Устройство для определения целеустремленности в эксперименте на животных

Полезная модель относится к экспериментальной медицине и физиологии и предназначена для проведения психофизиологических исследований в эксперименте на животных.

Предложено устройство для определения целеустремленности в эксперименте на животных, содержащее экспериментальную камеру, средства, сигнализирующие приближение к цели, пульт управления у испытуемого, пульт управления у экспериментатора, кормушку, средства регистрации, имеет отличие в том, что экспериментальная камера оснащена осциллоскопом с тубусом для экспозиции сигналов и опорными платформами для передних конечностей животного, причем пульт управления у испытуемого выполнен в виде педали, оснащенной противовесом с регулируемым грузом, кормушка выполнена автоматизированной и размещена в основании проема тубуса, а опорные платформы для конечностей, педаль и лоток кормушки оснащены тензодатчиками, связанными со средствами регистрации, при этом средства регистрации включают последовательно соединенные многоканальный усилитель, регистрирующий прибор и монитор, а средства, сигнализирующие приближение к цели выполнены на основе осциллоскопа, на экране которого предъявляются зрительные раздражители в виде двух сфокусированных световых пятен, сведение которых в одно световое пятно - целевой сигнал означает возможность подкрепления, получаемого выжимом педали, причем пульт управления экспериментатора снабжен средствами включения и регулятором движения сенсорных раздражителей на экране осциллоскопа, позволяющим осуществлять подачу зрительных раздражителей, а также выбирать направление и скорость сведения зрительных раздражителей в целевой сигнал, при этом устройство оснащено

компьютером, определяющим изменение исходного местоположения и скорость движения предъявляемых на экране осциллоскопа зрительных раздражителей. Устройство имеет отличие также в том, что пульт управления испытуемого - педаль установлена на оси потенциометра, включенного в электрическую схему развертки лучей осциллоскопа, позволяющее испытуемому самостоятельно, манипулируя педалью, осуществлять совмещение предъявляемых зрительных раздражителей в целевой пусковой сигнал.

Технический результат заключается в расширении оперативных возможностей при расширении класса решаемых устройством задач.

Предложение относится к экспериментальной медицине и физиологии и используется для проведения психофизиологических исследований в эксперименте на животных.

Известно устройство, содержащее экспериментальную камеру, средства, сигнализилизирующие приближение к цели, пульт управления у испытуемого, пульт управления у экспериментатора, кормушку, средства регистрации (Сыренский В.И. 1989;| Сыренский В.И. с соавт. Бюлл. изобр., 1988, №27 - прототип).

Устройство обеспечивает регистрацию поведенческих реакций у обезьян в условиях приближения на ленте транспортера пищевого раздражителя, непосредственно наблюдаемого испытуемым животным.

Указанное устройство имеет следующие ограничения:

1. Устройство позволяет регистрировать лишь общую двигательную активность, голосовые и мимические реакции животного на приближение дистанционно отдаленного условного или натурального пищевого раздражителя.

2. При экспозиции данным устройством условных, или натуральных пищевых раздражителей на различных по удалению расстояниях их восприятие не является одинаковым и может вызывать у животного различные по знаку поведенческие и физиологические реакции, что резко сужает рабочий диапазон применяемых дистанций и исследуемый временной интервал приближения цели в эксперименте.

3. Устройство не позволяет исследовать реакцию достижения цели при небольших скоростях приближения раздражителя (10 мм/сек. на дистанции 1000 мм и 25 мм/сек. на дистанции 2500 мм), вследствие отказа животного в этих условиях от работы.

4. В устройстве приближение приманки к животному на ленте транспортера на близкие расстояния (около 1000 мм), соотносимые с достижением цели вытянутой рукой (длина руки шимпанзе, в среднем, равна 800 мм) сильно осложняет проведение эксперимента и анализ результатов на заключительных стадиях эксперимента

вследствие резкого возрастания эмоциональной реакции и двигательной активности животного (попытки «ускорить» процесс и достать цель вытянутой рукой).

5. Устройство позволяет животному лишь включить транспортер с приманкой, движущийся с определенной скоростью, заданной экспериментатором и ожидать отставленное по времени подкрепление, но не дает возможности активно влиять на скорость приближения цели.

6. Устройство обеспечивает лишь ручные операции установки на ленте транспортера натуральных и условных пищевых раздражителей, а также выбора экспериментатором дистанции предъявления условных раздражителей, что прерывает ход эксперимента и может резко изменять текущую мотивацию животного.

