DISPOSITIVO PARA LA EXPERIMENTACIÓN ANIMAL EN LA INVESTIGACIÓN EN NEUROCIENCIAS.

Dispositivo para la experimentación animal en la investigación en neurociencias conformado por un armazón (1) prismático en el que se sujetan pantallas táctiles que actúan como dispositivos de entada/salida de un sistema informático.

El dispositivo comprende además un sistema de adquisición de datos (2) y medios para el procesado de dichos datos (3). Este dispositivo permite la realización de experimentos complejos de forma rápida y flexible a través del diseño de software para la experimentación. Permite la inmersión de un sujeto a estudio (7) en un entorno de realidad virtual.

Dispositivo para la experimentación animal en la investigación en neurociencias.

El presente dispositivo se engloba en los dispositivos para el estudio del comportamiento animal o humano. Más concretamente permite la realización de experimentos que serán de aplicación en el campo de las neurociencias, la psicología, la medicina y estudios de recepción audiovisual y estudios de aprendizaje y enseñanza.

La presente invención se encuadra en la investigación sobre el comportamiento y los dispositivos de medida e investigación neuropsicológica y neurofisiológica. Asimismo es de interés para la industria informática y los estudios de comunicación cerebro-máquina.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

Para el estudio del comportamiento animal se han venido utilizando las conocidas como caja-problema en las cuales se colocaba un medio de accionamiento, como por ejemplo una palanca, que el animal a estudio debía accionar para obtener un resultado concreto, por ejemplo, accionar la palanca para abrir la caja y poder salir de ella. Las cajas-problema son dispositivos que sirven para estudiar el aprendizaje por ensayo y error.

Posteriormente se empezaron a utilizar las conocidas como cajas de Skinner, que se basan en la caja-problema y que se utilizan para analizar el comportamiento y el aprendizaje de los animales. Estas cajas permiten estudiar el condicionamiento operante.

La caja de Skinner permite enseñar a los sujetos de los experimentos, a ejecutar determinadas acciones, como presionar una palanca para obtener comida o bebida. Diseños más modernos de la antigua caja permiten la autoestimulación del sujeto mediante electrodos o la autoadministración de sustancias, mediando desafíos cognitivos o motores. Todo ello puede provocarse previamente o mediante la operación de palancas mecánicoeléctricas por medio de sonidos, estímulos visuales o similares que precedan o sigan a recompensas o castigos.

La estructura habitual de las cajas de Skinner incluye un espacio que permite acomodar al espécimen de estudio de manera que pueda desenvolver diversos movimientos, accionar palancas o, en menos ocasiones, coartar sus movimientos para conseguir atención focalizada o posturas determinadas. Distintos accesorios lanzan estímulos visuales como puntos luminosos, lanzan estímulos auditivos a través de altavoces o proporcionan descargas eléctricas a través de una rejilla inferior. Accesorios complementarios como células fotoeléctricas, permiten localizar al animal en la caja, o contabilizar sus aproximaciones o manipulaciones. Todo el sistema hoy se conecta a un sistema informático que cuantifica o analiza los eventos y su frecuencia.

El problema de las cajas de Skinner que se utilizan en el estado de la técnica es que solo permiten un diseño invariable de los experimentos. Además las conexiones electro-mecánicas necesarias para realizar estudios con las cajas de Skinner son complejas y se diseñan para la realización de experimentos puntuales.

El documento WO-2011017328 describe un dispositivo multiplantalla con el que se realizan pruebas de visión y de formación. La invención proporciona un sistema y un método con los que recibir una entrada por medio de un dispositivo de pantalla táctil. Se muestra un elemento gráfico en el dispositivo de pantalla táctil de forma que se puede recibir la información mediante contacto físico entre el sujeto y la superficie de la pantalla del dispositivo de pantalla táctil. El dispositivo de pantalla táctil comunica la señal de entrada para el dispositivo de entrenamiento sensorial utilizando un protocolo de comunicación inalámbrica.

El documento JP-62222105 describe un aparato para analizar el comportamiento animal sin causarle estrés al sujeto de estudio. Está compuesto por una caja de Skinner que permite la actividad del espécimen y que comprende un sensor, un dispositivo que permite conocer la posición del espécimen y un sistema con el que procesar la salida de este dispositivo y almacenar los datos obtenidos.

El documento US-2010182247 propone un dispositivo que incluye una o más pantallas multitáciles y un software para su utilización. Está configurado para captar entradas por medio de contacto del sujeto con la pantalla y en el caso de que presente más de una pantalla permite mostrar a partir del contacto del sujeto con una de las pantallas elementos para actuar en otras pantallas.

El documento CN-101584585 divulga un dispositivo y el software empleado por éste para el estudio del comportamiento de ratas blancas. Los experimentos se realizan en condiciones de poco ruido y poca luz para no modificar el comportamiento de la rata.

El documento CN-201393459 describe un sistema de entrenamiento inteligente de los animales que comprende una unidad de control del entrenamiento, una unidad de exhibición, una unidad de control de imagen y una caja de actividad animal.

Otros documentos de la presente invención que proporcionan dispositivos o software para el estudio del comportamiento animal son CN-101011036, CN-1464466, WO-2010085645, CN-101715739, CN-201393459, CN101021745, WO-2006040791 o US-2005065452.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención tiene como objetivo proporcionar un dispositivo para la investigación en neurociencias que permite la presentación de elementos de interacción en pantallas táctiles de manera rápida y flexible.

Además la presente invención propone un dispositivo que presenta interacción táctil o multitáctil manipulativa de objetos virtuales, un entorno inmersivo adaptable virtual multiestímulo y capacidad de activación de las imágenes presentadas en pantalla a partir de la actividad eléctrica cerebral del animal experimental. Esta invención permite que por primera vez los animales puedan interaccionar conceptualmente con una interface virtual de aprendizaje.

El dispositivo de la presente invención permite la realización de experimentos más complejos que los realizados con dispositivos conocidos y utilizados en el estado de la técnica. Además estos experimentos se configuran de manera rápida y flexible. El cambio de presentación de estímulos o configuración de nuevos experimentos se realiza de manera mucho más rápida y con economía de medios. La presentación de interfaces táctiles e información audiovisual se realiza sin manipulación mecánica.

Otra ventaja del presente dispositivo es que son necesarios menos medios para llevar a cabo los experimentos deseados. Gracias a la rapidez y flexibilidad con la que se configuran con este dispositivo los experimentos que antes resultaban de difícil construcción, se consigue el análisis de nuevos campos neurocientíficos como la metacognición en el aprendizaje animal.

La presente invención propone un dispositivo para la experimentación animal en la investigación en neurociencias que comprende un armazón prismático, un sistema de adquisición de datos, medios de procesamiento de datos y un sistema informático. El sistema de adquisición de datos del dispositivo está conectado a un sistema informático en el que están los medios de procesamiento de datos y que está conectado a una pluralidad de pantallas táctiles. Las pantallas táctiles están sujetas al armazón prismático a modo de paredes y actúan como dispositivo de entrada/salida del sistema informático.

Las pantallas táctiles se colocan en el armazón prismático fijándose a él mediante un sistema de sujeción mecánica que permite su fácil intercambio. Esto posibilita que las pantallas táctiles puedan ser sustituidas por otras en caso de que sea necesario su mantenimiento y permite su cambio por otro tipo de pantalla. Además se puede tener un dispositivo híbrido en el que algunos de los laterales del armazón prismático estén cubiertos con pantallas táctiles y el resto de los laterales estén recubiertos con paredes de metacrilato, rejillas, etc. en función del experimento que se quiera realizar.

Las pantallas táctiles que se utilizan en el dispositivo de la invención pueden ser capacitivas o resistivas. El tipo de pantalla que se utiliza depende de la zona en la que se coloca la pantalla. