上海欣軟XR-XC404型SuperFcs條件性恐懼實(shí)驗(yàn)分析系統(tǒng)

        （Super Fear Conditioning Analysis System）

一.實(shí)驗(yàn)原理

條件性恐懼實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（場(chǎng)景恐懼系統(tǒng)）用于小型嚙齒類動(dòng)物（大、小鼠）環(huán)境相關(guān)條件性恐懼實(shí)驗(yàn)研究。嚙齒類動(dòng)物在恐懼時(shí)會(huì)表現(xiàn)出的不動(dòng)狀態(tài)（Freezing），動(dòng)物在這種情況下傾向于保持靜止不動(dòng)的防御姿勢(shì)?？挂钟羲幒涂怪衧hu興奮藥可以明顯縮短不動(dòng)狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)對(duì)象被給與一個(gè)聲音信號(hào)（條件刺激），隨后給予電擊（非條件）刺激。該訓(xùn)練稱為條件性訓(xùn)練，訓(xùn)練結(jié)束后實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行聲音信號(hào)或環(huán)境聯(lián)系性實(shí)驗(yàn)。一般情況下嚙齒類動(dòng)物對(duì)相應(yīng)的環(huán)境和不同環(huán)境下同樣的聲音信號(hào)都會(huì)做出明顯的條件性恐懼反應(yīng)，如靜止不動(dòng)。這種測(cè)試可以在訓(xùn)練結(jié)束后立刻或幾天后進(jìn)行可以提供在條件信號(hào)影響下短期和長(zhǎng)期記憶的信息。

二.產(chǎn)品描述

SuperFcs是一款基于視頻圖像識(shí)別處理的動(dòng)物Freezing行為檢測(cè)系統(tǒng)，采用上海欣軟公司自主研發(fā)的幀對(duì)幀算法（Fream to Fream）實(shí)時(shí)判斷實(shí)驗(yàn)過(guò)程的Freezing、immobility以及mobility狀態(tài)。該系統(tǒng)可以替代我們的實(shí)驗(yàn)員，降低了早先人眼觀測(cè)記錄的誤差。

SuperFcs對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程錄像并對(duì)圖像跟蹤分析，zui多同時(shí)支持1-16只動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，指標(biāo)數(shù)據(jù)自動(dòng)輸出到PC機(jī)，可對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行分析并可打印實(shí)驗(yàn)報(bào)告。可廣泛用于大、中專醫(yī)科院校、科研單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)、抗抑郁類藥品以及恐懼記憶機(jī)制的研究工作。

三.系統(tǒng)特點(diǎn)

1.大鼠和小鼠

在條件性恐懼實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，大鼠和小鼠表現(xiàn)出不同的狀態(tài)行為。SuperFcs軟件可以同時(shí)應(yīng)用于大鼠和小鼠實(shí)驗(yàn)。

2.高通量

SuperFcs軟件支持1-16只動(dòng)物同時(shí)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。所有的測(cè)試指標(biāo)都是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)同時(shí)產(chǎn)生的，錄像完畢可以將測(cè)試指標(biāo)一鍵導(dǎo)出至Excel表。每只動(dòng)物可以單獨(dú)開(kāi)始和單獨(dú)停止分析。

3.三種狀態(tài)

通過(guò)對(duì)比動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的位置變化和活動(dòng)量增減行為，我們的SuperFcs可以準(zhǔn)確判別動(dòng)物的Freezing狀態(tài)、immobility以及mobility狀態(tài)。這三種狀態(tài)在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中都會(huì)在軟件里實(shí)時(shí)顯示。

4.狀態(tài)關(guān)系圖

每只動(dòng)物視頻采集分析結(jié)束后，軟件可以繪制出動(dòng)物不同狀態(tài)的關(guān)系圖。用戶可以非常直觀的了解動(dòng)物的行為特征變化與當(dāng)前活動(dòng)量的關(guān)系。這些所有的狀態(tài)關(guān)系圖支持用戶復(fù)制粘貼到Office文檔。

5.數(shù)據(jù)深度分析

SuperFcs根據(jù)用戶設(shè)定的實(shí)驗(yàn)刺激參數(shù)分段將動(dòng)物的實(shí)時(shí)狀態(tài)分析出來(lái)，并記錄各種狀態(tài)的潛伏期以及持續(xù)時(shí)間，方便對(duì)實(shí)驗(yàn)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行后期統(tǒng)計(jì)。

6.狀態(tài)閾值

SuperFcs軟件采用上海欣軟自主研發(fā)的“幀對(duì)幀分析（Frame to frame analysis）”技術(shù)，提供動(dòng)物位移變化閾值和活動(dòng)量閾值設(shè)置，用戶可以對(duì)不同區(qū)域內(nèi)的參數(shù)進(jìn)行自定義設(shè)置，滿足各種復(fù)雜情況下動(dòng)物的狀態(tài)行為判斷。

7.數(shù)據(jù)管理

用戶實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，可以通過(guò)修改狀態(tài)閾值，在“數(shù)據(jù)管理”選項(xiàng)里點(diǎn)擊“刷新實(shí)驗(yàn)結(jié)果”按鈕，一秒就可以重新計(jì)算所有指標(biāo)。所有的數(shù)據(jù)按照狀態(tài)分類顯示并支持一鍵導(dǎo)出至Excel表。

