认知运动双重任务训练装置

1.本实用新型涉及动物实验装置技术领域，特别涉及一种认知运动双重任务训练装置。


背景技术：

2.痴呆是一种获得性脑部综合征，患者往往出现包括注意力、执行能力、语言、视觉感知、学习记忆和社会认知判断等两种或多种以上的认知障碍，给患者和家庭带来极大的困扰和负担。在临床上，阿尔茨海默病、帕金森病、血管性痴呆、路易体痴呆等是引起痴呆的常见疾病。此外，许多临床和实验室证据都表明，慢性脑缺血也能引起认知功能障碍。认知功能障碍会影响个体的日常或社会能力，给患者自身造成很大的困扰，也会给患者的家人带来一定的影响。采取有针对性的、反复的训练对认知功能障碍症状的减轻及延缓症状的进展具有重要的作用。因此，实验研究认知功能障碍的康复训练方法及机制，有利于提高康复训练效率，改善患者的生活质量。
3.目前，国际上较多采用动物进行临床前实验研究，然而现有的研究装置功能单一，特别在多任务联合分析过程中，无法实现自动化运行及监控，实验过程中实验动物往往会受到人为因素的干扰，造成实验数据不能真实反映实验动物的训练效果。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的之一在于，提供一种认知运动双重任务训练装置，从而提高多重任务的研究分析效率、提高研究结果的可靠度。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种认知运动双重任务训练装置，包括：训练箱，其为箱体结构；跑轮组件，其与训练箱相连通，跑轮组件和训练箱之间设有感应器；认知任务组件，其可拆卸地设置在训练箱的侧壁上；以及控制器，其与跑轮组件、认知任务组件和感应器通信连接。
7.进一步，上述技术方案中，认知任务组件包括信号指示单元、操作单元、监测单元和正刺激单元。
8.进一步，上述技术方案中，信号指示单元产生光信号、声音信号或图形信号；操作单元为鼻触、触屏或压杆；监测单元为红外探头或图像采集器；正刺激单元为给食器或滴水器。
9.进一步，上述技术方案中，认知任务组件具有多种任务模式。
10.进一步，上述技术方案中，认知任务组件为探鼻组件，探鼻组件包括：弧形面板，其设置在训练箱的侧壁上；多个孔洞，其设置在弧形面板上，每个孔洞内设有信号灯和红外探头；以及给食器，其向训练对象提供食物作为正刺激。
11.进一步，上述技术方案中，跑轮组件为电动跑轮，控制器设定跑轮组件的工作参数。
12.进一步，上述技术方案中，跑轮组件设置在训练箱内。
13.进一步，上述技术方案中，跑轮组件设置在训练箱外，跑轮组件与训练箱之间设有通道，感应器设置在通道的两端。
14.进一步，上述技术方案中，通道设有电动门，电动门与控制器通信连接。
15.进一步，上述技术方案中，跑轮组件的直径为45cm，宽度为13cm；跑轮组件的材质为金属、木材或有机玻璃；训练箱的尺寸为60cm
×
40cm
×
60cm；材质为有机玻璃。
16.进一步，上述技术方案中，训练箱设有摄像头。
17.与现有技术相比，本实用新型具有如下一个或多个有益效果：
18.1.本实用新型的装置能够同时执行认知运动双重训练任务，并且双重任务的训练数据能够通过实验装置进行耦合分析，减少人为因素的干扰，实验效率高、实验结果更加精细。实验结果显示，认知运动双重任务训练对cci认知功能障碍应有很好的改善作用，认知运动双重任务训练在改善cci认知功能障碍的同时，海马camp/pka通路亦被激活，海马中ephrina3表达增加，已知ephrina3与其受体激活能够启动细胞内一系列信号。
19.2.本实用新型的装置能够通过控制器预设参数并自动记录实验结果，操作简单方便。
20.3.本实用新型的装置能够通过更换认知任务组件或改变认知任务组件的任务模式，满足不同任务类型和训练目的。
21.4.跑轮组件可以设置在训练箱内部或通过通道连接在训练箱外部，使得运动任务和认知任务之间不必发生人为因素的干涉。
22.5.本实用新型在跑轮组件和认知任务组件之间设置感应器，能够感应到实验动物的进入，并发送信号至控制器，从而更精准地对不同任务下的时长和训练效果进行监测。
23.上述说明仅为本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本实用新型的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本实用新型的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
24.图1是根据本实用新型的一实施方式的认知运动双重任务训练装置的结构示意图。
25.图2是根据本实用新型的另一实施方式的认知运动双重任务训练装置的结构示意图。
26.主要附图标记说明：
27.10
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训练箱，20
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跑轮组件，30
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认知任务组件，31
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弧形面板，32
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孔洞，33
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食物出口，40
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通道，50
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感应器，51
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第一感应器，52
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第二感应器。
具体实施方式
28.下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
