基于电刺激的鲤鱼机器人脑运动区定位及组织学研究

发布时间：2017-08-30 14:36

  本文关键词：基于电刺激的鲤鱼机器人脑运动区定位及组织学研究

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【摘要】：动物在运动灵活性、复杂性以及对环境的适应性等方面优于目前仿生机器人能够达到的模拟效果。以动物本身为载体的动物机器人应运而生。鲤鱼机器人是水生动物机器人的组成部分,本文基于脑对躯体运动具有支配作用的学术思想,对鲤鱼的脑运动区进行定位研究。本文首先从组织学角度观察鲤鱼的脑结构,制作了鲤鱼脑组织浸制标本以及切片标本,浸制标本观察其大体结构,切片标本观察其微观结构。然后针对端脑、中脑、小脑三个脑区进行运动区定位:首先应用电损毁法建立脑损伤模型,通过行为丧失推断损毁区功能;然后对浅麻醉状态下的鲤鱼三个脑区进行功能探查,记录引起鲤鱼躯体明显运动的有效刺激位点;最后针对有效刺激位点进行清醒状态下水下实验,观察所诱发的具体行为,并对有效刺激位点进行显色标记。脑损毁结果显示中脑、小脑参与运动调控,损毁端脑对游泳运动未产生影响。急性探查实验发现电刺激端脑只引起吻部、眼部运动,电刺激中脑、小脑均能引起尾部摆动、鱼鳍伸展,有效刺激点主要分布于中脑视盖以及小脑大部分区域;水下实验中刺激中脑视盖、小脑左右两侧能够诱发鲤鱼转向,刺激小脑中线前部和后部分别能够引起前进、倒退运动;对有效刺激位点进行标记,切片观察其集中于中脑视盖、侧纵束以及小脑蒲氏细胞层。根据实验结果,本研究推论:中脑侧核为鲤鱼游泳运动中枢,小脑蒲氏细胞层为身体平衡中枢;其神经通路为:中脑视盖接收外界刺激,通过神经纤维将神经冲动分别传递到中脑侧核与小脑蒲氏细胞层,蒲氏细胞层通过神经纤维与中脑侧核相连,蒲氏细胞层发出下行神经束、中脑侧核发出侧纵束分别达于延脑,并最终与脊髓相连,两个中枢共同发挥躯体运动协调功能。
【关键词】：动物机器人 鲤鱼脑组织 运动核团 电刺激 组织切片
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q42;TP242
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 动物机器人研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 研究的目的和意义13-14
• 1.4 课题的主要研究内容14-16
• 第2章 鲤鱼脑组织标本制备方法的研究16-31
• 2.1 引言16
• 2.2 研究对象的选择16-17
• 2.3 鲤鱼的麻醉17-19
• 2.3.1 麻醉剂的选择17-18
• 2.3.2 麻醉程度的判定18-19
• 2.4 鲤鱼实验台的设计19-21
• 2.5 脑组织浸制标本的制备21-25
• 2.5.1 试验材料21
• 2.5.2 试验方法21-24
• 2.5.3 试验结果24-25
• 2.6 脑组织切片标本的制备25-29
• 2.6.1 试验材料26
• 2.6.2 试验方法26-28
• 2.6.3 试验结果28-29
• 2.7 讨论与分析29-30
• 2.8 本章小结30-31
• 第3章 鲤鱼脑组织学观察31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 鲤鱼脑结构整体观察31-35
• 3.2.1 试验材料31-32
• 3.2.2 试验方法32
• 3.2.3 试验结果32-35
• 3.3 鲤鱼脑组织切片观察35-42
• 3.3.1 试验材料35
• 3.3.2 试验方法35-36
• 3.3.3 试验结果36-42
• 3.4 讨论与分析42-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 脑运动功能区定位45-62
• 4.1 引言45
• 4.2 损毁不同脑区探查脑运动功能区45-50
• 4.2.1 试验材料46
• 4.2.2 试验方法46-48
• 4.2.3 试验结果48-50
• 4.3 电刺激方法定位运动核团50-57
• 4.3.1 试验材料50-51
• 4.3.2 试验方法51-53
• 4.3.3 试验结果53-57
• 4.4 标记有效刺激位点57-60
• 4.4.1 试验材料57-58
• 4.4.2 试验方法58
• 4.4.3 试验结果58-60
• 4.5 讨论与分析60-61
• 4.6 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果67-69
• 致谢69

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