Устройство для исследования моторных реакций животных

РИЕ ИЗОБРЕТЕНИ П ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЬ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Северо-Западный заочный политех ническнй институт и Ленинградский электротехнический институт нм. В.И. Ульянова (Ленина)(56) 1. Лисейчиков Ю.Н. и др. Электронный прибор для определения двигательной активности. -ВЭБ. Н, 1978, т. 85 9 5, с, 633, 634.2. Авторское свидетельство СССР В 849576, кл. А 01 К 15/02, 1981 (прототип).(54)(57) 1 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МОТОРНЫХ РЕАКЦИЙ ЖИВОТНЫХ включакнаее электростимулятор, подключенный через переключатель к элек тродам, вживленным в мозг животного,ш АО 1 К 15/О 2; А 01 К 29/ о т л и ч ю ы е е с я тем, что, с целью повьзаения точности и расширения функциональных возможностей, оно . снабжено блоком формирования траектории, телевизионной камерой, селектором, блоком элементов И, блоком . регистрации, смесителем и видеоконтрольным блоком, причем телевизионная камера выходами соединена с входами селектора, видеоконтрольного блока, смесителя и блока формирования траектории, подключенного выходами к входам смесителя и блока элементов И, который подключен выходами к входам 1 переключателя и блока регистрации, а входом - к. выходу селектора, при этом выход смесителя подключей квходу видеоконтрольного блока.2. Устройство по и. 1, о т л и - Щ ч а юю е е с я тем, что переключа-. фф тель выполнен в виде электронного С коммутатора.Изобретение относится к сельскомухозяйству, в частности к изучениюповедения животных и их моторныхреакций.Известны устройства, включающиеэлектростимулятор, подключенный через 5переключатель к электродам, вживленным в мозг животного 1) и )2.Недостатками известных устройствявляются низкая точность и ограниченные функциональные возможности.10Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональныхвозможностей.Указанная цель дОстигается тем,что устройство снабжено блоком форми рования траектории, телевизионнойкамерой, селектором, блоком элементов И, блоком регистрации, смесителеми видеоконтрольным блоком, причемтелевизионная камера выходами соединена в входами селектора, видеоконтрольного блока, смесителя и блокаформирования траектории, подключенного выходами к входам смесителя и блока элементов И, который подключенвыходами к входам переключателя иблока регистрации, а входом - к выходу селектора, при этом выход смесителя подключен к входу видеоконтрольного блока.Переключатель выполнен в виде электронного коммутатора.На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока формирования траектории; на фиг, 3 - схематичный видна экране; на фиг. 4 - пересечениеживотными границы разрешенной зоныпод заданным углом; на фиг. 5 - изменение направления движения животного в допусковой зоне при его выходе.в разрешенную зону; на фиг. бто же, при пересечении им границыразрешенной зоны под углом большимзаданного; на фиг. 7 и 8 - то же,при изогнутой форме границы разрешенной зоны.Устройство включает электростимулятор 1, подключенный через переклю,чатель 2 к электродам З,.вживленнымв мозг животного, блок 4 формирования траектории, телевизионную камЕру 5, селектор б, блок 7 элементов И,блок 8 регистрации, смеситель 9 ивидеоконтрольный блок 10, блок 4 формирования траектории имеет генераторы 11 и 12, сумматор 13, триггерыШмитта 14-17, элементы Й 18-20,На фиг. 3-8 обозначены телевизионный растр 21 животное 22, разрешенная.эона 23 движения животного, леваядопусковая полоса 24, правая допуско вая полоса 25, препятствия 2 б, угол27 поворота животного при определенных и неизменных параметрах стимуляции соответствующей эоны мозга, угол28 увеличенный угол 27, угол 29 пересечения животным разрешенной зоны 23,угол 30 увеличенный угол 29, угол 31поворота животного, в котором телевизионная камера 5 выходами соециненас входами селектора б, видеоконтрольного блока 10, смесителя 9 и блока 4формирования траектории, подключенного выходами к входам смесителя 9и блока 7 элементов И, который подключен выходами к входам переключателя 2 и блока 8 регистрации, а входом - с выходом селектора б, при этомвыход смесителя 9 подключен к входувидеоконтрольного блока 10, причемпереключатель 2 выполнен в виде электронного коммутатора,Устройство работает следующимобразом.Параметры стимуляции животного22, в мозг которого вживлены электроды 3, определяются предварительно поизвестным методикам.Синхронизация работы видеоконтрольного блока 10 осуществляется сигналомс телевизионной камеры 5. Блоком 4формирования траектории формируетсяусловное изображение задаваемой траектории, С выхода телевизионной камеры5 на вход генераторов 11 и 12 блока 4формирования траектории поступают соответственно строчные (ССИ) и кадровые (КСИ) синхроимпульсьт. Генераторы11 и 12 формируют импульсы строчнойи кадровой частоты различной формы,например пилообразной, треугольнойпараболической и др. Укаэанные импульсы поступают в сумматор 13, с выходакоторого их адаптивная смесь подается иа выходы триггеров Шмитта 14-17.