本發(fā)明涉及生物檢測(cè)，具體而言，涉及一種小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

1、喚醒狀態(tài)（arousal?states）是生物體在清醒狀態(tài)下所展現(xiàn)出的整體生理與心理狀態(tài)，它深刻影響著大腦對(duì)內(nèi)外界感覺(jué)信息的接收、處理及響應(yīng)能力，是機(jī)體進(jìn)行復(fù)雜認(rèn)知活動(dòng)、行為反應(yīng)及環(huán)境適應(yīng)的基石，長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)界對(duì)睡眠-覺(jué)醒循環(huán)的研究投入了大量精力，尤其是通過(guò)腦電（eeg）等生理信號(hào)監(jiān)測(cè)手段，有效地區(qū)分了睡眠與覺(jué)醒的不同階段；

2、喚醒狀態(tài)作為機(jī)體整體的生理和心理狀態(tài)，是大腦對(duì)內(nèi)外界感覺(jué)信息傳入及處理能力的直接反映，也是執(zhí)行各項(xiàng)認(rèn)知活動(dòng)的重要基礎(chǔ)，盡管在科學(xué)研究領(lǐng)域，對(duì)機(jī)體睡眠-覺(jué)醒過(guò)程的研究已經(jīng)相對(duì)廣泛，并且常采用腦電（eeg）記錄來(lái)區(qū)分不同的睡眠與覺(jué)醒狀態(tài)，但在清醒狀態(tài)下，尤其是針對(duì)動(dòng)物（如小鼠）在不同喚醒水平的研究仍較為匱乏，現(xiàn)有的檢測(cè)方法難以有效區(qū)分清醒狀態(tài)下小鼠的細(xì)微喚醒水平差異，這限制了對(duì)動(dòng)物行為學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)以及藥理學(xué)等領(lǐng)域中相關(guān)問(wèn)題的深入研究。因此我們對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)，提出一種小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)與方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：針對(duì)目前存在的在清醒狀態(tài)下，尤其是針對(duì)動(dòng)物（如小鼠）在不同喚醒水平的研究仍較為匱乏的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)與方法，以改善上述問(wèn)題。

3、本申請(qǐng)具體是這樣的：

4、一種小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)，包括：

5、隔音系統(tǒng)，用于隔絕外界聲音干擾，確保實(shí)驗(yàn)環(huán)境的純凈性；

6、固定的相機(jī)系統(tǒng)，固定的相機(jī)系統(tǒng)安裝于隔音系統(tǒng)內(nèi)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄小鼠的眼動(dòng)情況及瞳孔擴(kuò)張變化，以非接觸方式高精度地捕捉瞳孔反應(yīng)；

7、可測(cè)速的轉(zhuǎn)盤跑步機(jī)，用于小鼠奔跑，以測(cè)量小鼠在跑步機(jī)上的運(yùn)動(dòng)速度，量化小鼠對(duì)外部刺激的反應(yīng)強(qiáng)度及活動(dòng)能力；

8、刺激發(fā)生系統(tǒng)，用于向小鼠施加感覺(jué)刺激，特別是聲音刺激，以誘發(fā)小鼠在不同喚醒水平下的特定生理反應(yīng)。

9、作為本申請(qǐng)優(yōu)選的技術(shù)方案，可測(cè)速的轉(zhuǎn)盤跑步機(jī)以及刺激發(fā)生系統(tǒng)均設(shè)置在隔音系統(tǒng)內(nèi)。

10、作為本申請(qǐng)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述隔音系統(tǒng)具體為隔音箱；隔音箱采用高密度隔音材料構(gòu)建而成，內(nèi)部配備吸音棉和隔音門，確保實(shí)驗(yàn)環(huán)境與外界完全隔絕，有效消除背景噪音干擾，為小鼠提供一個(gè)靜謐、無(wú)干擾的實(shí)驗(yàn)空間；

