一种用于抗抑郁能力探究的光谱研究系统及方法

摘要

本发明公开了一种用于抗抑郁能力探究的光谱研究系统，涉及光谱治疗设备的技术领域，包括光刺激装置和水迷宫检测装置，光刺激装置包括箱体、箱盖和抽屉，匹配于箱体的抽屉以可抽动的方式设置于箱体内；设置于箱体顶端端面上的箱盖上设置有发光二极管；箱体的侧边上设置有换流风扇；水迷宫检测装置包括圆柱形水池，该圆柱形水池按东南西北四个方向被划分为第一象限、第二象限、第三象限和第四象限，该第一象限内设置有站台，圆柱形水池内存储有沒过站台的颜料水，圆柱形水池的内壁贴设有标记物；该水迷宫检测装置的上方设置有连接显示系统的摄像机。本发明还公开了一种用于抗抑郁能力探究的光谱研究方法，本发明有利于促进光谱研究进程。

说明书

技术领域

本发明涉及光谱治疗设备的技术领域，具体涉及一种用于抗抑郁能力探究的光谱研究系统及方法。

背景技术

现在研究表明蓝光作为一种治疗阿尔兹海默病的新型光源可以有效提高学习记忆能力。有实验证实在白天照射富含蓝光成分的白光可提高注意力、警觉性和记忆力。另有实验证实暴露于470nm的蓝光单色光下有助于工作记忆的维持(甚至提高)。中国专利申请CN201156832公开了一种抑郁症辅助治疗的LED照明灯具，它由光源、控制面板、控制电路和LED阵列依次连接组成。其中，LED阵列采用波长为460nm-480nm的蓝光LED，调光采用PWM调光模式，光照强度和光照时间可由微处理器预设，从而适用于不同程度抑郁症患者的辅助治疗。

光介导的非视觉感光作用与认知的功能和表现相关联，这依赖于melanopsin(黑视蛋白)相关的非视觉感光系统作用。相对于经典的视觉感光系统而言，melanopsin介导的非视觉感光系统在蓝光440-480nm谱段更加敏感。大量研究证明表达melanopsin的视网膜节细胞(RGC)与认知功能有密切联系。尽管如此，蓝光在提高认知的同时也会介导视觉损伤。暴露于蓝光下产生的光毒性是年龄相关性黄斑变性(AMD)疾病的主要原因。

然而到目前为止尚没有实验证实绿光和红光单色光对小鼠学习记忆的影响。500-570nm谱段的绿光对melanopsin光敏感曲线同样有响应，同时不会导致视网膜辐射损伤。因此，探究绿光对学习记忆的影响有助于我们发现一种新型安全的光源。

中国专利申请CN106070014A公开了一种基于水迷宫的动物学习记忆的个体化评价方法，以Morris水迷宫实验作为工具，以正常动物和认知异常动物作为对象，对多批大/小鼠从入水到登上平台的时间(潜伏期)数据进行分析，确定认知异常的动物个体化评价方法。现有的水迷宫测试方法只关注受测动物一个状态下的记忆能力，测试思维受限，不利于得出更全面、可靠的测试结果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种用于抗抑郁能力探究的光谱研究系统及方法，有助于开展单色光调控神经系统功能的相关研究。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于抗抑郁能力探究的光谱研究系统，包括：

光刺激装置，包括箱体、箱盖和抽屉，该箱体的顶端端面形成匹配于箱盖的第一开口，箱体的侧面形成连通箱体内腔与外界的第二开口，匹配于箱体的抽屉通过第二开口以可抽动的方式设置于箱体内；设置于箱体顶端端面上的箱盖上设置有发光二极管，该发光二极管排列成6*8的矩阵形式设置于箱盖的内侧，该发光二极管的光量子通量密度为2.2μmol/m²·s，该发光二极管与电子式定时通断电转换器信号连通；箱体位于第二开口侧边的外侧上设置有安装块，该安装块面向箱体的内侧上设置有换流风扇，箱体及抽屉的侧面上相应地设置有供换流风扇穿过的通孔，换流风扇穿过该通孔设置于箱体内；

水迷宫检测装置，包括圆柱形水池，该圆柱形水池按东南西北四个方向被划分为第一象限、第二象限、第三象限和第四象限，该第一象限内设置有站台，圆柱形水池内存储有沒过站台的颜料水，该颜料水的颜色匹配于站台的颜色，该圆柱形水池的内壁贴设有标记物；该水迷宫检测装置的上方设置有连接显示系统的摄像机。

