上海欣软XR-XC105型 SuperAPAS穿梭箱实验视频分析系统

（Super Shuttle Box Video Analysis System）

                                    
一、系统介绍

穿梭箱实验( Xmaze shutter)是定量测定动物行为学改变的经典实验，属于经典的联合型学习条件反射，动物通过学习能回避有害的刺激。上海欣软SuperAPAS穿梭箱底部为不锈钢栅，使用电流加非条件刺激，电击动物足底。顶部配置有噪声发生器或光源，用来产生条件刺激。条件刺激数秒钟后电击。若在铃声刺激安全间隔期内大鼠逃向安全区则为主动回避反应；如果在条件刺激安全间隔期内大鼠未逃向安全区，则通以交流电击后逃向安全区的为被动回避反应阳性，否则为主动、被动回避反应阴性，此为一个循环周期。经过反复训练后，只给条件刺激，大鼠即逃到对侧安全区以逃避电击，此即形成了条件反射或称主动回避反应，计算机自动控制系统可记录相关的动物行动参数。主动回避时间是指动物接受条件刺激的时间长短，该值越短，说明动物主动回避反应越迅速，学习记忆能力越强。
上海欣软SuperAPAS穿梭箱实验视频分析系统是一款基于视频图像识别处理的动物主被动回避行为检测系统，采用上海欣软公司自主研发的帧对帧算法（Fream to Fream）实时判断实验过程的主动回避以及被动回避行为。该系统完全可以替代我们的实验员，降低了早先人眼观测记录的误差。SuperAPAS对实验过程录像并对图像跟踪分析，同时支持1-4只动物实验，最多可扩展至8只动物。指标数据自动输出到PC机，可对实验过程进行分析并可打印实验报告。被广泛用于学习记忆功能、认知神经科学、神经生理学、神经药理学、认知功能退行性变性等实验研究方面的研究，简单易操作，容易判别结果，可信度高，既可以单独作为检测实验提供课题参数，也可以作为其他学习记忆和认知功能实验的辅助或预筛选实验。目前被广泛用于大、中专医科院校、科研单位进行实验教学、抗抑郁类药物以及恐惧记忆机制的研究工作。

二、软件平台特性

1.支持大小鼠：在穿梭箱实验过程中，大鼠和小鼠可能会表现出不同的状态行为。SuperAPAS软件可以同时应用于大鼠和小鼠实验。

2.高通量：SuperAPAS软件支持1-4只动物同时开展实验，最多可扩展至8只动物。所有的测试指标都是在实验过程中实时同时产生的，录像完毕可以将测试指标一键导出至Excel表。每只动物可以单独开始和单独停止分析。

3.多种刺激类型：SuperAPAS软件可以支持条件刺激和非条件刺激等多种刺激类型：条件刺激包括声刺激和光刺激，非条件刺激类型包括电刺激。其中，声刺激可调强度0-255级，音频范围10-20000HZ,光刺激强度0-255级可调，电刺激范围0-4A。

4.状态实时显示：每只动物视频采集分析过程中后，软件可以实时显示动物状态行为与条件刺激的对应关系，让用户可以实时了解实验进展，同时可以在实验结束后对数据进行校正核定。

5先进的过滤算法.：SuperAPAS软件支持灰度识别算法和背景识别算法，用户可以通过实验背景的复杂程度选择合适的识别算法。同时，SuperAPAS提供了多种检测过滤算法，比如可以有效过滤电栅栏泛光引起的噪点、可以过滤光刺激过程中引起的局部变亮、能够有效滤除动物“嗅探式的穿梭行为”和“摇摆不定的穿梭行为”。

6.先进的图像处理技术：穿梭箱系统采用先进的图像处理算法，将被测动物的形状变化以及其它因素综合处理，得到的因子作为判决条件，同时还设有电栅栏消除阈值，其稳定性和可靠性是通常采用重心跟踪算法所无法匹及的，改功能包括：

（1）穿梭箱系统具有独特的数据分析和处理方式，既可以按照刺激发生的事件进行分析，也可以按照时间进行分段分析，数据可以导出到Excel中进行二次分析；

（2）支持使用摄像头进行实时跟踪，也支持使用事先录制好的视频文件进行离线跟踪，分辨率可达到640×480；

（3）在使用摄像头进行实时跟踪的同时，可以进行实况录像；

（4）独创的事件关系图功能，能够使实验人员更好地将外界刺激与动物的行为关联起来。

三、硬件特性

1.superShocker控制器

SuperShocker控制器为全数字多功能刺激器，是采用先进的微处理器工业控制技术研发的全数字控制恒定电流电刺激器、声音刺激器和光刺激器，适用于穿梭、跳台、Y迷宫、八臂迷宫、条件性恐惧等动物行为学实验。在动物身体的不同部位接触电极时，通过动物身体的刺激电流保持恒定，避免了对动物组织的伤害。
SuperShocker全数字多功能刺激器同时提供双电极直流输出和9电极交流/直流脉冲扰频输出，可以同时满足用户已有电栅栏的规格要求。其9电极交流/直流脉冲扰频输出可以避免原双电极输出时，动物接触同一极性电击而逃避电击的问题，通过在9根电极上电流极性的不断切换，使动物在任何情况下都能接受到电刺激。
SuperShocker全数字多功能刺激器的A/B通道切换输出功能专为穿梭实验设计。

2.穿梭箱

穿梭箱包涵大小鼠实验箱、视频盒以及电栅栏。

(1)大小鼠实验箱适合开展大鼠和小鼠的穿梭实验，更换插板后也可用于避暗实验。

小鼠规格：266mm*160mm*200mm，大鼠规格：480mm*240mm*300mm

(2)视频盒:视频盒可以用于实验视频录制，可以控制实验箱内部的光线强度。

(3)电栅栏:电栅栏采用9路电流循环输出设计，可以杜绝动物刺激“盲区”。

四.刺激指标：

（1）观察时间：动物完成所有测试所花费的实验时间，该时间越短，说明动物记忆能力越强。

（2）总路程：动物在整个实验中的运行路程，可初步反映动物的活动量大小。

（3）穿梭总次数：动物在适应期、刺激期以及刺激间隔期内的穿梭次数总和。

（4）主动回避次数：动物在条件刺激（声光刺激）期内成功逃至安全区为主动回避。

（5）被动回避次数：动物在非条件刺激（电刺激）期内逃至安全区为被动回避。

（6）无反应次数：动物在所有刺激过程中没有发生逃避行为，称之为无反应。

此外，软件还可以测试以下指标：

（1）   主动回避潜伏期、被动回避潜伏期、无反应潜伏期

（2）   主动回避平均反应时间、被动回避平均反应时间

五.系统组成：

（1）通用穿梭实验箱：含摄像头、照明装置（灯光亮度可调）；

（2）大小鼠组件：粪便清理盒、电栅栏；

（3）视频采集卡：USB、PCI插槽两种可选；

（4）SuperShocker动物行为学主控器：控制加电、灯光、扬声器；

（5）视频线；电源线；软件安装U盘；加密狗；

（6）画面合成器1台

（7）（选配）通用隔音箱：含猫眼装置、夹层吸音棉