本發(fā)明關于行為學技術領域，特別是關于行為學的研究設備，具體的講是一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)。

背景技術：

情緒是大腦活動的一個重要產(chǎn)物，在六種基本情緒中恐懼被認為對小鼠生存具有重大意義，小鼠在面對危險時表現(xiàn)出來的一系列心理和生理的反應可以幫助小鼠快速逃離不利環(huán)境。而恐懼不僅僅來自于個人的親身經(jīng)歷，還能通過他人的情緒和行為表現(xiàn)獲得，這個過程稱為間接情緒感染，也叫做共情。然而在小鼠還有一種現(xiàn)象同樣可以復制同伴的行為表現(xiàn)，這種現(xiàn)象叫做模仿。從行為表現(xiàn)上難以區(qū)分出共情和模仿，因此一般的行為學裝置只是簡單的對行為進行讀取，是很難確定共情的。

電擊是一種常見的惡性刺激手段。當給予小鼠一定幅度的電壓時，將會產(chǎn)生電流，這種電流達到一定強度會造成小鼠不適甚至厭惡、恐懼等心理和生理反應，在行為上由于厭惡表現(xiàn)出逃避、凍結、飛奔、甩尾等反應，在生理上會出現(xiàn)皮質(zhì)酮上升、心跳加快等反應。

小鼠在面對自己的同伴接收電擊等惡性刺激時，自身同樣會表現(xiàn)出厭惡反應，但這是由于共情激發(fā)自身的恐懼情緒還是只是簡單的模仿行為很難通過實驗證明。

共情的產(chǎn)生依賴于小鼠之間情緒的識別和情感的交流，因此對于共情的神經(jīng)機制的探究可以解答這種情緒的識別和情感的交流是如何發(fā)生的。另外，共情的缺失與一些精神疾病相關，如精神分裂癥和自閉癥等，同時和一些社會問題也有關聯(lián)比如留守兒童的情感冷漠等，因此研究共情具有很高的社會意義。

現(xiàn)有技術中，一般的實驗都是以小鼠直接獲得的情緒作為研究對象，對于間接獲得的情緒所用的研究手段有限。以直接獲得的情緒為研究對象中常用的有條件恐懼行為裝置，該裝置可以將聲音或者環(huán)境信息作為非條件刺激結合上足部電擊作為條件刺激來研究小鼠對于惡性刺激的條件性恐懼習得。另外是實時位置偏好行為范式，單純看小鼠直接的自身產(chǎn)生的情緒(惡性或正性)的偏好。間接的情緒獲得的研究方案有冰醋酸注射實驗，該試驗通過給被選為受害者小鼠進行腹部的冰醋酸注射使其產(chǎn)生痛苦和恐懼的行為反應，讓目擊者小鼠觀察，以目擊者小鼠作為實驗對象，觀察它對于同伴遭受痛苦的反應來進行共情的研究。但是這些方式都無法完全滿足對于小鼠共情的探究。

現(xiàn)有的進行小鼠負面情緒研究的實驗裝置只針對于自身直接產(chǎn)生的情緒反應，比如抑郁所使用的強迫游泳、焦慮所使用的礦場和高架等。

冰醋酸注射作為已有的間接情緒獲得的實施方案，對實驗小鼠的傷害太大，且該傷害無法量化，難以控制，經(jīng)常會造成小鼠的意外死亡，并且這種刺激的恢復性很差，對于實驗小鼠的創(chuàng)傷過大。

已有的實施方案無法進行實時的神經(jīng)元調(diào)控和神經(jīng)元活動信號探測，即便有也都是相互獨立的體系，無法形成一體化的探究方案。

已有的技術中沒有多方位的指標來判斷是否為共情還是簡單的行為模仿，因為已有技術僅僅是通過視頻獲得小鼠行為學的數(shù)據(jù)結果對行為進行分析來得到小鼠的情緒狀態(tài)，而行為反應只能作為情緒狀態(tài)的一個方面，還需要結合生理狀態(tài)共同進行判斷，小鼠在恐懼、焦慮狀態(tài)下會產(chǎn)生心跳的變化因而加入了生理指標的探測，結合行為學現(xiàn)象更能說明小鼠的情緒狀態(tài)。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術存在的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)，包括行為學實施裝置、視頻監(jiān)控裝置、生理信號采集裝置、光調(diào)控裝置以及電信號采集裝置，通過在觀察性恐懼獲得實驗箱中通過給予受害者小鼠電擊以及特異神經(jīng)元照射而產(chǎn)生一系列恐懼反應，使目標的觀察者小鼠進行觀察，通過視頻監(jiān)控裝置采集觀察者小鼠的行為反應同時由生理信號采集裝置測量生理反應，通過電信號采集裝置采集觀察者小鼠的活動信號，后續(xù)可將行為反應、生理反應以及活動信號相結合作為小鼠是否共情以及共情程度的判斷指標。

