检测动物对嗅觉刺激的恐惧行为学装置

技术领域

本申请属于科研仪器的技术领域，具体涉及一种检测动物对嗅觉刺激的恐惧行为学装置。

背景技术

恐惧是动物生存中必不可少的情绪之一。在自然环境中，当遭遇威胁时，动物会产生恐惧情绪，并且产生躲避威胁的行为，提高其继续生存的概率。因此，动物的恐惧情绪对其维持生存具有非常重要的作用。

由于恐惧情绪的重要性，科学家们热衷于研究动物的恐惧行为规律及其背后的神经机制。恐惧情绪神经机制的研究，不仅加深了人们对恐惧情绪的理解，而且为恐慌症、创伤后应激障碍、焦虑症等恐惧相关疾病背后的异常神经机制研究和药物研发提供了很好的研究基础。

目前，实验人员设计了多种不同的嗅觉刺激恐惧行为学装置，用于研究嗅觉刺激诱导恐惧的神经机制。例如，在嗅觉刺激诱导小鼠本能恐惧行为学范式中，一些实验人员将TMT(一种从狐狸尿中提取的化合物)放置在方形实验箱体的一个角落里，再将实验小鼠放入方形实验箱体中，并进行行为学测试。在该测试中，小鼠闻到TMT气味，便会产生恐惧行为反应(例如，冻结样行为，躲避等)。又如，在嗅觉刺激诱导小鼠条件性恐惧行为学范式的训练阶段中，一些实验人员将一种中性气味物质放置在实验箱体的一个角落里，再将实验小鼠放入方形实验箱体中。在行为学实验过程中，实验人员给予小鼠足底电击，使其产生恐惧行为反应，并使其对中性气味产生恐惧记忆。因此，在测试阶段中，实验人员再次将一种中性气味物质放置在实验箱体的一个角落里。当实验小鼠被放入方形实验箱体以后，小鼠就产生对这种中性气味的条件性恐惧行为反应(例如，冻结样行为，躲避等)。

在现有的嗅觉刺激诱导恐惧行为学装置中，特定气味物质在实验过程中被一直放置在实验箱体中，因此，特定气味物质在实验过程中一直释放出气味。虽然这些气味会使动物产生恐惧行为反应，但是长时间暴露在该气味环境中，动物会产生恐惧适应现象，即变得越来越不惧怕该气味。这种恐惧适应现象，更增加了实验人员分析行为学实验数据的难度。

发明内容

鉴于此，有必要针对现有技术存在的缺陷提供一种检测动物对嗅觉刺激的恐惧行为学装置，能够增强嗅觉刺激诱导动物恐惧行为反应的显著性，从而提高嗅觉刺激诱导动物恐惧行为实验的成功率，有利于研究通过嗅觉刺激诱导动物条件性恐惧反应过程中的神经机制。

为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：

本申请实施例提供一种检测动物对嗅觉刺激的恐惧行为学装置，包括动物行为学实验箱、气味释放组件和控制器，所述动物行为学实验箱包括实验箱体、实验箱体气口、气味浓度检测器，所述气味释放组件与所述实验箱体气口连接，所述控制器分别与所述气味浓度检测器和所述气味释放组件连接，所述气味浓度检测器实时检测所述实验箱体内特定气味的浓度，当气味浓度高于气味浓度检测器设定的阈值时，所述气味浓度检测器向所述控制器发送第一信号；当气味浓度重新低于所述气味浓度检测器设定的阈值时，所述气味浓度检测器向所述控制器发送第二信号，所述控制器收到所述第一信号或所述第二信号后控制所述气味释放组件通入或排出特定气味的气体。

在一些实施例中，所述气味释放组件包括第一阀门、第一风机、第二阀门、第二风机、第三阀门、第三风机、三通管道，所述三通管道的三个端口分别为第一气口、第二气口、第三气口，所述第一气口、所述第一阀门、所述第一风机设置在所述三通管道的第一分支管路上，且所述第一阀门设置在所述第一气口与所述第一风机之间，所述第二气口、所述第二阀门、所述第二风机设置在所述三通管道的第二分支管路上，且所述第二风机设置在所述第二气口与所述第二阀门之间，所述第三气口、所述第三阀门、所述第三风机设置在所述三通管道的第三分支管路上，且所述第三风机设置在所述第三气口与所述第三阀门之间，所述第一气口与所述实验箱体气口紧密连接，所述控制器分别与所述第一阀门、所述第一风机、所述第二阀门、所述第二风机、所述第三阀门、所述第三风机连接。

在一些实施例中，所述气味释放组件还包括气味溶液储存瓶，所述气味溶液储存瓶设置在所述第三阀门和所述第三风机之间。

在一些实施例中，当所述实验箱体内动物的活动满足释放特定气味的条件时，所述控制器控制所述第一阀门和所述第三阀门打开，并控制所述第一风机和第三风机转动，使外部空气从所述第三气口快速流入管道，并且经过所述气味溶液储存瓶时，带动挥发性气味溶液的气味快速流入实验箱体中；

