大壁虎運動人工誘導(dǎo)的基礎(chǔ)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(lǐng)域的一個重要分支，一直是仿生機器人研究關(guān)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(nèi)突破的技術(shù)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(jīng)成為機器人技術(shù)領(lǐng)域的重要研究方向之一。產(chǎn)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(biāo)對象，大壁虎卓越的運動能力，使得人工誘導(dǎo)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(xiàn)大壁虎運動的人工誘導(dǎo)將對TDOF機器人的研究產(chǎn)生深遠影響！為此，作為行為誘導(dǎo)的基礎(chǔ)，就需要了解和研究大壁虎腦區(qū)運動相關(guān)核團的功能、空間分布、相互聯(lián)系及其神經(jīng)電信號的時空編碼。然而，目前罕見大壁虎運動相關(guān)腦區(qū)的研究報道，現(xiàn)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(jīng)

3、解剖方面，這促使我們對其運動方面的中樞調(diào)控系統(tǒng)開展一系列的基礎(chǔ)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(yīng)的定位夾持裝置，填補了該領(lǐng)域的空白。通過大壁虎腦圖譜的初步制作、腦內(nèi)核團的損毀以及腦內(nèi)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(zhǔn)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(shù)為基礎(chǔ)，本文探索了大壁虎腦圖

4、譜制作的一些關(guān)鍵技術(shù)，進行了大壁虎腦圖譜的初步制作；采用電生理學(xué)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(guān)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(zhuǎn)向調(diào)控；根據(jù)麻醉狀態(tài)下的實驗結(jié)果，進行了腦內(nèi)微電極刺激對自由狀態(tài)下大壁虎運動行為人工誘導(dǎo)的探索，成功地誘導(dǎo)出左、右轉(zhuǎn)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(xué)刺激等方法，對中腦運動區(qū)域的細胞構(gòu)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(diào)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(guān)研究奠定了基礎(chǔ)；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(xiàn)了大壁虎左右轉(zhuǎn)向的運動誘導(dǎo)；研究首次發(fā)現(xiàn)大壁虎中腦與運動行為密切相關(guān)，通過刺激腦內(nèi)相關(guān)的核團可能實現(xiàn)對大壁虎部分運動行為的人工誘導(dǎo)，這為揭示大壁虎運動行為的神經(jīng)調(diào)控和