本發(fā)明的目的是，提供一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括行為學實施裝置、視頻監(jiān)控裝置、生理信號采集裝置、光調(diào)控裝置以及電信號采集裝置，其中，所述的行為學實施裝置包括觀察性恐懼獲得實驗箱，實驗過程中用于將受害者小鼠以及觀察者小鼠置于所述觀察性恐懼獲得試驗箱內(nèi)；所述的觀察性恐懼獲得實驗箱，用于對所述受害者小鼠進行電擊；所述的光調(diào)控裝置，用于對所述受害者小鼠腦組織的靶區(qū)進行特異神經(jīng)元照射；所述的視頻監(jiān)控裝置，用于采集所述觀察者小鼠在觀察所述受害者小鼠時的行為反應；所述的生理信號采集裝置，用于采集所述觀察者小鼠觀察所述受害者小鼠時的生理反應；所述的電信號采集裝置，用于采集所述觀察者小鼠觀察所述受害者小鼠時的活動信號。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述的觀察性恐懼獲得實驗箱包括控制模塊、電擊模塊以及活動模塊，其中，所述的控制模塊，用于控制電擊的發(fā)生時間以及強度；所述的電擊模塊，用于進行電擊；所述的活動模塊，用于改變所述觀察性恐懼獲得試驗箱的環(huán)境。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述的控制模塊包括電機控制器以及第一波形發(fā)生器，其中，所述的第一波形發(fā)生器，用于輸出啟動信號至所述的電機控制器；所述的電機控制器，用于根據(jù)所述的啟動信號控制電擊的發(fā)生時間以及強度。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述的電擊模塊包括電路板以及電擊金屬棒組合板。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述的活動模塊包括可拆卸箱體以及隔板。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述的可拆卸箱體為方形或圓形或三角形。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述的隔板為毛玻璃或透明玻璃或隔音板。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述的光調(diào)控裝置包括激光器、第二波形發(fā)生器以及光纖，所述的第二波形發(fā)生器，用于調(diào)節(jié)所述激光器的功率、頻率、強度以及刺激模式，將激光通過所述光纖刺激腦組織的靶區(qū)進行特異神經(jīng)元照射。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述的視頻監(jiān)控裝置包括攝像機以及行為分析單元，其中，所述的攝像機，用于記錄所述觀察者小鼠在觀察所述受害者小鼠時的行為反應；所述的行為分析單元，用于分析所述的行為反應。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述的生理信號采集裝置包括心率探測儀以及心率分析單元，其中，所述的心率探測儀，用于采集所述觀察者小鼠觀察所述受害者小鼠時的心率；所述的心率分析單元，用于分析所述的心率確定出所述觀察者小鼠的心理狀態(tài)。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述的電信號采集裝置包括電極以及多通道信號分析單元，其中，所述的電極，用于記錄所述觀察者小鼠觀察所述受害者小鼠時的靶點神經(jīng)元的活動信號；所述的多通道信號分析單元，用于分析所述的活動狀態(tài)，得到靶點神經(jīng)元活動與觀察性恐懼獲得的行為之間的相關性。

本發(fā)明的有益效果在于，提供了一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)，通過給被測試儀器輸出測試信號，包括行為學實施裝置、視頻監(jiān)控裝置、生理信號采集裝置、光調(diào)控裝置以及電信號采集裝置，通過在觀察性恐懼獲得實驗箱中通過給予受害者小鼠電擊以及特異神經(jīng)元照射而產(chǎn)生一系列恐懼反應，使目標的觀察者小鼠進行觀察，通過視頻監(jiān)控裝置采集觀察者小鼠的行為反應同時由生理信號采集裝置測量生理反應，通過電信號采集裝置采集觀察者小鼠的活動信號，后續(xù)可將行為反應、生理反應以及活動信號相結合作為小鼠是否共情以及共情程度的判斷指標，實現(xiàn)了光刺激分析行為學的變化以及對應的神經(jīng)元的活動變化，產(chǎn)生了一套不僅從行為學指標讀取，同時也能通過生理指標驗證，另一方面結合光遺傳技術的精確調(diào)控神經(jīng)元活動的優(yōu)點探究共情的神經(jīng)環(huán)路機制。