Цель предложения - расширение оперативных возможностей устройства при расширении класса решаемых устройством задач, а также создание оптимальных условий проведения сенсомоторного тестирования подопытного животного.

Сущность предлагаемого устройства, содержащего экспериментальную камеру, средства, сигнализирующие приближение к цели, пульт управления у испытуемого, пульт управления у экспериментатора, кормушку, средства регистрации, заключается в том, что экспериментальная камера оснащена осциллоскопом с тубусом для экспозиции сигналов и опорными платформами для передних конечностей животного, причем пульт управления у испытуемого выполнен в виде педали, оснащенной противовесом с регулируемым грузом, кормушка выполнена автоматизированной и размещена в основании проема тубуса, а опорные платформы для конечностей, педаль и лоток кормушки оснащены тензодатчиками, связанными со средствами регистрации, при этом средства регистрации включают последовательно соединенные многоканальный усилитель, регистрирующий прибор и монитор, а средства, сигнализирующие приближение к цели выполнены на основе осциллоскопа, на экране которого предъявляются зрительные раздражители в виде двух сфокусированных световых пятен, сведение которых в одно световое пятно - целевой сигнал означает возможность подкрепления, получаемого выжимом педали, причем пульт управления экспериментатора снабжен средствами включения и регулятором движения

сенсорных раздражителей на экране осциллоскопа, позволяющим осуществлять подачу зрительных раздражителей, а также выбирать направление и скорость сведения зрительных раздражителей в целевой сигнал, при этом устройство оснащено компьютером, определяющим изменение исходного местоположения и скорость движения предъявляемых на экране осциллоскопа зрительных раздражителей.

Сущность устройства заключается также в том, что пульт управления испытуемого - педаль установлена на оси потенциометра, включенного в электрическую схему развертки лучей осциллоскопа, позволяющее испытуемому самостоятельно, манипулируя педалью, осуществлять совмещение предъявляемых зрительных раздражителей в целевой пусковой сигнал.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в аксонометрии, где

1 - экспериментальная камера (условно обозначена пунктиром)

2 - пульт управления испытуемого

3 - пульт управления экспериментатора

4 - осциллоскоп

5 - тубус

6 - исходные зрительные раздражители

7 - целевой сигнал

8 - кормушка

9 - лоток кормушки

10 - педаль

11 - противовес с регулируемым грузом

12 - потенциометр

13 - опорные платформы передних конечностей

14 - тензодатчики опорных платформ, педали и лотка кормушки

15 - усилитель многоканальный

16 - монитор

17 - регистрирующий прибор

18 - компьютер

На фиг.2 изображена электрическая схема пульта управления экспериментатора, где

19 - средства включения (тумблер) зрительных раздражителей и регулятор (потенциометр) движения сенсорных раздражителей на экране осциллоскопа

Устройство для определения целеустремленности животных изображено на фиг 1, 2 и содержит экспериментальную камеру (1), оснащенную опорными платформами (13) для передних конечностей животного, пульт управления у испытуемого (2), пульт управления у экспериментатора (3), кормушку (8), средства, сигнализирующие приближение к цели, выполненные на основе осциллоскопа (4), на экране которого предъявляются зрительные раздражители (6), тубус для экспозиции сигналов (5). Пульт управления у испытуемого выполнен в виде педали (10), оснащенной противовесом (11) с регулируемым грузом, педаль установлена на оси потенциометра (12), который подключается в электрическую схему развертки лучей осциллоскопа (4), кормушка (8) выполнена автоматизированной и размещена в основании проема тубуса (5). Опорные платформы для конечностей (13), педаль (10) и лоток кормушки (9) оснащены миниатюрными тензодатчиками (на рисунке не показаны), которые включены в электрическую схему, включающую последовательно соединенные многоканальный усилитель (15), регистрирующий прибор (17) и монитор (16). Пульт управления экспериментатора (3) снабжен средствами включения и регулятором движения сенсорных раздражителей на экране осциллоскопа (4), позволяющим осуществлять подачу зрительных раздражителей. Устройство также оснащено компьютером (18), определяющим изменение исходного местоположения и скорость движения предъявляемых на экране осциллоскопа (4) зрительных раздражителей.