进一步地，箱体位于第二开口两侧的外侧上分别设置有安装块，箱体两侧上的换流风扇分别位于同一侧边的两端上。

进一步地，该箱体长40cm、宽40cm、高30cm。

进一步地，该圆柱形水池的横截面直径为100cm，圆柱形水池高40cm；该站台同样呈圆柱形，站台的横截面直径为10cm，距离圆柱形水池池壁20cm的站台高28cm，该圆柱形水池内存储的颜料水深29cm。

进一步地，该颜料水为黑色颜料水，该站台为黑色站台。

进一步地，该黑色颜料水中，黑色颜料的浓度为25g/L。

一种用于抗抑郁能力探究的光谱研究方法，包含有以下步骤：

S1、设置四组光刺激装置，该光刺激装置包括箱体、箱盖和抽屉，该箱体的顶端端面形成匹配于箱盖的第一开口，箱体的侧面形成连通箱体内腔与外界的第二开口，匹配于箱体的抽屉通过第二开口以可抽动的方式设置于箱体内；箱体位于第二开口侧边的外侧上设置有安装块，该安装块面向箱体的内侧上设置有换流风扇，箱体及抽屉的侧面上相应地设置有供换流风扇穿过的通孔，换流风扇穿过该通孔设置于箱体内，该四组光刺激装置中的箱盖内侧上分别设置有光量子通量密度为2.2μmol/m²·s的红光发光二极管、蓝光发光二极管、绿光发光二极管及组合发光二极管，各个光刺激装置组的发光二极管均排列成6*8的矩阵形式设置于箱盖的内侧，各个光刺激装置组中的发光二极管分别与电子式定时通断电转换器信号连通；将四组数量相等、体重及年龄相当的小鼠分别放置到四组光刺激装置中，对应组别在小鼠的不同部位用苦味酸进行涂抹标记；箱体内无噪音，温度恒定为18～25℃，湿度恒定为50％～60％，箱体上的换流风扇运行；

S2、通过电子式定时通断电转换器控制发光二极管的通断，以实现箱体内12小时光照、12小时黑暗的循环光照，小鼠自由饮食，将小鼠在光刺激装置中持续饲养10～18天；

S3、在放置有站台的圆柱形水池中注入颜料水，使颜料水没过站台，颜料水的颜色匹配于站台的颜色，该颜料水的温度恒定为22～26℃，该圆柱形水池按东南西北四个方向被划分为第一象限、第二象限、第三象限和第四象限，站台设置于第一象限中，第一象限、第二象限、第三象限和第四象限的池壁圆弧中点设定为入水点，该圆柱形水池的内壁贴设有标记物，无光线直射在圆柱形水池内；该水迷宫检测装置的上方设置有连接显示系统的摄像机；

S4、对小鼠进行为期3～5天的定位航行能力试验：每天上、下午各进行一次试验，每组小鼠先从第一象限的入水点将小鼠面向池壁放入颜料水中，检测时间为60S，在站台上停留超过1S则判为寻台成功，将小鼠从入水到寻台成功所花费的时间记录为第一逃避潜伏期，若60S内未找到站台则第一逃避潜伏期记为60S，测试完毕不论寻台是否成功均将小鼠置于站台上适应15S，然后依次从第二象限、第三象限、第四象限的入水点放入小鼠进行试验，计算每天每组小鼠的第一逃避潜伏期平均值；

S5、在完成定位航行能力试验的第二天，对小鼠进行为期1天的空间记忆能力试验：拆除站台，每天上、下午各进行一次试验，每组小鼠从第三象限的入水点将小鼠面向池壁放入颜料水中，检测时间为60S，计算每组小鼠在60S内穿过原站台位置的次数、在第一象限的游程占总游程的比率、以及在第一象限的时间占总时间的比率；

S6、在完成空间记忆能力试验的第二天，对小鼠进行为期2天的工作记忆能力试验：将站台放置于第三象限中，每天上、下午各进行一次试验，每组小鼠先从第一象限的入水点将小鼠面向池壁放入颜料水中，检测时间为60S，在站台上停留超过1S则判为寻台成功，将小鼠从入水到寻台成功所花费的时间记录为第二逃避潜伏期，若60S内未找到站台则第二逃避潜伏期记为60S，测试完毕不论寻台是否成功均将小鼠置于站台上适应15S，然后依次从第二象限、第三象限、第四象限的入水点放入小鼠进行试验，计算每天每组小鼠的第二逃避潜伏期平均值；

