感知、決策和運動控制通常在實驗室中進行序列化,動物在從靜態(tài)靜止位置以離散動作做出反應之前,會隨著時間收集感覺信息。盡管這種方法很有用,但它沒有捕捉到許多真實世界中的行為,在這些行為中感知、決策和行動快速且并行地發(fā)生。例如,在決定如何避開道路上的障礙物時(例如,通過突破、轉(zhuǎn)彎或踩過障礙物),動物必須考慮障礙物的大小和位置、肢體的位置和速度,并做出反應,以便在保持平衡的同時避開障礙物。做出此類決定的速度可能會妨礙基于證據(jù)逐漸積累的策略,而這些證據(jù)通常與大腦皮層相關(guān)。在陸地運動中,肌肉骨骼系統(tǒng)的高維度使感覺運動決策更加復雜。盡管認知和知覺決策通常具有分類或二元結(jié)果(例如,采取哪個動作或是否存在刺激),但關(guān)于運動的決策必須以尊重身體狀態(tài)的持續(xù)變化的方式協(xié)調(diào)多個肢體。
對小鼠進行訓練和測試,其中一半試驗(隨機交錯)照亮障礙物,另一半則在完全黑暗中進行(圖 A)。當眼睛和胡須都能感知到障礙物時,老鼠成功地高速**它(圖 2B,綠色),根據(jù)障礙物的高度調(diào)整它們的爪子的高度(圖 2C- D,圖2-圖補充1B)高速運行(圖2E)。然而,當他們接近障礙物時,他們放慢了速度(圖 2E)。值得注意的是,在沒有視覺輸入的情況下,小鼠可以保持這種性能水平而不會減慢速度(圖 2E)。在沒有視覺輸入的情況下,小鼠以相似的速度**障礙物(圖 2B;p=0.19),將爪子的高度與障礙物的高度匹配到相似的程度(圖 2C-D,圖 2-圖補充 1B;前爪p=0.57),即使它們越過障礙物也能保持高速(圖2E)。
我們接下來測試了老鼠是否需要胡須來執(zhí)行任務(wù)。在小鼠達到穩(wěn)態(tài)表現(xiàn)后,修剪面部兩側(cè)的所有胡須。雖然三叉戟胡須無法觸及障礙物,但我們也將其修剪掉了。當障礙物可見但小鼠沒有胡須時,成功率下降(圖B;p<0.01)盡管跨過障礙物的平均臺階高度沒有顯著變化(圖C,補充 1A)。而不是影響整體臺階高度,胡須修剪消除了前爪高度與障礙物高度之間的相關(guān)性(圖C-D,圖1B; p<0.001),這表明胡須——而不是視覺——是估計障礙物高度所必需的。在另一組實驗中,隨著晶須逐漸修剪,性能被評估。將爪子高度調(diào)整到障礙物高度的能力需要不止一根胡須(圖D)隨著修剪更多胡須,爪子著陸位置的準確性會降低(圖E)。這些結(jié)果表明,老鼠結(jié)合了來自多個胡須的信息來確定障礙物的高度和水平位置。
修剪胡須并在障礙物熄滅燈后,相對于視覺和胡須狀況,老鼠至少跑得一樣快(圖 2E;p=0.11)。然而,老鼠不再能夠成功地**障礙物或?qū)⑺鼈兊淖ψ拥母叨扰c障礙物的高度相匹配排除角色對于其他感官方式。總體而言,這些結(jié)果表明,胡須體感足以在障礙物**過程中驅(qū)動快速的行為改變。
動物行為分析軟件:
1. VisuTrack軟件
2. SuperMaze軟件
3. FishTrack斑馬魚分析軟件
動物行為儀器:
1. 自身給藥、條件恐懼、斯金納、震驚反射(PPI)、跑步機、各類經(jīng)典迷宮等
2、動物抓撓分析儀、動物震顫行為分析儀、動物捕食行為分析儀
3、動物主動步態(tài)分析、動物被動步態(tài)分析、動物自由步態(tài)分析(內(nèi)測中)
4、睡眠剝奪儀、體溫維持儀、智能熱板儀、轉(zhuǎn)棒疲勞儀、鼠尾光照測痛儀等
神經(jīng)電生理:
1、光遺傳、無線光遺傳
2、光纖記錄系統(tǒng)(單通道、多通道)
3、電生理信號采集系統(tǒng)(腦電、肌電等)