為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)的結構框圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)中觀察性恐懼獲得實驗箱的結構框圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)中控制模塊的結構框圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)中電擊模塊的結構框圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)中活動模塊的結構框圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)中光調(diào)控裝置的結構框圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)中視頻監(jiān)控裝置的結構框圖；

圖8為本發(fā)明實施例提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)中生理信號采集裝置的結構框圖；

圖9為本發(fā)明實施例提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)中電信號采集裝置的結構框圖；

圖10為本發(fā)明提供的具體實施例中基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)的結構示意圖；

圖11為本發(fā)明提供的具體實施例中基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)機制探究系統(tǒng)的示意圖；

圖12為本發(fā)明提供的具體實施例中觀察性恐懼獲得實驗箱主體詳細構造圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中進行小鼠負面情緒研究的實驗裝置只針對于自身直接產(chǎn)生的情緒反應，比如抑郁所使用的強迫游泳、焦慮所使用的礦場和高架等，提出了一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)的結構框圖，由圖1可知，所述的系統(tǒng)包括行為學實施裝置10、視頻監(jiān)控裝置20、生理信號采集裝置30、光調(diào)控裝置40以及電信號采集裝置50。

其中，所述的行為學實施裝置10包括觀察性恐懼獲得實驗箱11，實驗過程中用于將受害者小鼠以及觀察者小鼠置于所述觀察性恐懼獲得試驗箱內(nèi)；

所述的觀察性恐懼獲得實驗箱11，用于對所述受害者小鼠進行電擊。

所述的光調(diào)控裝置40，用于對所述受害者小鼠腦組織的靶區(qū)進行特異神經(jīng)元照射。圖6為光調(diào)控裝置的結構框圖。

在實際的實驗過程中，受害者小鼠述電擊以及特異神經(jīng)元照射下會產(chǎn)生一系列恐懼反應，如凍結、跳躍、奔跑、尖叫等表現(xiàn)，觀察者小鼠觀察受害者小鼠。

所述的視頻監(jiān)控裝置20，用于采集所述觀察者小鼠在觀察所述受害者小鼠時的行為反應。圖7為視頻監(jiān)控裝置的結構框圖，視頻監(jiān)控裝置能夠?qū)崟r記錄并分析觀察者在實驗箱中的行為。

所述的生理信號采集裝置30，用于采集所述觀察者小鼠觀察所述受害者小鼠時的生理反應。圖8為生理信號采集裝置的結構框圖。

所述的電信號采集裝置50，用于采集所述觀察者小鼠觀察所述受害者小鼠時的活動信號。圖9為電信號采集裝置的結構框圖。

如上即是本發(fā)明提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)，主要包括行為學實施裝置、視頻監(jiān)控裝置、生理信號采集裝置、光調(diào)控裝置以及電信號采集裝置。

在觀察性恐懼獲得實驗箱中通過給予受害者小鼠電擊而產(chǎn)生一系列恐懼反應，如凍結、跳躍、奔跑、尖叫等表現(xiàn)，使目標的觀察者小鼠進行觀察，用視頻監(jiān)控裝置采集觀察者小鼠的行為反應同時測量它的生理反應，將行為反應和生理反應結合起來作為小鼠是否共情以及共情程度的判斷指標。

詳細的說，當觀察小鼠從受害小鼠由于共情獲得恐懼情緒的話，不僅僅體現(xiàn)在行為上出現(xiàn)相似的行為反應，在生理上也會由于恐懼而導致心率發(fā)生改變，但是如果是單純的模仿行為，那么就不會出現(xiàn)有恐懼帶來的心率變化。再通過改變共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)中的活動模塊的選擇可以從多個角度來探究影響共情的因素。再利用光遺傳和光電極手段探究這種共情過程中的神經(jīng)元活動情況，從而得到共情的神經(jīng)機理。

行為學實施裝置為本發(fā)明的關鍵，其主要包括觀察性恐懼獲得實驗箱。圖2為本發(fā)明實施例提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)中觀察性恐懼獲得實驗箱的結構框圖，由圖2可知，所述的觀察性恐懼獲得實驗箱11包括控制模塊12、電擊模塊13以及活動模塊14。

