大壁虎運動人工誘導的基礎研究.pdf

1、三維空間無障礙TDOF(Three Dimensional Obstacle-Free)機器人作為機器人領域的一個重要分支，一直是仿生機器人研究關注的重點。然而TDOF機器人在運動穩(wěn)定性、靈活性、可靠性、電源使用時間、簡約的控制系統(tǒng)等方面還存在著難于在短期內突破的技術瓶頸，因此對生物運動規(guī)律和生物機器人的研究近年來受到更多的重視。生物機器人已經成為機器人技術領域的重要研究方向之一。產自我國廣西、云南等地和東南亞的大壁虎(Gekko ge

2、cko)體態(tài)大、行動迅速、負重能力強, 適合作為生物機器人的目標對象，大壁虎卓越的運動能力，使得人工誘導大壁虎運動成為TDOF生物機器人研究的重點。像機器老鼠那樣成功實現大壁虎運動的人工誘導將對TDOF機器人的研究產生深遠影響！為此，作為行為誘導的基礎，就需要了解和研究大壁虎腦區(qū)運動相關核團的功能、空間分布、相互聯系及其神經電信號的時空編碼。然而，目前罕見大壁虎運動相關腦區(qū)的研究報道，現有對大壁虎腦的研究也絕大部分集中在端腦和間腦的神經

3、解剖方面，這促使我們對其運動方面的中樞調控系統(tǒng)開展一系列的基礎研究。 本工作首次建立了大壁虎腦立體定位方法，研制了相應的定位夾持裝置，填補了該領域的空白。通過大壁虎腦圖譜的初步制作、腦內核團的損毀以及腦內特異性運動核團的空間定位等諸多實驗驗證：該裝置與通用腦立體定位儀相匹配，定位準確、操作簡單，適于不同大小的成年大壁虎的腦部實驗，能夠滿足大壁虎腦功能的研究需要。 以所建立的大壁虎腦立體定位技術為基礎，本文探索了大壁虎腦圖

4、譜制作的一些關鍵技術，進行了大壁虎腦圖譜的初步制作；采用電生理學方法，運用金屬微電極對大壁虎腦區(qū)施加電刺激，詳細觀測了淺麻醉狀態(tài)下電刺激大壁虎中腦相關腦區(qū)對運動行為的影響，初步確定了大壁虎中腦參與運動行為的發(fā)起和轉向調控；根據麻醉狀態(tài)下的實驗結果，進行了腦內微電極刺激對自由狀態(tài)下大壁虎運動行為人工誘導的探索，成功地誘導出左、右轉向的運動行為。 實驗進一步采用辣根過氧物酶(horseradish peroxidase，HRP)束路

5、示蹤和谷氨酸化學刺激等方法，對中腦運動區(qū)域的細胞構筑進行了研究，初步確定了大壁虎中腦運動區(qū)，證實中腦在大壁虎運動調控中起著重要作用。 本文建立的大壁虎腦立體定位的方法和裝置為大壁虎腦功能的相關研究奠定了基礎；通過急性、慢性實驗進行了大壁虎中腦運動腦區(qū)的探索，初步實現了大壁虎左右轉向的運動誘導；研究首次發(fā)現大壁虎中腦與運動行為密切相關，通過刺激腦內相關的核團可能實現對大壁虎部分運動行為的人工誘導，這為揭示大壁虎運動行為的神經調控和