкостью изготовления корпуса, оптимальными свойствами пластика для очистки корпуса, а его непрозрачность препятствует отвлечению лабораторного животного на раздражители. Внутри корпуса устройства расположен модуль для автоматической подачи корма, состоящий из кормушки 2, соединенной с вертикально расположенным ротором 3 в корпусе из PLA пластика, на котором закреплен шаговый двигатель 4, используемый для поворота ротора 3 и выдачи точной порции корма в отсек 14 по стенкам корпуса ротора. Ротор 3 имеет 8 лопастей, каждая из которых позволяет взять точный объем корма, и поворачивается на 45 градусов для сброса корма в отсек 14, совмещенный с модулем. Устройство содержит инфракрасные датчики 5, размещенные в отсеках для крепления датчиков 6 в нижней части корпуса 1. Инфракрасные датчики 5 используются для обнаружения помещения носа лабораторного животного в одно из крайних отверстий устройства. Отсеки для крепления инфракрасных датчиков 6 являются сменными и крепятся к корпусу по системе “ласточкин хвост”. В передней стенке корпуса 1 выполнены три отверстия 7 для взаимодействия с лабораторным животным. Модуль для автоматической подачи корма подведен к центральному отверстию и предназначен для осуществления пищевого подкрепления лабораторного животного кормом в случае выбора верного отверстия (фиг. 2). The device is an operant chamber placed in a laboratory cage (Fig. 1). It contains a housing 1 made of PLA plastic. The choice of this plastic is due to the ease of manufacturing the housing, the optimal properties of the plastic for cleaning the housing, and its opacity prevents the laboratory animal from being distracted by stimuli. Inside the housing of the device there is a module for automatic feeding, consisting of a feeder 2 connected to a vertically located rotor 3 in a housing made of PLA plastic, on which a stepper motor 4 is fixed, used to rotate the rotor 3 and dispense an exact portion of food into compartment 14 along the walls of the rotor housing. Rotor 3 has 8 blades, each of which allows you to take an exact volume of food, and rotates 45 degrees to dump the food into compartment 14, combined with the module. The device contains infrared sensors 5, placed in compartments for fastening sensors 6 in the lower part of the housing 1. Infrared sensors 5 are used to detect the placement of the nose of the laboratory animal in one of the extreme openings of the device. Compartments for fastening infrared sensors 6 are replaceable and are attached to the housing using a dovetail system. In the front wall of the housing 1, three openings 7 are made for interaction with the laboratory animal. The module for automatic feeding is brought to the central opening and is intended to implement food reinforcement of the laboratory animal with food in the event of choosing the correct opening (Fig. 2).
Над крайними отверстиями расположены LED светодиоды 8, которые предназначены для обозначения верного отверстия для выбора лабораторным животным. Выбор верного отверстия позволяет закрепить условный рефлекс лабораторного животного путем получения пищевого подкрепления в случае правильного выбора.Above the outer holes there are LED diodes 8, which are intended to indicate the correct hole for the laboratory animal to choose. Choosing the correct hole allows you to consolidate the conditioned reflex of the laboratory animal by receiving food reinforcement in the case of the correct choice.
Отсеки 6 расположены напротив крайних отверстий. В нижней правой части устройства закреплен рычаг для нажатия 9 (фиг. 3). Он позволяет получить более точные результаты эксперимента путем предоставления нескольких задач для лабораторного животного. На задней стенке 10 корпуса 1 установлен драйвер шагового двигателя 11 (фиг. 4), в стенку также встроена плата с микроконтроллером Arduino Nano 12, осуществляющая управление устройством и передающая результаты на компьютер. Драйвер шагового двигателя 11 позволяет осуществить точное управление шаговым двигателем 4, он подключен к плате с микроконтроллером 12. Плата с микроконтроллером 12 осуществляет управление устройством: задает условия горения LED светодиодов 8 согласно эксперименту, принимает сигнал с инфракрасных датчиков 5, управляет шаговым двигателем 4 через драйвер шагового двигателя 11 и передает все полученные данные на персональный компьютер, к которому она подключена. Задняя стенка устройства 10 представляет собой плоскую пластину, выполненную из непрозрачного PLA пластика. По ее краям закреплены магниты 13 с диаметром 3 мм в верхней части и 5 мм в нижней части, используемые для крепления задней стенки 10 к корпусу устройства 1, что позволяет быстро снять заднюю стенку 10 и получить доступ к основным техническим узлам устройства. Устройство позволяет проводить оперантное обусловливание в соответствии с сигналами. В качестве сигналов используются LED-светодиоды 8. Задачей для животного является выбор правильного отверстия 7 или нажатие на рычаг 9. Так, если мелкое лабораторное животное помещает свою голову в правильное отверстие 7, которое является одним из крайних, инфракрасный датчик 5 регистрирует это и отправляет сигнал на плату с микроконтроллером 12. Плата с микроконтроллером 12 управляет устройством, включает модуль для активной подачи корма и животное получает дозированную порцию корма в качестве пищевого подкрепления в центральном отверстии. После этого информация направляется