其中，所述的控制模塊12，用于控制電擊的發(fā)生時間以及強度。圖3為控制模塊的結構框圖，由圖3可知，所述的控制模塊包括電機控制器121以及第一波形發(fā)生器122，

其中，所述的第一波形發(fā)生器122，用于輸出啟動信號至所述的電機控制器121。

所述的電機控制器121，用于根據(jù)所述的啟動信號控制電擊的發(fā)生時間以及強度。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，第一波形發(fā)生器121可以用來和光調(diào)控裝置中的光調(diào)控同步，具體的，第一波形發(fā)生器和光調(diào)控裝置的第二波形發(fā)生器作為開啟電擊的觸發(fā)器和同步光調(diào)控神經(jīng)元活動的觸發(fā)器，將啟動電擊的信號傳遞給電擊控制器就能觸發(fā)電擊，同時可以對電擊控制的電壓幅度進行調(diào)整從而調(diào)控電擊的強度。即，使用波形發(fā)生器將控制模塊和光調(diào)控裝置聯(lián)系起來，可以讓光控神經(jīng)元活動和電擊在特定時間內(nèi)發(fā)生。

所述的電擊模塊13，用于進行電擊。圖4為電擊模塊的結構框圖，由圖4可知，電機模塊包括電路板131以及電擊金屬棒組合板132。電擊金屬棒組合版由多個電擊金屬棒組成。在具體的實施方式中，電擊模塊中的電路板131與電擊金屬棒組合板132焊接，如此，電擊模塊接收來自于電擊控制器的電壓，將電壓供給電擊金屬棒，當小鼠接觸金屬棒由于通電導致產(chǎn)生電擊的效果。

所述的活動模塊14，用于改變所述觀察性恐懼獲得試驗箱的環(huán)境?；顒幽K是實驗動物活動的場所，也是觀察者觀察被害者接收電擊傷害的地方。圖5為活動模塊的結構框圖，由圖5可知，活動模塊包括可拆卸箱體141以及隔板142。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，可拆卸箱體可為方形或圓形或三角形。所述的隔板可為毛玻璃或透明玻璃或隔音板。活動模塊利用可拆卸的箱體和隔板來適應實驗需要改變實驗的環(huán)境，比如為了隔音效果使用隔音箱體和隔板，為了屏蔽視覺的作用而使用半透明玻璃板作為隔板等。

圖12為本發(fā)明提供的具體實施例中觀察性恐懼獲得實驗箱主體詳細構造圖，由圖12可知，在該實施例中，小鼠B作為受害者，所在的實驗箱下面的金屬棒組合板和電路板焊接在一起，因此能接受來自電擊控制器的電壓從而對小鼠B實施電擊，而小鼠A作為觀察者，底部的金屬棒組合板無法接通電流，因而小鼠A不會受到電擊。兩個實驗箱體中間的隔板可以活動和抽拉，換成顏色深一點的半透明隔板，同樣兩個箱體本身沒有連接，是獨立的，可以根據(jù)實驗需要換成圓形或者三角形等形狀。

圖6為本發(fā)明實施例提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)中光調(diào)控裝置的結構框圖，由圖6可知，所述的光調(diào)控裝置40包括激光器41、第二波形發(fā)生器42以及光纖43，所述的第二波形發(fā)生器42，用于調(diào)節(jié)所述激光器的功率、頻率、強度以及刺激模式，將激光通過所述光纖刺激腦組織的靶區(qū)進行特異神經(jīng)元照射。

本發(fā)明的光調(diào)控裝置，一方面利用波形發(fā)生器調(diào)節(jié)激光功率，頻率，強度，刺激模式，將激光通過光纖刺激腦組織的靶區(qū)進行特異神經(jīng)元的照射，來實現(xiàn)對于某一特定核團以及神經(jīng)環(huán)路進行調(diào)控，另一方面波形發(fā)生器控制電擊控制器實現(xiàn)光調(diào)控和電擊的實時作用，用來實時的阻斷或加強神經(jīng)元的活動。

圖7為本發(fā)明實施例提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)中視頻監(jiān)控裝置的結構框圖，由圖7可知，所述的視頻監(jiān)控裝置20包括攝像機21以及行為分析單元22，所述的攝像機21，用于記錄所述觀察者小鼠在觀察所述受害者小鼠時的行為反應；所述的行為分析單元，用于分析所述的行為反應。