当气味浓度高于所述气味浓度检测器设定的阈值时，所述控制器收到第一信号，所述控制器控制所述第一阀门和所述第三阀门关闭，以及控制所述第一风机和所述第三风机停止，同时开始计时；

当达到“刺激时间”后，所述控制器会控制控制第一阀门和第二阀门打开，以及控制第一风机和第二风机转动，保证所述实验箱体内的气体快速经管道在所述第二气口流出；

当气味浓度高于所述气味浓度检测器设定的阈值时，所述控制器收到第二信号，所述控制器控制所述第一阀门和所述第二阀门关闭，以及控制所述第一风机和所述第二风机停止。

在一些实施例中，所述第一风机有两个转动方向，当在通入含有特定气味的空气时绕第一方向转动，将含有特定气味的空气往所述第一气口方向传送，当在排出含有特定气味的空气时绕与第一方向相反的第二方向转动，将含有特定气味的空气往第二气口方向传送。

在一些实施例中，所述第二风机有一个转动方向，在排出含有特定气味的空气时转动，将含有特定气味的空气往第二气口方向传送。

在一些实施例中，所述第三风机有一个转动方向，在通入含有特定气味的空气时转动，将外部空气往所述气味溶液储存瓶方向传送。

在一些实施例中，所述气味溶液储存瓶内添加溶液雾化器。

在一些实施例中，所述实验箱体气口为实验箱体壁上向外突出的气口。

本申请采用上述技术方案具备下述效果：本申请的嗅觉刺激恐惧行为学装置，可实现对箱体内的动物突然释放挥发性气味，还可以排出实验箱体内含有特定气味的空气，使动物收到突然而来的嗅觉刺激，而并不是长时间存在的嗅觉刺激。能够增强嗅觉刺激诱导动物恐惧行为反应的显著性，从而提高嗅觉刺激诱导动物恐惧行为实验的成功率，有利于研究通过嗅觉刺激诱导动物条件性恐惧反应过程中的神经机制。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的检测动物对嗅觉刺激的恐惧行为学装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，本申请实施例提供一种检测动物对嗅觉刺激的恐惧行为学装置，包括动物行为学实验箱、气味释放组件和控制器40，所述动物行为学实验箱包括实验箱体11、实验箱体气口12、气味浓度检测器13，所述气味释放组件与所述实验箱体气口12连接，所述控制器40分别与所述气味浓度检测器13和所述气味释放组件连接，所述气味浓度检测器13实时检测所述实验箱体11内特定气味的浓度，当气味浓度高于气味浓度检测器13设定的阈值时，所述气味浓度检测器13向所述控制器40发送第一信号；当气味浓度重新低于所述气味浓度检测器13设定的阈值时，所述气味浓度检测器13向所述控制器40发送第二信号，所述控制器40收到所述第一信号或所述第二信号后控制所述气味释放组件通入或排出特定气味的气体。

具体的，所述气味释放组件包括第一阀门27、第一风机24、第二阀门28、第二风机25、第三阀门29、第三风机26、三通管道20，所述三通管道20的三个端口分别为第一气口21、第二气口22、第三气口23，所述第一气口21、所述第一阀门27、所述第一风机24设置在所述三通管道20的第一分支管路上，且所述第一阀门27设置在所述第一气口21与所述第一风机24之间，所述第二气口22、所述第二阀门28、所述第二风机25设置在所述三通管道20的第二分支管路上，且所述第二风机25设置在所述第二气口22与所述第二阀门28之间，所述第三气口23、所述第三阀门29、所述第三风机26设置在所述三通管道20的第三分支管路上，且所述第三风机26设置在所述第三气口23与所述第三阀门29之间，所述第一气口21与所述实验箱体气口12紧密连接，所述控制器40分别与所述第一阀门27、所述第一风机24、所述第二阀门28、所述第二风机25、所述第三阀门29、所述第三风机26连接。

所述气味释放组件还包括气味溶液储存瓶30，所述气味溶液储存瓶30设置在所述第三阀门29和所述第三风机26之间，用于存放特定气味溶液，以便在实验过程中将特定气味传入实验箱体11内。

所述第一风机24有两个转动方向，当在通入含有特定气味的空气时绕第一方向转动，将含有特定气味的空气往所述第一气口21方向传送，当在排出含有特定气味的空气时绕与第一方向相反的第二方向转动，将含有特定气味的空气往第二气口22方向传送。

所述第二风机25有一个转动方向，在排出含有特定气味的空气时转动，将含有特定气味的空气往第二气口22方向传送。

所述第三风机26有一个转动方向，在通入含有特定气味的空气时转动，将外部空气往所述气味溶液储存瓶30方向传送。

所述第一气口21，为所述气味释放组件与动物行为学实验箱的连接处，用于通入含有特定气味的空气。实验人员必须根据动物行为学实验箱中的实验箱体气口12，设计第一气口21。第一气口21必须与动物行为学实验箱中的实验箱体气口12紧密连接。