на персональный компьютер, с которым плата с микроконтроллером 12 соединена через USB-интерфейс. В случае выбора лабораторным животным неправильного отверстия не происходит выдачи дозированной порции корма, информация об этом направляется на персональный компьютер через плату с микроконтроллером 12. На компьютере задают время и условия эксперимента. В конце результаты предоставляются в виде txt-файла. The compartments 6 are located opposite the outermost openings. A lever for pressing 9 is fixed in the lower right part of the device (Fig. 3). It allows to obtain more accurate results of the experiment by providing several tasks for the laboratory animal. A stepper motor driver 11 (Fig. 4) is installed on the back wall 10 of the housing 1; a board with an Arduino Nano microcontroller 12 is also built into the wall, which controls the device and transmits the results to the computer. The stepper motor driver 11 allows to precisely control the stepper motor 4, it is connected to the board with the microcontroller 12. The board with the microcontroller 12 controls the device: sets the conditions for the burning of the LED light-emitting diodes 8 according to the experiment, receives a signal from the infrared sensors 5, controls the stepper motor 4 via the stepper motor driver 11 and transmits all the received data to the personal computer to which it is connected. The back wall of the device 10 is a flat plate made of opaque PLA plastic. Magnets 13 with a diameter of 3 mm in the upper part and 5 mm in the lower part are fixed along its edges, used for fixing the rear wall 10 to the body of the device 1, which allows for quick removal of the rear wall 10 and access to the main technical units of the device. The device allows for operant conditioning in accordance with signals. LEDs 8 are used as signals. The task for the animal is to choose the correct hole 7 or press the lever 9. Thus, if a small laboratory animal places its head in the correct hole 7, which is one of the outer ones, the infrared sensor 5 registers this and sends a signal to the board with the microcontroller 12. The board with the microcontroller 12 controls the device, turns on the module for active feed delivery, and the animal receives a dosed portion of feed as a food reinforcement in the central hole. After that, the information is sent to a personal computer, to which the board with the microcontroller 12 is connected via a USB interface. If the laboratory animal chooses the wrong hole, the dosed portion of food is not dispensed, information about this is sent to the personal computer via the board with the microcontroller 12. The time and conditions of the experiment are set on the computer. At the end, the results are provided as a txt file.
Процедура обучения. За 24 часа до начала обучения лабораторное животное подвергается пищевой или питьевой депривации. Затем животное помещается в подготовленную лабораторную клетку с размещенным в ней устройством. В течение 30 минут животное находится в одной клетке с устройством, которое автоматически предоставляло пищевое подкрепление в качестве награды на выбор любого отверстия из двух крайних. Эту процедуру проводят до уверенного обучения животных получать подкрепление в кормушке. В среднем необходимо от 7 до 10 обучающих сессий. После закрепления опыта животное снова помещается в лабораторную клетку с устройством. Выставляются настройки, по которым LED-светодиод 8 загорается только над одним из двух крайних отверстий, где установлены инфракрасные датчики 5. Время регистрации правильного выбора, загорания LED-светодиодов 8 и выбор отдельного LED-светодиода 8 для загорания настраивается при помощи управления устройством через плату с микроконтроллером 12. Такая вариативность позволяет задавать различные условия эксперимента для получения более точных результатов. После прохождения тестов с LED-светодиодами 8 включается регистрация сигнала с рычага для нажатия 9. Все LED-светодиоды 8 загораются, сигнализируя о правильности выбора. В случае нажатия на рычаг 9 лабораторное животное получает корм в качестве подкрепления. Training procedure. 24 hours before the training, the laboratory animal is subjected to food or water deprivation. Then the animal is placed in a prepared laboratory cage with a device placed in it. For 30 minutes, the animal is in the same cage with the device, which automatically provides food reinforcement as a reward for choosing any of the two outer holes. This procedure is carried out until the animals are confidently trained to receive reinforcement in the feeder. On average, 7 to 10 training sessions are required. After the experience is consolidated, the animal is again placed in the laboratory cage with the device. Settings are set so that the LED 8 lights up only above one of the two outer holes, where the infrared sensors 5 are installed. The time for recording the correct choice, lighting up the LEDs 8 and selecting an individual LED 8 for lighting is configured by controlling the device through the board with the microcontroller 12. Such variability allows you to set different experimental conditions to obtain more accurate results. After passing the tests with LEDs 8, the signal from the pressing lever 9 is registered. All LEDs 8 light up, signaling the correctness of the choice. In case of pressing the lever 9, the laboratory animal receives food as a reinforcer.