Устройство работает следующим образом (фиг.1, 2):

Подопытное животное, предварительно обученное тормозному двигательному рефлексу на предъявление на экране осциллоскопа двух световых пятен и положительному рефлексу нажатия на педаль при экспозиции одного светового пятна, помещают в экспериментальную камеру (1), оснащенную осциллоскопом (4) с тубусом (5) для экспозиции зрительных раздражителей. Пульт управления

экспериментатора (3), осциллоскоп (4), усилитель (15), монитор (16), регистрирующий прибор (17) и компьютер (18) подключают к источникам питания. Тензодатчики, расположенные на опорных платформах (13), педали (10) и лотке кормушки (9) подключают на вход усилителя (15), последовательно соединенного с монитором (16) и регистрирующим прибором (17).

Средства, сигнализирующие приближение к цели выполнены на основе осциллоскопа (4), на экране которого предъявляются исходные зрительные раздражители в виде двух сфокусированных световых пятен (6), сведение которых в одно световое пятно - целевой сигнал (7) означает возможность подкрепления, получаемого выжимом педали (10).

Пульт управления экспериментатора снабжен средствами включения и регулятором движения сенсорных раздражителей на экране осциллоскопа (4), позволяющим экспериментатору осуществлять подачу зрительных раздражителей, а также выбирать направление и скорость сведения зрительных раздражителей (6) в целевой сигнал (7), при этом подключение компьютера (18) позволяет автоматически изменять исходное местоположение предъявляемых на экране осциллоскопа зрительных раздражителей.

При необходимости исследования целеустремленности животного в активном режиме электрический потенциометр (12), на оси которого установлена педаль (10) пульта управления животного, включается в электрическую схему развертки лучей осциллоскопа (4), что позволяет испытуемому самостоятельно, манипулируя педалью, осуществлять совмещение предъявляемых зрительных раздражителей (6) в целевой пусковой сигнал (7).

Целеустремленность (X) оценивается по бальной шкале с помощью формулы при тестировании следующих задач, различающихся по степени сложности.

При этом учитывают коэффициент сложности теста (К _1-5), численно совпадающий с порядковым номером тестируемой задачи, общее, количество проб (N), число проб с правильными ответами (А), время выполнения задачи сведения раздражителей в целевой сигнал (Т), а также анализируют тензограммы тонических и физических компонентов двигательных реакций, которые показывают

динамику и характер условнорефлекторного поведения, а также силу нервной системы и подвижность нервных процессов животного при выполнении тестируемой задачи.

Задача 1: После подачи на экране осциллоскопа исходных раздражителей (два сфокусированных пятна диаметром 2-3 мм) экспериментатор обеспечивает движение одного пятна по направлению к другому, неподвижному пятну. При этом движение производят с выбранной постоянной скоростью до их совмещения в целевой пусковой стимул.

Задача 2: Как в задаче 1, но с изменением (замедлением) скорости сведения раздражителей в целевой сигнал в текущей тестируемой пробе.

Задача 3: При сведении раздражителей в целевой сигнал экспериментатор управляет движением обоих раздражителей, движущихся на экране осциллоскопа в одном направлении, но с различной скоростью.

Задача 4: Как в задаче 1, но животное осуществляет совмещение раздражителей в целевой сигнал самостоятельно, управляя движением одного из раздражителей путем манипулятивных движений педалью.

Задача 5: Как в задаче 3, но движением одного раздражителя управляет испытуемый путем манипулятивных движений педалью, а другим, с пульта управления, экспериментатор.

После завершения процедуры тестирования осциллоскоп (4), усилитель (15), монитор (16) и регистрирующий прибор (17) выключают, а животное из экспериментальной камеры возвращают в помещение для постоянного содержания подопытных животных.

ПРЕИМУЩЕСТВА УСТРОЙСТВА

1. Наряду с регистрацией общей двигательной активности и поведенческих реакций животного, момента экспозиции раздражителей, выжима педали и подачи подкрепления устройство позволяет регистрировать механограмму движений педали, местоположение и скорость сведения условных сигналов, изменение опорной нагрузки передних конечностей животного. Это преимущество обеспечивается тем, что камера оснащена осциллоскопом с тубусом для экспозиции

сигналов и опорными платформами для конечностей животного, причем пульт управления у испытуемого выполнен в виде педали, оснащенной противовесом с регулируемым грузом, определяющим усилие ее выжима, а кормушка размещена в основании проема тубуса, причем опорные платформы для конечностей, педаль и основание кормушки оснащены тензодатчиками, при этом пульт управления экспериментатора снабжен устройством, позволяющим осуществлять подачу зрительных раздражителей, а также изменять местоположение, направление и скорость сведения сфокусированных на экране осциллоскопа световых пятен, а средства регистрации включают последовательно соединенные многоканальный самописец и монитор.

