鴿子運動腦區(qū)探索及其自由清醒狀態(tài)的運動誘導(dǎo)研究.pdf

1、微小型飛行器在災(zāi)區(qū)搜救、軍事偵察、定點投送以及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用需求。傳統(tǒng)機械式微小型飛行器的環(huán)境適應(yīng)性和運動穩(wěn)定性遠(yuǎn)落后于鳥類，能源供應(yīng)更是短期難以突破的瓶頸。以動物為運動主體的動物機器人在運動的隱蔽性、環(huán)境適應(yīng)性以及能源供應(yīng)等方面與微小型飛行器相比具有先天優(yōu)勢。鴿子可在三維空間自由活動，反應(yīng)靈敏，持續(xù)飛行能力強，負(fù)重理想，具有良好的歸巢能力，已成為飛行動物機器人研究的理想實驗動物。
　　本文研究調(diào)控鴿子運動的主要核團(tuán)

2、（區(qū)）的分布規(guī)律及其調(diào)控技術(shù)。理解和認(rèn)識鴿子腦對運動的控制機理，是鴿子機器人研究的基礎(chǔ)，也是神經(jīng)科學(xué)的前沿課題。在此基礎(chǔ)上，克服基于腦控技術(shù)的動物機器人研制的關(guān)鍵技術(shù)難題，通過腦內(nèi)電極埋藏技術(shù)在鴿子自由清醒狀態(tài)下，利用微小型無線遙控刺激系統(tǒng)實現(xiàn)其運動行為的人工調(diào)控。本研究從實驗用鴿的種群建立開始，進(jìn)行了基于鴿子腦內(nèi)運動相關(guān)核團(tuán)（區(qū)）的人工運動調(diào)控的基礎(chǔ)研究，并在清醒狀態(tài)成功實現(xiàn)了鴿子基本運動行為的人工調(diào)控。主要工作包括：
　　1）

3、建立鴿子機器人研究的技術(shù)支撐體系。包括：（1）研制了鴿子腦功能研究用頭部定位夾持器，實現(xiàn)鴿子腦內(nèi)核團(tuán)（區(qū)）研究中穩(wěn)定、準(zhǔn)確的重復(fù)定位；（2）首次在鴿子腦外科手術(shù)中引入全身麻醉結(jié)合手術(shù)區(qū)局部麻醉的聯(lián)合麻醉法。實驗表明，該方法在減少全身深度麻醉對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的抑制作用的同時有效阻斷手術(shù)區(qū)的痛覺傳入，減少了外科創(chuàng)傷對鴿子造成的痛覺影響，解決鴿子腦功能研究及慢性電極植入過程的麻醉問題；（3）設(shè)計、建造了信鴿飼養(yǎng)用標(biāo)準(zhǔn)鴿舍，通過引種后繁育出具有良

4、好歸巢能力的信鴿種群，建立了一套完善的飼養(yǎng)、放飛、疾病防治措施，為開展鴿子研究奠定了基礎(chǔ)。
　　2）通過開顱手術(shù)，對淺麻醉狀態(tài)鴿子端腦后部、間腦及腦干區(qū)采用微電刺激方法進(jìn)行排查，初步確定了鴿子腦內(nèi)的運動控制區(qū)分布，確立了合適的刺激參數(shù)，對不同刺激模式（電壓/電流、單/雙向方波）對運動的影響進(jìn)行了探索。利用藍(lán)點標(biāo)記技術(shù)對誘發(fā)行為反應(yīng)的位點進(jìn)行的組織學(xué)定位發(fā)現(xiàn)：誘發(fā)扇翅反應(yīng)的位點主要位于中腦外側(cè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)部、丘間核和延髓藍(lán)斑核；誘發(fā)

5、身體一側(cè)移動的位點集中在中腦內(nèi)側(cè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、前庭外側(cè)核等處；在半環(huán)隆枕及丘間核外側(cè)部誘發(fā)鳴叫。
　　3）研究鴿子顱骨形貌及骨質(zhì)結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計制作了鳥類慢性腦電研究用電極轉(zhuǎn)接裝置，并探索了適于轉(zhuǎn)接裝置長期固定的雙重固定法，電極使用壽命達(dá)已有研究的3倍以上，為長期電刺激研究腦區(qū)功能及“電極”植入對腦功能的影響等研究奠定了基礎(chǔ)。
　　4）用微小型無線刺激系統(tǒng)，通過直接刺激鴿子運動功能相關(guān)腦區(qū)的方法，實現(xiàn)了鴿子在自由清醒狀態(tài)主要運動模