Устройство предназначено для тестирования лабораторных при обеспечении высокого комфорта для животных и снижении нагрузки на операторов до минимума. Одновременная работа с неограниченным числом устройств в системе позволяет масштабировать эксперименты и исследования с большими группами животных. Устройство позволяет проводить анализ времени реакции, времени обучения, общего времени достижения цели и количества ошибок. The device is designed for testing laboratory animals while ensuring high comfort for animals and reducing the workload on operators to a minimum. Simultaneous operation with an unlimited number of devices in the system allows scaling experiments and studies with large groups of animals. The device allows for analysis of reaction time, learning time, total time to reach the goal and the number of errors.
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU231996U1 true RU231996U1 (en) | 2025-02-20 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2689692C1 (en) * | 2018-03-27 | 2019-05-28 | Акционерное общество "Уральский электромеханический завод"(АО "АЭМЗ") | Laboratory actographic bench for chronobiological and chronopharmacological studies on animals |
| CN112237156A (en) * | 2020-10-23 | 2021-01-19 | 宁波大学 | Device and experimental method for testing autonomous social behaviors of small animals |
| CN113384231A (en) * | 2021-05-28 | 2021-09-14 | 温州医科大学 | Experimental device and method for guiding mouse to find escape platform through visual clues |
| US11369093B2 (en) * | 2015-09-28 | 2022-06-28 | Georgetown University | Systems and methods for automated control of animal training and discrimination learning |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11369093B2 (en) * | 2015-09-28 | 2022-06-28 | Georgetown University | Systems and methods for automated control of animal training and discrimination learning |
| RU2689692C1 (en) * | 2018-03-27 | 2019-05-28 | Акционерное общество "Уральский электромеханический завод"(АО "АЭМЗ") | Laboratory actographic bench for chronobiological and chronopharmacological studies on animals |
| CN112237156A (en) * | 2020-10-23 | 2021-01-19 | 宁波大学 | Device and experimental method for testing autonomous social behaviors of small animals |
| CN113384231A (en) * | 2021-05-28 | 2021-09-14 | 温州医科大学 | Experimental device and method for guiding mouse to find escape platform through visual clues |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2498238B1 (en) | System and method for cognitive assessment and training of an animal | |
| Matikainen-Ankney et al. | An open-source device for measuring food intake and operant behavior in rodent home-cages | |
| CN102223785B (en) | Feeding system and process for behavioral modification of animals | |
| US10542926B2 (en) | High-throughput operant sensory discrimination apparatus and method | |
| CN1817325A (en) | Mouse hearing and vision memory model and intelligent action inspecting system | |
| CN100471466C (en) | An Intelligent Behavioral Detection System of the Spatial Memory Retention Model in Rats | |
| Hao et al. | Fully autonomous mouse behavioral and optogenetic experiments in home-cage | |
| JP2002272299A (en) | Equipment and method for tending livestock group | |
| CN108094229A (en) | A kind of Behavior test platform and method for detecting animal cooperation behavior | |
| RU231996U1 (en) | DEVICE FOR OPERANT CONDITIONING OF SMALL LABORATORY ANIMALS | |
| Spector et al. | A new gustometer for taste testing in rodents | |
| JPWO2018155596A1 (en) | Mouse learning device, mouse learning system, and mouse learning program | |
| JP6570483B2 (en) | Restraining system | |
| DE19810444A1 (en) | Method and device for testing, promoting and using the sensory differentiation and learning ability of animals | |
| CN100477970C (en) | Mouse path exercising model and intelligent action inspecting system | |
| Juczewski et al. | Stress and behavioral correlates in the head-fixed method | |
| JP2519893B2 (en) | Behavior analysis device for specimens such as animals | |
| US20100331722A1 (en) | Device and method for assessing operant facial pain | |
| CN113767863A (en) | Animal reinforcement learning behavior training system based on intracranial micro-current stimulation reward and punishment | |
| Hartmann et al. | Build instructions for a long term behavioural enclosure for measuring motivational switching in mice | |
| Eyal et al. | PreyTouch: a touchscreen-based closed-loop system for studying predator-prey interactions | |
| JP2024501788A (en) | Pet biological information measuring device | |
| RU79775U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING PURPOSE IN ANIMAL EXPERIMENT | |
| US20090205581A1 (en) | High-throughput operant sensory discrimination apparatus and method | |
| Wang | Prenatal ethanol exposure impairs synaptic function in the medial prefrontal cortex and causes attention deficits in rats |