S7、对第一逃避潜伏期进行进行重复测量方差分析及多元方差分析；对小鼠在60S内穿过原站台位置的次数、在第一象限的游程占总游程的比率、以及在第一象限的时间占总时间的比率进行重复测量方差分析及多元方差分析；对第二逃避潜伏期进行进行重复测量方差分析及多元方差分析。

进一步地，箱体长40cm、宽40cm、高30cm；圆柱形水池的横截面直径为100cm，圆柱形水池高40cm；该站台同样呈圆柱形，站台的横截面直径为10cm，距离圆柱形水池池壁20cm的站台高28cm，该圆柱形水池内存储的颜料水深29cm。

进一步地，该颜料水为黑色颜料水，该站台为黑色站台。

进一步地，该黑色颜料水中，黑色颜料的浓度为25g/L。

本发明的有益效果在于：通过建立光刺激装置刺激小鼠，用水迷宫检测装置从行为学水平上评估小鼠空间学习记忆能力的变化，为继续开展单色光调控神经系统功能的相关研究提供参考；水迷宫检测装置中，站台为黑色，圆柱形水池中的颜料水为黑色颜料水，从而对站台起隐蔽作用，排除小鼠寻台的干扰因素，并且与白色小鼠形成对比，便于观察及统计工作的进行；分别从定位航行能力、空间记忆能力和工作记忆能力三个维度对小鼠的空间学习及记忆能力进行评估，从而获得更全面、可靠的评估结果。

附图说明

图1是本发明中光刺激装置的结构示意图；

图2是本发明中箱盖与发光二极管的结构示意图。

附图标记：1、箱体；11、第一开口；12、第二开口；2、箱盖；3、抽屉；31、把手；4、安装块；5、换流风扇；6、发光二极管。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

实施例1

如图1所示，一种用于抗抑郁能力探究的光谱研究系统，包括光刺激装置和水迷宫检测装置，其中光刺激装置包括长40cm、宽40cm、高30cm的箱体1、箱盖2和抽屉3，该箱体1的顶端端面形成匹配于箱盖2的第一开口11，箱体1的侧面形成连通箱体1内腔与外界的第二开口12，匹配于箱体1的抽屉3通过第二开口12以可抽动的方式设置于箱体1内，该抽屉3对应于第二开口12的侧面外侧上设置有便于抽动抽屉3的把手31；如图2所示，设置于箱体1顶端端面上的箱盖2上设置有发光二极管6，该发光二极管6排列成6*8的矩阵形式设置于箱盖2的内侧，发光二极管6发出波长为500～570nm的绿光，该发光二极管6的光量子通量密度为2.2μmol/m²·s；箱体1位于第二开口12两侧的外侧上分别设置有安装块4，该安装块4面向箱体1的内侧上设置有换流风扇5，箱体1及抽屉3的侧面上相应地设置有供换流风扇5穿过的通孔，换流风扇5穿过该通孔设置于箱体1内，箱体1两侧上的换流风扇5分别位于同一侧边的两端上，箱体1内无噪音，温度恒定为19～21℃，湿度恒定为50％～60％；水迷宫检测装置包括横截面直径为100cm、高40cm的圆柱形水池，该圆柱形水池按东南西北四个方向被划分为第一象限、第二象限、第三象限和第四象限，该第一象限内设置有同样呈圆柱形的黑色站台，站台的横截面直径为10cm，距离圆柱形水池池壁20cm的站台高28cm，圆柱形水池内存储有沒过站台的黑色颜料水，其中黑色颜料的浓度为25g/L，圆柱形水池中的颜料水深29cm，颜料水的温度恒定为23～25℃，该圆柱形水池的内壁贴设有标记物；该水迷宫检测装置的上方设置有连接显示系统的摄像机。