11、所述刺激發(fā)生系統(tǒng)包括揚(yáng)聲器，以對(duì)小鼠進(jìn)行聲音刺激。

12、作為本申請(qǐng)優(yōu)選的技術(shù)方案，固定的相機(jī)系統(tǒng)具體為紅外相機(jī)，紅外相機(jī)上設(shè)置有紅外光源，紅外光源為紅外led燈珠，以在紅外光源照射的條件下捕捉小鼠的瞳孔變化，紅外相機(jī)設(shè)置在隔音系統(tǒng)內(nèi)，且在檢測(cè)時(shí)對(duì)準(zhǔn)小鼠眼部，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

13、作為本申請(qǐng)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述可測(cè)速的轉(zhuǎn)盤跑步機(jī)上設(shè)置有頭部固定桿，所述頭部固定桿連接有固定支架。

14、作為本申請(qǐng)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述固定支架用于連接實(shí)驗(yàn)小鼠的頭部。

15、作為本申請(qǐng)優(yōu)選的技術(shù)方案，用牙科水泥將固定支架埋植在小鼠顱骨上，待牢固后，再用螺絲將固定支架和頭部固定桿固定。

16、作為本申請(qǐng)優(yōu)選的技術(shù)方案，固定的相機(jī)系統(tǒng)和可測(cè)速的轉(zhuǎn)盤跑步機(jī)配合實(shí)現(xiàn)，小鼠的瞳孔擴(kuò)張和跑步速度兩個(gè)指標(biāo)的同時(shí)監(jiān)測(cè)，以綜合評(píng)估小鼠在不同喚醒水平下的生理反應(yīng)能力；并通過(guò)以下公式計(jì)算：

17、

18、×%；

19、其中，瞳孔直徑（刺激后）是在施加刺激后通過(guò)紅外相機(jī)測(cè)量的，瞳孔直徑（基礎(chǔ)狀態(tài)）是在未施加任何刺激前測(cè)量的；

20、而小鼠的跑步速度則直接由可測(cè)速的轉(zhuǎn)盤跑步機(jī)提供，這兩個(gè)指標(biāo)共同用于綜合評(píng)估小鼠在不同喚醒水平下的生理反應(yīng)能力。

21、一種小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)方法，使用小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)，包括：

22、首先準(zhǔn)備若干只小鼠，在檢測(cè)開(kāi)始前，對(duì)小鼠進(jìn)行預(yù)處理，使其適應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境；通過(guò)刺激發(fā)生系統(tǒng)向小鼠施加刺激，隨后利用固定的相機(jī)系統(tǒng)記錄小鼠的瞳孔擴(kuò)張情況，并同步利用可測(cè)速的轉(zhuǎn)盤跑步機(jī)測(cè)量小鼠的跑步速度，最后根據(jù)記錄的瞳孔擴(kuò)張程度和跑步速度采用以下綜合評(píng)估公式來(lái)量化小鼠的喚醒水平：

23、al=α×pdr+β×rs；

24、其中，al為小鼠的喚醒水平，pdr為小鼠瞳孔擴(kuò)張比例，rs為小鼠跑步的速度，α和β是根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求設(shè)定的權(quán)重系數(shù)，用于平衡瞳孔擴(kuò)張和跑步速度在喚醒水平評(píng)估中的重要性，權(quán)重系數(shù)可以根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛿?shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

25、作為本申請(qǐng)優(yōu)選的技術(shù)方案，預(yù)處理包括：將小鼠放置在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中適應(yīng)小時(shí)，期間提供充足的食物和水，在適應(yīng)過(guò)程中，逐漸降低環(huán)境的光照強(qiáng)度和噪音水平，使小鼠逐漸適應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的特殊要求，預(yù)處理的標(biāo)準(zhǔn)是小鼠在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中表現(xiàn)出正常的活動(dòng)狀態(tài)，沒(méi)有明顯的緊張或恐懼行為。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

