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一种用于自由活动动物的微型多模式遥控刺激器
  • ISSN号:0371-0874
  • 期刊名称:《生理学报》
  • 时间:0
  • 分类:Q424[生物学—神经生物学;生物学—生理学] R33-33[医药卫生—人体生理学;医药卫生—基础医学]
  • 作者机构:[1]中国科学院自动化研究所高技术创新中心,北京100080, [2]西安交通大学医学院生理教研室,西安710061
  • 相关基金:This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 60375026).
中文摘要:

本文采用集成有射频功能的片上系统(nRF24E1),研制了一种用于自由活动小动物的微型多模式遥控刺激器。刺激参数的设置及结果分析均由10m外的个人计算机进行。通过离体实验,即刺激蛙坐骨神经干时产生动作电位并可观察到伪迹;及在体大鼠的训练操作性条件反射的行为学实验,即在Y臂迷宫中训练大鼠听到不同声音完成左右运动,如果完成正确给予前脑内侧束以电刺激,我们观察到5d内大鼠的正确率增加3倍,达到93.5%。上述实验都验证了该刺激器的有效性与稳定性。本系统具有体积小(18mm×28mm双层线路板)、重量轻(不含电池5g)、简单、实用、可靠等特点,能有效地用于自由活动小动物的实验研究。为基于电刺激的小动物行为训练(动物机器人)及相关神经生理学实验研究,提供了新的实验条件和实验手段。

英文摘要:

This paper presents a remote controlled multimode micro-stimulator based on the chip nRF24E1, which consists mainly of a micro-control unit (MCU) and a radio frequency (RF) transceiver. This micro-stimulator is very compact (18 mm×28 mm two layer printed circuit board) and light (5 g without battery), and can be carried on the back of a small animal to generate electrical stimuli according to the commands sent from a PC 10 meters away. The performance and effectiveness of the micro-stimulator were validated by in vitro experiments on the sciatic nerve (SN) of the frog, where action potentials (APs) as well as artifacts were observed when the SN was stimulated by the micro-stimulator. It was also shown by in vivo behavioral experiments on operant conditioned reflexes in rats which can be trained to obey auditory instruction cues by turning right or left to receive electrical stimulation (‘virtual' reward) of the medial forebrain bundle (MFB) in a maze. The correct response for the rats to obey the instructions increased by three times and reached 93.5% in an average of 5 d. This micro-stimulator can not only be used for training small animals to become an 'animal robots', but also provide a new platform for behavioral and neurophysiological experiments.

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期刊信息
  • 《生理学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国生理学会 中国科学院上海生理研究所
  • 主编:王建军
  • 地址:上海岳阳路319号31B楼
  • 邮编:200031
  • 邮箱:actaps@sibs.ac.cn
  • 电话:021-54922832
  • 国际标准刊号:ISSN:0371-0874
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1352/Q
  • 邮发代号:4-157
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,中国科学院优秀期刊特别奖,荣获首届国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国生物医学检索系统,美国生物科学数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:8098