圖8為本發(fā)明實施例提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)中生理信號采集裝置的結構框圖，該裝置用來收集觀察者心率情況，分析出實驗動物處于一種什么樣的心理狀態(tài)。由圖8可知，所述的生理信號采集裝置30包括心率探測儀31以及心率分析單元32，其中，所述的心率探測儀，用于采集所述觀察者小鼠觀察所述受害者小鼠時的心率；所述的心率分析單元，用于分析所述的心率確定出所述觀察者小鼠的心理狀態(tài)。

圖9為本發(fā)明實施例提供的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)中電信號采集裝置的結構框圖，由圖9可知，所述的電信號采集裝置50包括電極51以及多通道信號分析單元52，其中，所述的電極，用于記錄所述觀察者小鼠觀察所述受害者小鼠時的靶點神經(jīng)元的活動信號；所述的多通道信號分析單元，用于分析所述的活動狀態(tài)，得到靶點神經(jīng)元活動與觀察性恐懼獲得的行為之間的相關性。在特定的實驗條件下，通過電極插入特定的核團或者腦區(qū)來記錄靶點神經(jīng)元的活動狀態(tài)，得到靶點神經(jīng)元活動和觀察性恐懼獲得的行為之間的相關性。

如上是本發(fā)明提供的一個行為學試驗裝置，其用來觀察大小鼠對于同伴遭受惡性刺激時的反應用來評估該動物的情緒性共情狀態(tài)，并結合光遺傳技術探究相關的神經(jīng)環(huán)路機制。該系統(tǒng)可采集通過指定目標動物觀察自己的同伴受到電擊等惡性刺激時表現(xiàn)出尖叫、凍結、回避、跳躍、奔跑等行為學反應時自身表現(xiàn)的行為學反應以及生理反應和神經(jīng)元活動變化進行時間上的對應，后續(xù)可以據(jù)此數(shù)據(jù)判斷目標動物是否產(chǎn)生了共情，并通過光遺傳的手段對這種共情的行為學反應和生理反應進行減弱或者增強以探究參與共情過程中的可能神經(jīng)網(wǎng)絡。在對于共情的神經(jīng)環(huán)路研究上面，本發(fā)明采用了一項廣泛認可的技術——光遺傳技術，光遺傳技術通過基因工程手段將光敏感基因轉(zhuǎn)入特定腦區(qū)或核團的神經(jīng)元中從而達到使用光控神經(jīng)元活動的效果。使用光調(diào)控裝置來實現(xiàn)對于某一特定核團以及神經(jīng)環(huán)路進行調(diào)控，從而探究特定行為下的神經(jīng)機制。本系統(tǒng)涉及到的行為范式為觀察性恐懼習得，它作為研究共情的一種動物模型，是利用被試動物在使用視覺觀察同伴受到一些惡性刺激如電擊或者冰醋酸注射時，受到同伴的恐懼或疼痛反應的“感染”而表現(xiàn)出同樣的恐懼或疼痛反應的過程。

與現(xiàn)有技術中的方案相比，本系統(tǒng)改進了現(xiàn)有的行為學實施方案，通過視覺恐懼傳遞過程中，被試動物受到同伴恐懼感染程度的大小從行為和生理反應進行共情程度的評定，再可結合新型可植入式微調(diào)光電極，實現(xiàn)光刺激同時分析行為學的變化以及對應的神經(jīng)元的活動變化，產(chǎn)生了一套不僅從行為學指標讀取，同時也能通過生理指標驗證的共情行為學裝置，同另一方面結合光遺傳技術的精確調(diào)控神經(jīng)元活動的優(yōu)點探究共情的神經(jīng)環(huán)路機制。

下面結合具體的實施例，詳細介紹本發(fā)明的技術方案。圖10為具體實施例中基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)的結構示意圖，圖11為具體實施例中基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)機制探究系統(tǒng)的示意圖，圖12為具體實施例中觀察性恐懼獲得實驗箱主體詳細構造圖。

由圖10可知，在該具體的實施例中，該系統(tǒng)包括行為學實施系統(tǒng)101、視頻監(jiān)控系統(tǒng)102、生理信號采集系統(tǒng)103、光調(diào)控系統(tǒng)104、光電極信號采集系統(tǒng)105。