29.除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
30.在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
31.在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
32.如图1所示，根据本实用新型具体实施方式的认知运动双重任务训练装置，其包括训练箱10、跑轮组件20、认知任务组件30和控制器(图中未示出)。训练箱10为箱体结构，跑轮组件20与训练箱10相连通，跑轮组件20与训练箱10之间设有感应器，感应器能够感应实验动物进入训练箱10和跑轮组件20。认知任务组件30可拆卸地设置在训练箱10的侧壁上，可以根据训练需要更换相应的认知任务组件。控制器与跑轮组件20和认知任务组件30通信连接，控制器能够对实验参数进行设置，并且自动记录实验数据。
33.进一步地，在本实用新型的一个或多个示例性实施方式中，认知任务组件30可以包括信号指示单元、操作单元、监测单元和正刺激单元。信号指示单元用于按照预设的模式给处于训练箱10中的实验对象发出信号，示例性地，信号指示单元可以发出光信号、声音信号或者图形信号，本实用新型并不以此为限。操作单元可以为鼻触、触屏或压杆；监测单元可以为红外探头或图像采集器；正刺激单元可以为给食器或滴水器，本实用新型并不以此为限，本领域技术人员可以根据实验需要的认知任务的类型来选择具体的认知任务组件和/或选择任务模式。
34.优选而非限制性地，在本实用新型的一个或多个示例性实施方式中，认知任务组件30为探鼻组件，探鼻组件包括弧形面板31，弧形面板31可以设置在训练箱10的侧壁上，弧形面板31也可以直接形成训练箱10的一个侧壁，本实用新型并不以此为限。在弧形面板31上设有多个孔洞32，每个孔洞32内分别设有信号灯和红外探头(图中未示出)。探鼻组件还包括给食器(图中未示出)，给食器通过食物出口33向训练对象提供食物作为正刺激。例如，本实施例中，探鼻组件设有五个信号灯可以发出简短的光表示。五个信号灯随机快速闪亮一个，实验动物必须在给定时间内用鼻子进入该信号灯对应的孔洞才能够得到给食器提供的奖励(颗粒或液体食物)。信号灯的信号是短暂的，因此需要实验动物仔细注意观察，并且快速做出反应。探鼻组件可以具有多种任务模式，从而训练实验对象的注意力。随着训练进行，任务难度可以适当增大，例如，通过缩短信号持续时间或时间间隔，或者缩短给定反应时间，增加颜色辨识等等，本实用新型并不以此为限。应了解的是，图1所示的探鼻组件包括五个孔洞32和一个食物出口33仅为示例性的，本实用新型并不以此为限，例如，孔洞32及相应的信号灯可以为3个、9个等等，食物出口33也可以设置多个分别与孔洞相对应设置。
35.进一步地，在本实用新型的一个或多个示例性实施方式中，跑轮组件20为电动跑轮，控制器能够设定跑轮组件的工作参数，例如，转速、转动时间、转动间隔等。
36.进一步地，在本实用新型的一个或多个示例性实施方式中，跑轮组件20可以设置在训练箱10外部。如图1所示的示例性实施例中，跑轮组件20设置在训练箱10外，跑轮组件20与训练箱10之间设有通道40。通道40可以设有电动门，当预设的运动任务结束时，控制器控制电动门自动打开，实验对象可以通过通道进入训练箱10继续认知任务训练。随着训练进行或者训练模式的改变或探索，动物在认知训练结束也可以再次通过通道40进入跑轮组件20进行下一阶段的运动任务。在通道40的两端分别设置第一传感器51和第二传感器52，当感应到动物再次进入跑轮组件20或者训练箱10内时，开始计时并进入相应的训练任务。在各个组件中的训练次数没有限制。
37.结合图2所示，在本实用新型的一个或多个示例性实施方式中，跑轮组件20可以设置在训练箱10内部，二者之间设有感应器50。当实验动物从运动任务区域进入认知任务区域，或者从认知任务区域进入运动任务区域时，感应器50能够将相应的检测信号发送给控制器，从而开启相应任务并计时。应了解的是，本实用新型并不以此为限，感应器的设置位置及数量可以根据实际需要进行设计。图2所示的实施方式中认知任务组件30与图1相同，在此不再赘述。
38.进一步地，在本实用新型的一个或多个示例性实施方式中，跑轮组件20的直径可以为45cm，宽度为13cm；跑轮组件20的材质为金属、木材或有机玻璃；训练箱10的尺寸为60cm
×
40cm
×
60cm；材质为有机玻璃。
39.进一步地，在本实用新型的一个或多个示例性实施方式中，训练箱10可以设有一个或多个摄像头(图中未示出)，本实用新型并不以此为限。
40.下面以实施例更具体地说明本实用新型的认知运动双重任务训练装置，应了解的是，本实用新型并不以此为限。
41.实施例1
42.本实施例的认知运动双重任务训练装置参考图1所示，本实施例的跑轮组件20设置在训练箱10的外部，两者通过通道40相连通，通道40设有电动门并且两端分别设有第一感应器51和第二感应器52。本实施例的认知任务组件30为探鼻组件。采用本实施例的装置对大鼠进行认知运动双重任务训练实验，每天训练1次，每次20分钟。
43.训练开始时，将大鼠放在跑轮组件20上，转速调至20rpm/min，每组运动任务为45秒，间隔5秒，每次训练完成5组运动任务。运动任务完成后，通道40的电动门打开，当大鼠通过通道40进入训练箱10时，第一传感器51将信号传送至控制器，控制器开始计时并开启认知任务组件30。通过认知任务组件30训练大鼠区分信号。认知任务组件30(探鼻组件)的五个内含红外探头和指示灯的孔洞32安装在弧形面板31上，指示灯随机快速闪亮一个，大鼠必须在给定时间内用鼻子进入孔洞才可以得到食物奖赏。控制器可以随机或按照一定规律提出刺激并记录反应，并按照预设时间结束训练。
44.随着训练效率的提升，大鼠在完成一轮运动训练和认知训练之后还可以再次通过通道40进入对侧进行运动训练以巩固训练的效果，达到改善大鼠神经系统生化指标的目的。
45.前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些
描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本实用新型的保护范围。