所述第二气口22，用于排出含有特定气味的空气。

所述第三气口23，用于通入外部空气。

在一些实施例中，所述气味溶液储存瓶30内添加溶液雾化器。在外部空气到达气味溶液储存瓶30时，溶液雾化器可以提高特定气味在空气中的溶入率。

在一些实施例中，所述实验箱体气口12为实验箱体11壁上向外突出的气口，具体的，实验人员可根据具体实验情况，设计实验箱体气口12的位置(例如，顶面、底面、侧面)以及大小。

本申请一种检测动物对嗅觉刺激的恐惧行为学装置，其工作原理如下所述：

在行为学实验开始之前，实验人员在气味溶液储存瓶30中加入特定的挥发性气味溶液，使其在实验过程中释放特定气味。然后，实验人员将所述实验箱体气口12与第一气口21紧密连接。在行为学实验开始以后，动物在所述实验箱体11中自由活动。这时，所述气味浓度检测器13一直在检测实验箱体11内特定气味的浓度。此外，第一阀门27、第二阀门28和第三阀门29处于关闭状态，第一风机24、第二风机25和第三风机26也处于停止状态。

当所述实验箱体11内动物的活动满足释放特定气味的条件时，所述控制器40控制所述第一阀门27和所述第三阀门29打开，以及控制所述第一风机24和所述第三风机26转动，保证外部空气从所述第三气口23快速流入管道20，并且经过所述气味溶液储存瓶30时，带动挥发性气味溶液的气味快速流入所述实验箱体11中，最终使所述实验箱体11内动物突然闻到高浓度的特定气味，并使其产生恐惧行为反应。当气味浓度高于所述气味浓度检测器13设定的阈值时，所述气味浓度检测器13向所述控制器40发送第一信号。所述控制器40收到第一信号以后，所述控制器40会控制第一阀门27和第三阀门29关闭，以及控制第一风机24和第三风机26停止，同时开始计时。经过实验人员设置“刺激时间”的时长以后，所述控制器40会控制控制第一阀门27和第二阀门28打开，以及控制第一风机24和第二风机25转动，保证所述实验箱体11内的气体快速经管道20在所述第二气口22流出。该过程被称为“动物触发恐惧刺激”。

在动物触发恐惧刺激以后，第一阀门27和第二阀门28继续保持打开状态，第一风机24和第二风机25继续保持转动状态。在气味浓度重新低于所述气味浓度检测器13设定的阈值以前，动物不能再次触发恐惧刺激。当气味浓度重新低于所述气味浓度检测器13设定的阈值时，所述气味浓度检测器13向所述控制器40发送第二信号。收到第二信号以后，所述控制器40会控制第一阀门27和第二阀门28关闭，以及控制第一风机24和第二风机25停止，并且等待下一次“动物触发恐惧刺激”。此外，它还能接收外部电脑的信号或受实验人员人为控制。当实验箱体11内动物的活动满足释放特定气味的条件时，动物的行为被外部电脑所识别，此时外部电脑会向控制器40发送信号，以启动一次“动物触发恐惧刺激”过程；或动物的行为被人为识别，此时实验人员会按下控制器40的按钮，以启动一次“动物触发恐惧刺激”过程。

需要说明的是，本申请实施例的第一风机24、第二风机25、第三风机26，并不局限于风机，也可以为气泵等可以实现通入或排出含有特定气味的空气功能的部件。

本申请实施例的实验箱体11，可为任何形状的箱体，用于进行行为学实验。实验人员可根据具体实验情况，设计实验箱体的形状。实验箱体必须比较密闭，但不能完全密闭，在通入或排出含有特定气味的空气时，使特定气味尽量留在实验箱体内，又使实验箱体内保持正常气压。此外，实验箱体必须留有实验箱体气口，用于通入含有特定气味的空气。

本申请实施例的控制器40，也可直接用电脑代替。在该电脑中，实验人员可以通过编程方式，实现对第一阀门27、第二阀门28、第三阀门29、第一风机24、第二风机25、第三风机26的控制，以及可接收来自气味浓度检测器13的两个信号，并且根据实验人员设置的“刺激时间”进行计时。由于电脑需要在实验过程中识别满足释放特定气味条件的动物行为，因此在该电脑中，实验人员可以通过编程方式，可省略“外部电脑向控制器40发送信号”这个步骤。

本申请的嗅觉刺激恐惧行为学装置，可实现对箱体内的动物突然释放挥发性气味，还可以排出实验箱体11内含有特定气味的空气，使动物收到突然而来的嗅觉刺激，而并不是长时间存在的嗅觉刺激。能够增强嗅觉刺激诱导动物恐惧行为反应的显著性，从而提高嗅觉刺激诱导动物恐惧行为实验的成功率，有利于研究通过嗅觉刺激诱导动物条件性恐惧反应过程中的神经机制。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。