8.刺激方案可編程設(shè)計(jì)

SuperFcs軟件支持四種不同的刺激方式：純音刺激、白噪聲刺激、光刺激以及電刺激。

用戶可以通過(guò)自定義編程，給出各種刺激的開(kāi)始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間，來(lái)組合完成一系列復(fù)雜的刺激方案。

四.測(cè)試指標(biāo)

SuperFcs軟件將動(dòng)物行為自動(dòng)分為Freezing、immobility和mobility狀態(tài)。

Freezing持續(xù)時(shí)間、潛伏期、時(shí)間比（%）

immobility持續(xù)時(shí)間、潛伏期、時(shí)間比（%）

mobility持續(xù)時(shí)間、潛伏期、時(shí)間比（%）

實(shí)驗(yàn)總時(shí)間、軌跡圖、狀態(tài)關(guān)系圖

五.系統(tǒng)組成

條件性恐懼實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要有幾部分組成：

SuperShocker控制器

實(shí)驗(yàn)箱（斯金納箱）

紅外攝像機(jī)

條件刺激裝置（喇叭、熒光燈、電柵欄）

隔音箱

1.SuperShocker控制器

SuperShocker 多功能動(dòng)物行為實(shí)驗(yàn)刺激器是采用的微處理器工業(yè)控制技術(shù)研發(fā)的全數(shù)字控制恒定電流電刺激器、聲音刺激器和光刺激器，適用于穿梭、跳臺(tái)、避暗、Y迷宮、八臂迷宮、條件性恐懼等動(dòng)物行為實(shí)驗(yàn)。在動(dòng)物身體的不同部位接觸電極時(shí)，通過(guò)動(dòng)物身體的刺激電流保持恒定，避免了對(duì)動(dòng)物組織的傷害。

SuperShocker 多功能動(dòng)物行為實(shí)驗(yàn)刺激器采用9電極恒流脈沖擾頻輸出，可以有效避免“電擊盲區(qū)”和電柵欄短路的現(xiàn)象，通過(guò)在9根電極上電流極性的不斷切換，使動(dòng)物在任何情況下都能受到電刺激。

2.實(shí)驗(yàn)箱（斯金納箱）

SuperFcs系統(tǒng)配置的實(shí)驗(yàn)箱前后面板是透明的有機(jī)板制作，側(cè)面是黑白雙色有機(jī)板制作，便于體現(xiàn)動(dòng)物不同的訓(xùn)練環(huán)境。實(shí)驗(yàn)箱頂部安裝有條件刺激裝置。底部安裝電柵欄和屎尿盤(pán)，可以手動(dòng)取出用于清洗。

電柵欄數(shù)量：2套（分別用于大鼠和小鼠）

3.感紅外攝像機(jī)

攝像傳感器：1/3”SONY CCD

水平解析度：700線

鏡頭：固焦2.5-8mm，廣角/變焦

工作環(huán)境溫度:-20℃到+50℃
工作環(huán)境濕度:85﹪RH以下
電源:直流12伏 ± 1伏
功耗:180毫安

4.條件刺激裝置

條件性恐懼實(shí)驗(yàn)中，需要對(duì)動(dòng)物加以聲刺激、光刺激以及電刺激等外部線索。

聲刺激：喇叭輸出，頻率可調(diào)（31～16K）可調(diào)，音量可調(diào)，zui大120db，白噪聲，100db；

光刺激：LED光源，光強(qiáng)連續(xù)可調(diào)，12V2W，使用光刺激器時(shí)，需使用紅外濾光鏡和紅外照明；

電刺激：0～4mA恒流，0.01mA調(diào)整步長(zhǎng)，64Hz正弦波刺激信號(hào)，9電極擾頻（交替）輸出，脈沖寬度30ms。

5.隔音箱

隔音箱用于降低實(shí)驗(yàn)過(guò)程中外部環(huán)境的干擾，提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的試驗(yàn)環(huán)境。

6.典型用戶

• 中科院心理研究所 （金鋒老師課題組）
• 軍事醫(yī)學(xué)6所
• 中科院生物物理研究所
• 第三軍醫(yī)大學(xué) 解剖系（肖蘭 老師課題組）
• 廣州中醫(yī)藥大學(xué) 神經(jīng)再生研究組
• 云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 、寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院
• 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)（李廷利課題組）
• 南京總醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心
• 安徽醫(yī)科大學(xué)  解剖系（白華毅課題組）
• 武漢科技大學(xué)  醫(yī)學(xué)院
• 北京協(xié)和醫(yī)院   麻醉科
• 北京大學(xué)深圳研究院
• 重慶醫(yī)科大學(xué)
• 南京師范大學(xué)（心理學(xué)實(shí)驗(yàn)中心）
• 河北醫(yī)科大學(xué)
• 第三軍醫(yī)大學(xué)解剖系
• 中科院生物物理研究所
• 北京大學(xué)醫(yī)學(xué)院解剖教研室
• 河北醫(yī)科大學(xué)

• 歡迎關(guān)注動(dòng)物神經(jīng)學(xué)與與行為學(xué)公眾號(hào)bioviewer，實(shí)驗(yàn)相關(guān)可添加微信咨詢--劉工