行為學實施系統(tǒng)101包括觀察性恐懼獲得實驗箱106和放置其中的實驗動物。觀察性恐懼獲得實驗箱包括控制模塊107、電擊模塊108、活動模塊109?？刂颇K用于控制電擊的強度和時間等，包括為了和光調(diào)控同步的波形發(fā)生器111以及電擊控制器110。波形發(fā)生器和光調(diào)控系統(tǒng)的波形發(fā)生器作為同步光調(diào)控神經(jīng)元活動和開啟電擊的觸發(fā)器，將啟動電擊的信號傳遞給電擊控制器就能觸發(fā)電擊，同時可以對電擊控制的電壓幅度進行調(diào)整從而調(diào)控電擊的強度。電擊模塊112是電擊實施的部分，分為電路板112和與電路板焊接的電擊金屬棒組合板113。電擊模塊接收來自于電擊控制器的電壓，將電壓供給電擊金屬棒，當小鼠接觸金屬棒由于通電導致產(chǎn)生電擊的效果?；顒幽K109由兩個可拆卸的方形箱體114和多選擇隔板115構成，是實驗動物活動的場所，也是觀察者觀察被害者接收電擊傷害的地方。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)102由攝像機116和記錄分析軟件構成，能夠?qū)崟r記錄并分析觀察者在實驗箱中的行為。

生理信號采集系統(tǒng)103包括心率探測儀121和記錄分析裝置122。該裝置用來收集觀察者心率情況，通過軟件分析出實驗動物處于一種什么樣的心理狀態(tài)。

光調(diào)控系統(tǒng)104包括激光器118、波形發(fā)生器119、光纖120。一方面利用波形發(fā)生器調(diào)節(jié)激光功率，頻率，強度，刺激模式，將激光通過光纖刺激腦組織的靶區(qū)進行特異神經(jīng)元的照射，來實現(xiàn)對于某一特定核團以及神經(jīng)環(huán)路進行調(diào)控，另一方面波形發(fā)生器控制電擊控制器實現(xiàn)光調(diào)控和電擊的實時作用，用來實時的阻斷或加強神經(jīng)元的活動。

電信號采集系統(tǒng)105由電極123和多通道信號采集分析軟件124構成。在特定的實驗條件下，通過電極插入特定的核團或者腦區(qū)來記錄靶點神經(jīng)元的活動狀態(tài)，得到靶點神經(jīng)元活動和觀察性恐懼獲得的行為之間的相關性。

由圖11可知，波形發(fā)生器119/111控制激光器118和電擊控制器110實現(xiàn)實時的光調(diào)控和電擊。B小鼠作為被害者，A小鼠作為觀察者，兩只小鼠活動于兩個一模一樣的實驗箱114中，不同的是B小鼠所處的金屬棒組合板能夠接收來自于控制模塊107和電擊模塊108來的電壓從而產(chǎn)生電流經(jīng)過小鼠B時造成局部的電擊，A小鼠透過隔板115觀察到對面的B小鼠的活動，從而受到B小鼠的間接情緒傳染。在小鼠A活動過程中行為監(jiān)控裝置102和生理信號采集裝置103一直在記錄小鼠A的行為和生理反應。電信號采集裝置105則實時采集小鼠A的神經(jīng)活動信號。

由圖12可知，小鼠B所在的實驗箱下面的金屬棒組合板113和電路板112焊接在一起，因此能接受來之電擊控制器110的電壓從而對小鼠B實施電擊，而小鼠A底部的金屬棒組合板無法接通電流，因而小鼠A不會受到電擊。兩個實驗箱體中間的隔板115可以活動和抽拉，換成旁邊的顏色深一點的半透明隔板115*，同樣兩個箱體本身沒有連接，是獨立的，可以根據(jù)實驗需要換成圓形或者三角形等形狀。

綜上所述，本發(fā)明提出的一種基于觀察性恐懼習得的共情神經(jīng)實驗系統(tǒng)，利用觀察性恐懼獲得行為學實施裝置作為共情的探究，并設計了行為學裝置，該系統(tǒng)可以使大鼠或小鼠通過觀察自己的同伴遭受惡性刺激時表現(xiàn)出恐懼反應而自身產(chǎn)生恐懼的過程。在該系統(tǒng)設計通過一些細微的變量的調(diào)整，包括小鼠對象選擇、小鼠品系選擇、實驗裝置的隔聲程度，中間隔板的選擇(毛玻璃還是透明玻璃還是帶有隔音效果的隔板)全面研究共情產(chǎn)生的條件，比如小鼠間的親屬關系的影響、小鼠亞型的影響、小鼠超聲尖叫的影響。通過一體化的光調(diào)控和神經(jīng)元活動反饋裝置實現(xiàn)實時的行為調(diào)控以及神經(jīng)元活動的反饋。用波形發(fā)生器控制的光刺激和電刺激以特定間隔進行的實時行為刺激和神經(jīng)元調(diào)控，從生理和行為反應兩個方面來評估共情程度。

