大壁虎運(yùn)動(dòng)人工誘導(dǎo)的基礎(chǔ)研究.pdf

1、三維空間無(wú)障礙TDOF(Three Dimensional Obstacle-Free)機(jī)器人作為機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，一直是仿生機(jī)器人研究關(guān)注的重點(diǎn)。然而TDOF機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、靈活性、可靠性、電源使用時(shí)間、簡(jiǎn)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(duì)生物運(yùn)動(dòng)規(guī)律和生物機(jī)器人的研究近年來(lái)受到更多的重視。生物機(jī)器人已經(jīng)成為機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的重要研究方向之一。產(chǎn)自我國(guó)廣西、云南等地和東南亞的大壁虎(Gekko ge

2、cko)體態(tài)大、行動(dòng)迅速、負(fù)重能力強(qiáng), 適合作為生物機(jī)器人的目標(biāo)對(duì)象，大壁虎卓越的運(yùn)動(dòng)能力，使得人工誘導(dǎo)大壁虎運(yùn)動(dòng)成為TDOF生物機(jī)器人研究的重點(diǎn)。像機(jī)器老鼠那樣成功實(shí)現(xiàn)大壁虎運(yùn)動(dòng)的人工誘導(dǎo)將對(duì)TDOF機(jī)器人的研究產(chǎn)生深遠(yuǎn)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(yùn)動(dòng)相關(guān)核團(tuán)的功能、空間分布、相互聯(lián)系及其神經(jīng)電信號(hào)的時(shí)空編碼。然而，目前罕見大壁虎運(yùn)動(dòng)相關(guān)腦區(qū)的研究報(bào)道，現(xiàn)有對(duì)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(duì)其運(yùn)動(dòng)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(bǔ)了該領(lǐng)域的空白。通過(guò)大壁虎腦圖譜的初步制作、腦內(nèi)核團(tuán)的損毀以及腦內(nèi)特異性運(yùn)動(dòng)核團(tuán)的空間定位等諸多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：該裝置與通用腦立體定位儀相匹配，定位準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單，適于不同大小的成年大壁虎的腦部實(shí)驗(yàn)，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(jìn)行了大壁虎腦圖譜的初步制作；采用電生理學(xué)方法，運(yùn)用金屬微電極對(duì)大壁虎腦區(qū)施加電刺激，詳細(xì)觀測(cè)了淺麻醉狀態(tài)下電刺激大壁虎中腦相關(guān)腦區(qū)對(duì)運(yùn)動(dòng)行為的影響，初步確定了大壁虎中腦參與運(yùn)動(dòng)行為的發(fā)起和轉(zhuǎn)向調(diào)控；根據(jù)麻醉狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行了腦內(nèi)微電極刺激對(duì)自由狀態(tài)下大壁虎運(yùn)動(dòng)行為人工誘導(dǎo)的探索，成功地誘導(dǎo)出左、右轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)行為。 實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步采用辣根過(guò)氧物酶(horseradish peroxidase，HRP)束路

5、示蹤和谷氨酸化學(xué)刺激等方法，對(duì)中腦運(yùn)動(dòng)區(qū)域的細(xì)胞構(gòu)筑進(jìn)行了研究，初步確定了大壁虎中腦運(yùn)動(dòng)區(qū)，證實(shí)中腦在大壁虎運(yùn)動(dòng)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(guò)急性、慢性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了大壁虎中腦運(yùn)動(dòng)腦區(qū)的探索，初步實(shí)現(xiàn)了大壁虎左右轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)；研究首次發(fā)現(xiàn)大壁虎中腦與運(yùn)動(dòng)行為密切相關(guān)，通過(guò)刺激腦內(nèi)相關(guān)的核團(tuán)可能實(shí)現(xiàn)對(duì)大壁虎部分運(yùn)動(dòng)行為的人工誘導(dǎo)，這為揭示大壁虎運(yùn)動(dòng)行為的神經(jīng)調(diào)控和