проблемная камера для измерения индивидуального уровня когнитивных способностей крыс

Формула изобретения

Проблемная камера для измерения уровня индивидуальных когнитивных способностей крыс при исследовании поведения поиска выхода из проблемной ситуации в условиях видеосъемки, состоящая из двух модулей: верхнего в виде усеченной шестигранной пирамиды из оргстекла, что обеспечивает наклон внутри камеры боковых стенок, с шестью выходными каналами, прикрытыми наклонными подвесными дверками с магнитами, герконами, фотодиодами над каждой дверкой камеры, которые включаются при целенаправленных толчках внутри головой или лапками тестируемой крысы наклонной дверки при выходе или попытке открыть блокированную дверку, с зуммером подачи звукового условного раздражителя и нижнего модуля - электродного пола для аверсивной электростимуляции лап животного.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к экспериментальной физиологии поведения и предназначено для измерения индивидуального уровня когнитивных способностей крыс при исследовании вызванной поисковой активности в проблемной камере Григорьева.

Известна предложенная нами проблемная камера, в которой отдельные кванты поведения поиска фиксируют на бумажной ленте регистратора или в памяти ПЭВМ [3]. Конструкция камеры представляет собой изготовленный из оргстекла шестигранник с вертикальными боковыми стенками, с электрифицированным решетчатым полом, соединенным с электронным импульсным стимулятором - источником аверсивного электрокожного раздражения лап крысы. Камера накрывается прозрачным потолком с центрально расположенным закрывающимся люком для помещения животного в камеру. Выходы из камеры прикрывают подвесные сенсорные дверки с магнитами и герконами в боковой стенке - датчиками прикосновения к дверке изнутри. Подробное описание и схема установки представлена в наших публикациях [2, 4, 5, 6].

Недостатками данного устройства являются:

1) невозможность высокообъективной оценки качества поисковой активности результативных и ошибочных побежек из проблемной камеры без регистрации поведения поиска видеокамерой ввиду отсутствия визуальных маркеров эффективной побежки - результата правильно принятого решения либо ошибочной побежки - результата неправильно принятого решения;

2) наличие артефактов ввиду легкого смещения от положения равновесия вертикальной дверки в наружную сторону камеры от тангенциально направленных прикосновений, вскользь по касательной (несущественных), когда герконы срабатывают и регистраторы фиксируют нецеленаправленные прикосновения туловища боком или хвостом пробегающего мимо дверки животного;

3) отсутствие устойчивого стабильного исходного наложения дверки, чувствительной только к значительным преднамеренным толчкам, имеющим достаточную интенсивность и силу, которую обеспечивают целенаправленные, близкие к перпендикулярным удары головой или передними лапками;

4) затруднение устранения ольфакторных меток от предшествующего животного ввиду монолитности устройства камеры и невозможности проникновения внутрь для уборки;

5) отсутствие в камере устройства звукового условного раздражителя для предварительной выработки условного рефлекса активного избегания (УРАИ);

6) отсутствие в крышке направляющих боковых стенок вокруг центрального отверстия, обеспечивающих стандартное направление побежки животных, при помещении их в камеру.

Предложено новое устройство - проблемная камера (проблемная среда изменяющейся сложности) для количественной оценки индивидуального уровня когнитивных способностей в процессе мотивированного проблемной ситуацией поиска выхода из камеры.

Устройство работает следующим образом.

На фиг.1 изображена проблемная камера, которая представляет собой усеченную шестигранную пирамиду с наклоненными внутрь стенками под углом 75°. Такой наклон внутрь обеспечивает стабильное и устойчивое прилегание прозрачной подвесной дверки (1) к наклонной стенке камеры за счет направленных вниз, прижимающих ее гравитационных сил. Именно поэтому камере придана конусовидная форма.

Тем самым исключаются ложные срабатывания герконов (2) при касании к дверкам хвоста или бока пробегающего животного. На фиг.2 отображены герконы (2), которые срабатывают только на целенаправленные преднамеренные прямые удары головой или передними лапками, когда приклеенный к дверке магнит (10) замыкает герметичный контакт при приближении к геркону. Зазор срабатывания геркона составляет не более 3-4 мм.

