大鼠機器人遙控遙測系統(tǒng)與行為模式研究.pdf

1、傳統(tǒng)的機器人是完成人類給予它的任務的機器裝置，它可以根據(jù)預先設置的指令來自動完成規(guī)定動作，也可以在某些特定的環(huán)境下由人類實時控制來代替人類工作。到目前為止，傳統(tǒng)的機器人始終無法解決運動靈活性、能源供給、環(huán)境適應性等方面的欠缺。隨著生命科學研究范疇的不斷延伸，生物技術、無線傳感器技術、自動控制技術等多學科匯集，在這個匯集點上研制出的“動物機器人(Animal-Robot)”可以彌補上述不足。
　　本論文以 SD級大鼠為實驗對象，針對

2、已有的動物機器人運動控制系統(tǒng)或者神經(jīng)活動遙測記錄系統(tǒng)功能單一的缺點，研究新型大鼠機器人無線遙控遙測系統(tǒng)，利用無線數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)(Radio Data System, RDS)技術雙向傳輸控制指令和大鼠腦電信號，設計基于微電流刺激的新型大鼠機器人運動控制系統(tǒng)，同時利用自制的遙控遙測系統(tǒng)采集了大鼠腦電信號并對其分析。主要工作如下：
　　(1)從神經(jīng)生物學的角度入手，尋找大鼠腦部與運動相關的新核團，并驗證新發(fā)現(xiàn)的核團具有控制大鼠運動方向的

3、功能。
　　(2)設計新型大鼠機器人遙控系統(tǒng)電路和軟件，改變了以往電壓刺激的方法，利用 C8051F330單片機產(chǎn)生微電流脈沖刺激大鼠腦部核團以控制大鼠運動方向，使用無線數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)技術，實現(xiàn)對大鼠的無線遙控導航，同時在系統(tǒng)中增加腦電遙測功能，遙控動物運動的同時測量大鼠腦電信號并分析腦電信號，驗證新發(fā)現(xiàn)的核團與腦部初級運動核團之間的神經(jīng)通路。
　　(3)研究如何實現(xiàn)大鼠機器人的自動控制，將廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(General R

4、egression Neural Network, GRNN)和線性神經(jīng)網(wǎng)絡算法分別應用于自動導航控制中，首先使用人工導航方式進行網(wǎng)絡算法訓練，然后數(shù)據(jù)輸入廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡中，進行實際測試，結(jié)果表明，在實時導航實驗中，GRNN網(wǎng)絡能夠輸出指令準確度更高的指令來控制大鼠機器人自動沿著某一路徑運動。
　　(4)利用針灸針自制刺激電極，大大降低系統(tǒng)成本，實驗結(jié)束后對大鼠腦部被刺激核團做石蠟切片和 HE染色研究以確定電極植入大鼠腦部位置。

5、
　　(5)以電生理實驗為基礎，分別測量靜息條件下和癲癇狀態(tài)下的大鼠機器人腦部左海馬區(qū)腦電信號，利用現(xiàn)有的幾種數(shù)學模型對這種腦電信號進行分析，從原始的腦電信號中，分離出δ(delta)、θ(theta)、α(alpha)、β(beta)節(jié)律，希望得到相關波形的有用信息。
　　(6)通過注射性激素使實驗大鼠進入繁殖狀態(tài)后，采集聽覺腦干反應信號，對大鼠聽覺腦干反應進行可塑性研究。實驗過程中采用純音(Tone pips)和打擊音(