基于运动行为控制的鲤鱼小脑脑区的研究

发布时间：2017-03-23 13:17

  本文关键词：基于运动行为控制的鲤鱼小脑脑区的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：动物机器人是基于运动控制的脑机接口技术的直接应用,即通过电信号支配活体动物的神经活动,将其变成运动行为受人操纵的动物。动物机器人充分利用动物运动灵活性、天然隐蔽性和环境适应性方面的优势,能够在恶劣危险环境下完成人类所不能的任务,因而成为近年来国内外备受关注的研究热点。本文以鲤鱼为水生动物机器人的研究对象,以鲤鱼小脑为切入点,进行了有关鲤鱼运动行为诱导技术的研究。针对鲤鱼小脑的运动功能相关研究较少的现状,本课题首先通过电损毁法建立鲤鱼小脑特定脑区损伤模型,对比损毁组和对照组的鲤鱼生理运动机能的变化来分析这一脑区的功能,实验结果提示鲤鱼小脑参与运动调控。为深入探索鲤鱼小脑的运动调控功能,本课题采用电生理学方法,对固定于立体定位仪上的麻醉状态下的鲤鱼小脑位点进行电刺激探查,通过改进的心脏灌流法对诱发动作频率较高的位点进行蓝点标记,结果表明对小脑不同脑区的电刺激能诱导出鲤鱼单侧摆尾、双侧摆尾、鱼鳍展开等运动反应,组织学定位检查显示摆尾动作频率较高的位点多出现于小脑蒲氏细胞层(purkinje cell layer),这应该与蒲肯野氏细胞(purkinje cell)参与平衡和运动的调控相关。随后利用CT对鲤鱼的头部骨骼结构和脑组织进行扫描成像,为电极植入定位导航。根据麻醉状态下的急性实验结果,进行了小脑内埋藏刺激电极对清醒状态下鲤鱼行为诱导的实验研究,初步实现了鲤鱼前游、左右转向、上浮下潜的人工诱导。本课题的研究结果提示鲤鱼小脑与运动调控密切相关,通过对鲤鱼小脑特定脑区的电生理刺激可以实现鲤鱼某些运动行为的人工诱导。
【关键词】：动物机器人 运动控制 鲤鱼小脑 电损毁 电刺激
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q42;TP242
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题的研究背景10
• 1.2 动物机器人的国内外相关研究进展10-14
• 1.3 课题的研究目的和意义14-16
• 1.4 课题的主要研究内容16-18
• 第2章 鲤鱼运动行为脑控机制理论18-24
• 2.1 鲤鱼脑组织结构18-20
• 2.2 鲤鱼小脑组织结构及功能20-22
• 2.3 鲤鱼运动控制机理22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 基于脑损毁法的鲤鱼小脑运动功能的研究24-32
• 3.1 引言24-25
• 3.2 基于脑损毁法的鲤鱼小脑运动功能的研究25-29
• 3.2.1 试验材料25
• 3.2.2 试验方法25-28
• 3.2.3 试验结果28-29
• 3.4 讨论与分析29-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第4章 麻醉状态下鲤鱼小脑运动功能区的研究32-51
• 4.1 引言32-33
• 4.2 鲤鱼脑立体定位33-38
• 4.2.1 脑立体定位原理33-34
• 4.2.2 鲤鱼脑立体定位34-36
• 4.2.3 鲤鱼在脑立体定仪上的固定36
• 4.2.4 鲤鱼颅骨的定位分区36-37
• 4.2.5 鲤鱼小脑的定位37-38
• 4.3 麻醉状态下鲤鱼小脑急性电刺激探查实验38-49
• 4.3.1 试验材料38-39
• 4.3.2 鲤鱼的麻醉程度判断39
• 4.3.3 鲤鱼的麻醉与手术39-40
• 4.3.4 刺激系统的连接40
• 4.3.5 鲤鱼急性电刺激实验步骤40-41
• 4.3.6 小脑的组织学定位检查41-43
• 4.3.7 鲤鱼运动行为模式分析与考察范围43-44
• 4.3.8 麻醉状态下电刺激小脑实验结果44-49
• 4.4 讨论和分析49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 清醒状态下电刺激鲤鱼小脑诱导运动的研究51-63
• 5.1 引言51
• 5.2 鲤鱼颅脑的影像学观察51-53
• 5.3 电刺激鲤鱼小脑诱导运动的试验53-60
• 5.3.1 试验材料53-54
• 5.3.2 刺激电极的绝缘性检查54
• 5.3.3 刺激电极植入54-55
• 5.3.4 鲤鱼清醒状态下的有线控制实验55-56
• 5.3.5 鲤鱼运动行为分析与观测范围56
• 5.3.6 鲤鱼清醒状态下的有线控制实验结果56-59
• 5.3.7 鲤鱼清醒状态下的无线遥控实验探索59-60
• 5.4 讨论和分析60-62
• 5.5 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-70
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果70-72
• 致谢72-73
• 作者简介73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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1 刘颖杰;家兔动物机器人行为控制技术的研究[D];燕山大学;2013年

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本文编号：263815