大鼠機(jī)器人遙控遙測(cè)系統(tǒng)與行為模式研究.pdf

1、傳統(tǒng)的機(jī)器人是完成人類給予它的任務(wù)的機(jī)器裝置，它可以根據(jù)預(yù)先設(shè)置的指令來自動(dòng)完成規(guī)定動(dòng)作，也可以在某些特定的環(huán)境下由人類實(shí)時(shí)控制來代替人類工作。到目前為止，傳統(tǒng)的機(jī)器人始終無(wú)法解決運(yùn)動(dòng)靈活性、能源供給、環(huán)境適應(yīng)性等方面的欠缺。隨著生命科學(xué)研究范疇的不斷延伸，生物技術(shù)、無(wú)線傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等多學(xué)科匯集，在這個(gè)匯集點(diǎn)上研制出的“動(dòng)物機(jī)器人(Animal-Robot)”可以彌補(bǔ)上述不足。
　　本論文以 SD級(jí)大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，針對(duì)

2、已有的動(dòng)物機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)或者神經(jīng)活動(dòng)遙測(cè)記錄系統(tǒng)功能單一的缺點(diǎn)，研究新型大鼠機(jī)器人無(wú)線遙控遙測(cè)系統(tǒng)，利用無(wú)線數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)(Radio Data System, RDS)技術(shù)雙向傳輸控制指令和大鼠腦電信號(hào)，設(shè)計(jì)基于微電流刺激的新型大鼠機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，同時(shí)利用自制的遙控遙測(cè)系統(tǒng)采集了大鼠腦電信號(hào)并對(duì)其分析。主要工作如下：
　　(1)從神經(jīng)生物學(xué)的角度入手，尋找大鼠腦部與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的新核團(tuán)，并驗(yàn)證新發(fā)現(xiàn)的核團(tuán)具有控制大鼠運(yùn)動(dòng)方向的

3、功能。
　　(2)設(shè)計(jì)新型大鼠機(jī)器人遙控系統(tǒng)電路和軟件，改變了以往電壓刺激的方法，利用 C8051F330單片機(jī)產(chǎn)生微電流脈沖刺激大鼠腦部核團(tuán)以控制大鼠運(yùn)動(dòng)方向，使用無(wú)線數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大鼠的無(wú)線遙控導(dǎo)航，同時(shí)在系統(tǒng)中增加腦電遙測(cè)功能，遙控動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的同時(shí)測(cè)量大鼠腦電信號(hào)并分析腦電信號(hào)，驗(yàn)證新發(fā)現(xiàn)的核團(tuán)與腦部初級(jí)運(yùn)動(dòng)核團(tuán)之間的神經(jīng)通路。
　　(3)研究如何實(shí)現(xiàn)大鼠機(jī)器人的自動(dòng)控制，將廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(General R

4、egression Neural Network, GRNN)和線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法分別應(yīng)用于自動(dòng)導(dǎo)航控制中，首先使用人工導(dǎo)航方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)算法訓(xùn)練，然后數(shù)據(jù)輸入廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，結(jié)果表明，在實(shí)時(shí)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)中，GRNN網(wǎng)絡(luò)能夠輸出指令準(zhǔn)確度更高的指令來控制大鼠機(jī)器人自動(dòng)沿著某一路徑運(yùn)動(dòng)。
　　(4)利用針灸針自制刺激電極，大大降低系統(tǒng)成本，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)大鼠腦部被刺激核團(tuán)做石蠟切片和 HE染色研究以確定電極植入大鼠腦部位置。

5、
　　(5)以電生理實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，分別測(cè)量靜息條件下和癲癇狀態(tài)下的大鼠機(jī)器人腦部左海馬區(qū)腦電信號(hào)，利用現(xiàn)有的幾種數(shù)學(xué)模型對(duì)這種腦電信號(hào)進(jìn)行分析，從原始的腦電信號(hào)中，分離出δ(delta)、θ(theta)、α(alpha)、β(beta)節(jié)律，希望得到相關(guān)波形的有用信息。
　　(6)通過注射性激素使實(shí)驗(yàn)大鼠進(jìn)入繁殖狀態(tài)后，采集聽覺腦干反應(yīng)信號(hào)，對(duì)大鼠聽覺腦干反應(yīng)進(jìn)行可塑性研究。實(shí)驗(yàn)過程中采用純音(Tone pips)和打擊音(