实施例2

一种用于抗抑郁能力探究的光谱研究方法，包含有以下步骤：

S1、设置四组光刺激装置，该光刺激装置包括长40cm、宽40cm、高30cm的箱体、箱盖和抽屉，该箱体的顶端端面形成匹配于箱盖的第一开口，箱体的侧面形成连通箱体内腔与外界的第二开口，匹配于箱体的抽屉通过第二开口以可抽动的方式设置于箱体内，该抽屉对应于第二开口的侧面外侧上设置有便于抽动抽屉的把手；箱体位于第二开口两侧的外侧上分别设置有安装块，该安装块面向箱体的内侧上设置有换流风扇，箱体及抽屉的侧面上相应地设置有供换流风扇穿过的通孔，换流风扇穿过该通孔设置于箱体内，箱体两侧上的换流风扇分别位于同一侧边的两端上，该四组光刺激装置中的箱盖内侧上分别设置有光量子通量密度为2.2μmol/m²·s的红光发光二极管、蓝光发光二极管、绿光发光二极管及组合发光二极管，各个光刺激装置组中的发光二极管分别与电子式定时通断电转换器信号连通，各个光刺激装置组的发光二极管均排列成6*8的矩阵形式设置于箱盖的内侧，将四组数量相等(每组8只)、体重(27～32g)及年龄(6周)相当的白色小鼠分别放置到四组光刺激装置中，对应组别在小鼠的不同部位用苦味酸进行涂抹标记；箱体内无噪音，温度恒定为19～21℃，湿度恒定为50％～60％，箱体上的换流风扇运行；

S2、通过电子式定时通断电转换器控制发光二极管的通断，以实现箱体内12小时光照(8:30～20:30)、12小时黑暗(20:30～8:30)的循环光照，小鼠自由饮食，将小鼠在光刺激装置中持续饲养14天；

S3、在放置有黑色站台的圆柱形水池中注入黑色颜料水，圆柱形水池由不锈钢喷塑而成，该圆柱形水池的横截面直径为100cm、高40cm，站台的横截面直径为10cm，距离圆柱形水池池壁20cm的站台高28cm，圆柱形水池中的颜料水深29cm，颜料水中黑色颜料的浓度为25g/L，该颜料水的温度恒定为23～25℃，该圆柱形水池按东南西北四个方向被划分为第一象限、第二象限、第三象限和第四象限，站台设置于第一象限中，第一象限、第二象限、第三象限和第四象限的池壁圆弧中点设定为入水点，该圆柱形水池的内壁贴设有标记物；该水迷宫检测装置的上方设置有连接显示系统的摄像机；

S4、对小鼠进行为期4天的定位航行能力试验：每天上、下午各进行一次试验，每组小鼠先从第一象限的入水点将小鼠面向池壁放入颜料水中，检测时间为60S，在站台上停留超过1S则判为寻台成功，将小鼠从入水到寻台成功所花费的时间记录为第一逃避潜伏期，若60S内未找到站台则第一逃避潜伏期记为60S，测试完毕不论寻台是否成功均将小鼠置于站台上适应15S，然后依次从第二象限、第三象限、第四象限的入水点放入小鼠进行试验，计算每天每组小鼠的第一逃避潜伏期平均值；

S5、在完成定位航行能力试验的第二天，对小鼠进行为期1天的空间记忆能力试验：拆除站台，每天上、下午各进行一次试验，每组小鼠从第三象限的入水点将小鼠面向池壁放入颜料水中，检测时间为60S，计算每组小鼠在60S内穿过原站台位置的次数、在第一象限的游程占总游程的比率、以及在第一象限的时间占总时间的比率；

S6、在完成空间记忆能力试验的第二天，对小鼠进行为期2天的工作记忆能力试验：将站台放置于第三象限中，每天上、下午各进行一次试验，每组小鼠先从第一象限的入水点将小鼠面向池壁放入颜料水中，检测时间为60S，在站台上停留超过1S则判为寻台成功，将小鼠从入水到寻台成功所花费的时间记录为第二逃避潜伏期，若60S内未找到站台则第二逃避潜伏期记为60S，测试完毕不论寻台是否成功均将小鼠置于站台上适应15S，然后依次从第二象限、第三象限、第四象限的入水点放入小鼠进行试验，计算每天每组小鼠的第二逃避潜伏期平均值；

S7、对第一逃避潜伏期进行进行重复测量方差分析及多元方差分析，作为评价小鼠定位航行能力的依据；对小鼠在60S内穿过原站台位置的次数、在第一象限的游程占总游程的比率、以及在第一象限的时间占总时间的比率进行重复测量方差分析及多元方差分析，作为评价小鼠空间记忆能力的依据；对第二逃避潜伏期进行进行重复测量方差分析及多元方差分析，作为评价小鼠工作记忆能力的依据。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。