2. Устройство обеспечивает расширение рабочего диапазона дистанций между экспонируемыми раздражителями и исследуемого временного интервала приближения цели в эксперименте. Это преимущество обеспечивается тем, что условные пищевые раздражители предъявляются на экране осциллоскопа, что обеспечивает их экспозицию на равном расстоянии от глаз животного.

3. Устройство позволяет исследовать реакцию достижения цели при малых скоростях приближения раздражителей и исключает отказы животного от работы в эксперименте. Это преимущество обеспечивается тем, что условные пищевые раздражители предъявляются на экране осциллоскопа, что обеспечивает их экспозицию на близком (около 30 см) расстоянии от глаз, позволяя животному уверенно различать движение зрительных сигналов со скоростью 0.5 мм/сек и выше.

4. Устройство обеспечивает непрерывное проведение эксперимента и анализ результатов на протяжении всего эксперимента, включая ее заключительные стадии. Это преимущество обеспечивается тем, что конструкция устройства исключает возможность наблюдения вознаграждения и прямого доступа к нему на всех стадиях эксперимента, что исключает попытки животного достижения цели (захвата вознаграждения) ртом, или с помощью передних конечностей.

5. Устройство позволяет животному активно влиять на скорость приближения цели. Это преимущество обеспечивается тем, что пульт управления испытуемого - педаль установлена на оси потенциометра, включенного в электрическую схему

развертки лучей осциллоскопа, позволяющее испытуемому после подачи экспериментатором зрительных раздражителей самостоятельно, манипулируя педалью, определять скорость и осуществлять совмещение предъявляемых лучей в целевой пусковой сигнал, за которым следует подкрепление.

6. Устройство обеспечивает автоматизированный выбор и рандомизацию условных раздражителей на экране осциллоскопа. Это преимущество обеспечивается тем, что устройство оснащено компьютером, определяющим местоположение зрительных раздражителей, предъявляемых на экране осциллоскопа.

ИСТОЧНИКИ ИФОРМАЦИИ

1. Сыренский В.И., Кузнецова Т.Г., Наулайнен Б.А. Способ определения целеустремленности. Авт. Свид. СССР №1410948. - Бюлл. Изобр., 1988, №27.

2. Сыренский В.И. Действие приближающегося с различной скоростью зрительного пищевого раздражителя на поведенческие и инструментальные реакции шимпанзе. Биол. Науки, 1989, №3, с.18-23.

1. Устройство для определения целеустремленности в эксперименте на животных, содержащее экспериментальную камеру, средства, сигнализирующие приближение к цели, пульт управления у испытуемого, пульт управления у экспериментатора, кормушку, средства регистрации, отличающееся тем, что экспериментальная камера оснащена осциллоскопом с тубусом для экспозиции сигналов и опорными платформами для передних конечностей животного, причем пульт управления у испытуемого выполнен в виде педали, оснащенной противовесом с регулируемым грузом, кормушка выполнена автоматизированной и размещена в основании проема тубуса, а опорные платформы для конечностей, педаль и лоток кормушки оснащены тензодатчиками, связанными со средствами регистрации, при этом средства регистрации включают последовательно соединенные многоканальный усилитель, регистрирующий прибор и монитор, а средства, сигнализирующие приближение к цели выполнены на основе осциллоскопа, на экране которого предъявляются зрительные раздражители в виде двух сфокусированных световых пятен, сведение которых в одно световое пятно - целевой сигнал означает возможность подкрепления, получаемого выжимом педали, причем пульт управления экспериментатора снабжен средствами включения и регулятором движения сенсорных раздражителей на экране осциллоскопа, позволяющим осуществлять подачу зрительных раздражителей, а также выбирать направление и скорость сведения зрительных раздражителей в целевой сигнал, при этом устройство оснащено компьютером, определяющим изменение исходного местоположения и скорость движения предъявляемых на экране осциллоскопа зрительных раздражителей.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пульт управления у испытуемого - педаль установлена на оси потенциометра, который включен в электрическую схему развертки лучей осциллоскопа, позволяющее испытуемому самостоятельно, манипулируя педалью, осуществлять совмещение предъявляемых зрительных раздражителей в целевой пусковой сигнал.