27、在本申請(qǐng)的方案中：

28、本發(fā)明提出的一種清醒狀態(tài)下小鼠不同喚醒水平的檢測(cè)系統(tǒng)與方法，本申請(qǐng)通過(guò)設(shè)置的隔音系統(tǒng)、固定的紅外相機(jī)系統(tǒng)、可測(cè)速的轉(zhuǎn)盤跑步機(jī)以及刺激發(fā)生系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)小鼠在外部顯著刺激下瞳孔擴(kuò)張及跑步速度等關(guān)鍵指標(biāo)的精準(zhǔn)測(cè)量；利用固定的紅外相機(jī)系統(tǒng)捕捉瞳孔擴(kuò)張的細(xì)微變化，結(jié)合可測(cè)速的轉(zhuǎn)盤跑步機(jī)實(shí)時(shí)記錄跑步速度，能夠準(zhǔn)確反映小鼠在不同喚醒水平下的生理反應(yīng)；提高了實(shí)驗(yàn)的倫理性和數(shù)據(jù)可靠性；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便，可重復(fù)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證結(jié)果的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，可測(cè)速的轉(zhuǎn)盤跑步機(jī)（400）以及刺激發(fā)生系統(tǒng)均設(shè)置在隔音系統(tǒng)內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述隔音系統(tǒng)具體為隔音箱（100）；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述固定的相機(jī)系統(tǒng)（500）具體為紅外相機(jī)，紅外相機(jī)上設(shè)置有紅外光源，紅外光源為紅外led燈珠，以在紅外光源照射的條件下捕捉小鼠的瞳孔變化，紅外相機(jī)設(shè)置在隔音系統(tǒng)內(nèi)，且在檢測(cè)時(shí)對(duì)準(zhǔn)小鼠眼部。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述可測(cè)速的轉(zhuǎn)盤跑步機(jī)（400）上設(shè)置有頭部固定桿（600），所述頭部固定桿（600）連接有固定支架（300）。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述固定支架（300）用于連接實(shí)驗(yàn)小鼠的頭部。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，用牙科水泥將固定支架（300）埋植在小鼠顱骨上，待牢固后，再用螺絲將固定支架（300）和頭部固定桿（600）固定。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，固定的相機(jī)系統(tǒng)（500）和可測(cè)速的轉(zhuǎn)盤跑步機(jī)（400）配合實(shí)現(xiàn)，小鼠的瞳孔擴(kuò)張和跑步速度兩個(gè)指標(biāo)的同時(shí)監(jiān)測(cè)，以綜合評(píng)估小鼠在不同喚醒水平下的生理反應(yīng)能力；并通過(guò)以下公式計(jì)算：

9.一種小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)方法，使用權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)方法，其特征在于，預(yù)處理包括：將小鼠放置在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中適應(yīng)24小時(shí)，期間提供充足的食物和水，在適應(yīng)過(guò)程中，逐漸降低環(huán)境的光照強(qiáng)度和噪音水平，使小鼠逐漸適應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的特殊要求，預(yù)處理的標(biāo)準(zhǔn)是小鼠在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中表現(xiàn)出正常的活動(dòng)狀態(tài)，沒(méi)有明顯的緊張或恐懼行為。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N小鼠喚醒狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)與方法，涉及生物檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，本申請(qǐng)通過(guò)設(shè)置的隔音系統(tǒng)、固定的紅外相機(jī)系統(tǒng)、可測(cè)速的轉(zhuǎn)盤跑步機(jī)以及刺激發(fā)生系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)小鼠在外部顯著刺激下瞳孔擴(kuò)張及跑步速度等關(guān)鍵指標(biāo)的精準(zhǔn)測(cè)量；利用固定的紅外相機(jī)系統(tǒng)捕捉瞳孔擴(kuò)張的細(xì)微變化，結(jié)合可測(cè)速的轉(zhuǎn)盤跑步機(jī)實(shí)時(shí)記錄跑步速度，能夠準(zhǔn)確反映小鼠在不同喚醒水平下的生理反應(yīng)；提高了實(shí)驗(yàn)的倫理性和數(shù)據(jù)可靠性；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便，可重復(fù)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證結(jié)果的可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：孫向東,尤強(qiáng)龍,侯煥麗,梁秋妮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南方醫(yī)科大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30