Пороги срабатывания указанных триггеров Шмитта определяют фронт формируемой фигуры на экране видеоконтрольного блока 10. С выходов триггеровШмитта 14-17 прямые и инверсные импульсы поступают на элементы И 18-20,на выходах которых, а также инверсном выходе триггера Шмитта 14 и прямом выходе триггера Шмитта 17 формируются сигналы допусковых зон траектории. Ширина зон определяется порогами срабатывания триггеров Шмитта 17.Форма импульсов на выходе генераторов 11 и 12 определяет форму траектории. Например, для импульсов пилообразной формы траектория будет представлять собой прямую линию, наклонкоторой определяется. соотношениемамплитуд пилообразных импульсов строч"ной и кадровой частот, В случае пара-.боллической формы импульсов траектория будет иметь вид эллиптическойзамкнутой кривой. Используя другиегенераторы и комбинируя их сочетания,получают более сложные траектории.На экране видеоконтрольного блока 10изображение задаваемой траекториисовмещается с иэображением животного,для чего сигналы с выходов блока 4формирования траектории и видеосигнал с выхода телевизионной камеры 5 через смеситель 9 подаются на вход видео- контрольного блока 10.Кроме того, видеосигнал с телевизионной камеры 5 поступает на вход 5 селектора б, в котором происходит выделение сигнала животного. Сигнал с выхода селектора б, соответствующий положению животного в поле зрения телевизионной камеры 5 поетупает на 10 один из входов всех элементов И бло- ка 7. На другие входы указанного бло. ка поступают сигналы с блока 4 формирования траектории, соответствующие пространственному расположению раз личных участков траектории. При совпадении сигнала с селектора б с оп- ределенным сигналом с блока 4 форми-. рования траектории срабатывает соответствующий элемент в блоке 7. 20Таким образом, на выходе блока 7 элементов И постоянно действует один иэ сигналов, соответствующих следующим положениям животного относительно заданных зон траектории: животное находится на разрешенной зоне 23, животное находится в пределах левой допусковой полосы 24, животное вышло за левую допусковую ,полосу 24, животное нахо- дится в пределах левой допусковой полосы 24, животное вышло за левую допусковую полосу 24, животное нахо" дится в пределах правой допусковой полосы 25, животное вышло за правую допусковую полосу 25. 35Указанные сигналы являются управляющими для переключателя 2, который осуществляет подключение к определенному (в зависимости от положения животного относительно полос тракторив 40 электроду 3. В мозг животного вживляют три электрода, один из которых вы-. зывает пробежку животного вперед, второй - поворот налево,. третий - поворот направо. Причем угол поворо та зависит от продолжительности и/или интенсивности сигналов.Злектростимулятор 1 подключается через переключаетль 2 к электроду, вызывающему реакцию пробежки животного вперед при поступлении на его вход сигнала Животное находится на разрешенной зоне 23, По сигналам Животное находится в пределах левой допусковой полосъ 1 24 или ЫЖивотное вышло за левую допусковую полосу 24 подается сигнал на электрод поворота животного направо, а по сигналам Животное находится в пределах правой допусковой полосы 25 или Животное вышло за правую допусковую полосу 25 ф подается сиг нал на электрод поворота налево. Величина угла поворота животногообеспечивается сигналами большейпродолжительности или интенсивности.Указанный принцип корректировки дви,жения животного может быть выполнени с большим количеством допусковыхполос,формирование дополнительных допусковых полос необходимо для компенсации возможных отклонений действительного курса животного от заданного. Эти отклонения связаны соследующими особенностями управления:особенностями биологического объектаи особенностями формы заданной траектории.Несмотря на то, что вид двигательных реакций животного, вызванных1 электрической стимуляцией зон мозга,является практически неизменным (принеизменных параметрах стимуляции),количественные характеристики этихреакций: патентный период, скоростьпробежки и поворотов могут изменяться в процессе управления. Соответственно, при изменении этих величинменяется и угол поворота животного,Кроме того,животное может пересе вкать допусковые полосы под разнымиуглами.Например, пусть угол 27 поворота(фиг. 4) при определейных и.неизменных параметрах. стимуляции соответствующей эоны мозга имеет определенную величину. Рассмотрим два случая:угол. 28 уменьшился и угол 29 пересечения эоны увеличиМся до угла 30.При изменении направления движенияобусловленном формой заданной траектории (фиг. 6), изменяется угол 30при неизменном угле 28, что обуслов.лено маневром животного или формойтраектории (фиг. 7 и 8).Для более быстрого возвращенияживотного во всех случаях на разре.шенную зону 23 необходимо дополнительное воздействие, вызывающее болеесильную реакцию, т,е, поворот наугол 31,Количественные показатели характеризующие насколько быстро и точноф.животное выполняет команды, регистрирует блок 8 регистрации. В зависимости от условиИ эксперимента блок 8регистрации фиксирует количество выходов с разрешенной эоны 23 на правую и левую допусковые полосы 24 и 25, время нахождения животного на укаэанных полосах и т,п.В устройстве предусмотрен переходс автоматического на ручное управление.Таким образом, предлагаемое устрой ство обеспечивает повышение точностии раааирение функциональных возможностей.