本發(fā)明的關鍵點和欲保護點是：

1、利用動物的觀察性恐懼獲得行為設計出共情的神經(jīng)機制的探究或其他影響因素的探究的一套系統(tǒng)，主要包括行為學實驗實施裝置中觀察性恐懼獲得的實驗裝置，該裝置配套的一些可根據(jù)實驗需要調(diào)整的部件，包括可選擇的隔板(毛玻璃還是透明玻璃還是帶有隔音效果的隔板)和可活動的行為學箱體。

2、在共情的神經(jīng)機制的探究中通過一體化的光調(diào)控和神經(jīng)元活動反饋裝置實現(xiàn)實時的行為調(diào)控以及神經(jīng)元活動的反饋。

3、特殊的電路板設計，還有電路板和電擊金屬棒組合板構成的電擊裝置，使小鼠在金屬棒組合板的任意位置都能收到電擊。

4、結合生理反應和行為學反應來判斷觀察者小鼠的共情程度的設計。

5、使用波形發(fā)生器或其他電腦軟件控制光刺激和電刺激的同步來進行實時的神經(jīng)元調(diào)控以及行為調(diào)控的設計。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、現(xiàn)有的進行動物負面情緒研究的實驗裝置只針對于自身直接產(chǎn)生的情緒反應，比如抑郁所使用的強迫游泳、焦慮所使用的礦場和高架等等。而本發(fā)明可以準確驗證動物的間接情緒獲得即共情的反應。

2、冰醋酸注射作為已有的間接情緒獲得的實施方案，對實驗動物的傷害太大，且該傷害無法量化，難以控制，經(jīng)常會造成動物的意外死亡，并且這種刺激的恢復性很差，對于實驗動物的創(chuàng)傷過大。而本發(fā)明的電擊是可控、且創(chuàng)傷愈后良好的方案。

3、已有的實施方案無法進行實時的神經(jīng)元調(diào)控和神經(jīng)元活動信號探測，即便有也都是相互獨立的體系，無法形成一體化的探究方案。而本裝置結合光遺傳技術和電生理技術，用波形發(fā)生器實驗光調(diào)控和電擊的同步化，達到神經(jīng)元調(diào)控、外界刺激、神經(jīng)元反應、行為學反應和生理反應一體化的控制和分析的作用。

4、已有的技術中沒有多方位的指標來判斷是否為共情還是簡單的行為模仿，因為已有技術僅僅是通過視頻獲得動物行為學的數(shù)據(jù)結果對行為進行分析來得到小鼠的情緒狀態(tài)，而行為反應只能作為情緒狀態(tài)的一個方面，還需要結合生理狀態(tài)共同進行判斷，動物在恐懼、焦慮狀態(tài)下會產(chǎn)生心跳的變化因而加入了生理指標的探測，結合行為學現(xiàn)象更能說明動物的情緒狀態(tài)。

5、已有的技術沒有本專利所具備的可活動的操作模塊，如可替換的隔板，可以將透明隔板換成半透明或者有隔音效果等等的隔板，這樣能夠全面探究共情發(fā)生的條件。

本發(fā)明綜合以上常用的研究手段，同時增加了神經(jīng)元調(diào)控和神經(jīng)元活動反饋裝置，并結合上外界刺激發(fā)生裝置和行為學反應、生理反應監(jiān)控裝置形成一體化的對于動物共情的探究裝置。

本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于一般計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory，ROM)或隨機存儲記憶體(Random Access Memory，RAM)等。

本領域技術人員還可以了解到本發(fā)明實施例列出的各種功能是通過硬件還是軟件來實現(xiàn)取決于特定的應用和整個系統(tǒng)的設計要求。本領域技術人員可以對于每種特定的應用，可以使用各種方法實現(xiàn)所述的功能，但這種實現(xiàn)不應被理解為超出本發(fā)明實施例保護的范圍。

本發(fā)明中應用了具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。