На фиг.1 показаны герконы. Для эффективного видеонаблюдения относительно быстрых побежек и прикосновений герконы (2) замыкают электрическую цепь, - на фиг.4 представлена схема, в которой над каждой дверкой имеется свой по номеру дверки светодиод (3), первая вспышка которого в каждом поисковом цикле свидетельствует о правильно принятом решении и выходе животного из камеры, а все последующие - об ошибочных решениях. Тем самым все элементы поискового поведения объективно регистрируются видеокамерой. На фиг.2 показаны наклонные стенки камеры. Второй функцией наклонных стенок камеры является то, что наклон дверки существенно облегчают животным выход из камеры в окружающее пространство потому, что подъем дверки головой животного происходит по касательной, что делает легким однонаправленное поднятие и открытие дверки с внутренней стороны камеры и невозможность ее открытия с наружной стороны. Для облегчения ориентировании и выбора направления побежек дверки оставляют прозрачными, стенки камеры, и промежутках которых они находятся, выкрашены в черный цвет и непрозрачны (4). Таким образом, животному предъявляют шесть направлений для осуществления побежек. Блокированная дверка частично затемняется блокирующей поперечной планкой (5), представленной на фиг.1, 2, что является вспомогательным ориентиром для ищущего выход животного. В прежнем варианте эта подсказка отсутствовала.

Чтобы исключить артефакты, которые может вносить экспериментатор, вокруг центрального отверстия для помещения животного в камеру сделаны направляющие боковые стенки (6), изображенные ни фиг.1, всегда обеспечивающие только однонаправленный вход животного в камеру, что стандартизирует этап принятия решения по выбору направления очередной побежки. Камера прикрывается прозрачным потолком (7), исключающим вертикальную поисковую активность животного (подъемы в виде стойки столбиком), с отверстием в центре, которое закрывается задвигающейся крышкой (8), вставленной в направляющие пазы.

Для исключения ориентирования животных в камере по ольфакторным меткам она сделана разборной и состоящей из двух половин: нижней, отображенной на фиг.3, - электродного пола (11), соединенного с импульсным стимулятором (12) с выключателем цепи (13), и верхней - съемной половины, то есть собственно камеры, показанной на фиг.1. Эти системные изменения позволяют быстро производить влажную уборку камеры и ее пола после каждого очередного тестирования.

Для подачи условного раздражителя в систему устройства введен источник звука - зуммер EFM-250A, 80 дБ, 4±0,5 кГц, 3,9 V (9).

Техническим результатом изобретения является модернизация и усовершенствование устройства для тестирования крыс после выработанного у них одностороннего УРАИ в условиях объективной видеорегистрации поведения поиска.

Литература

1. Григорьев Н.Р. Способ определения поисковой активности в эксперименте. А.с. № 1776385. 1992.

2. Григорьев Н.Р. Метод исследования поисковой активности и отказа от поиска. // Журн. высш. нервн. деят. - 1996. - Т.46, № 2. С.400-405.

3. Григорьев Н.Р., Пластинин М.Л., Браш А.А. Способ регистрации и анализа показателей поисковой активности животных в проблемной камере. Описание изобретения к патенту РФ № 2204943. Бюл.3. 2002.

4. Григорьев Н.Р. Типологические особенности поведения крыс. / Н.Р.Григорьев, Т.А.Баталова, Е.Ф.Кириченко, А.А.Сергиевич, Г.Е.Чербикова. // Рос. физиол. журн. - 2007. - Т.93, № 8. С.817-826.

5. Grigoryev N.R. Experimental research model for the search of activity and cognitive abilities in rats. / N.R.Grigoryev, G.E.Cherbikova. // International Journal of Psychophysiology. - 2008. - Vol.69, № 3. P.250.

6. Grigor'ev N.R. Typological Features in the Behavior of Rats. / N.R.Grigor'ev, T.A.Batalova, G.E. Cherbikova. // Neuroscience and Behavioral Physiology. - 2008. - Vol.38, No.6. P.597-603.

7. Шамес А.Л. Поведение. Восприятие. Мышление: проблемы создания искусственного интеллекта. М., 2004.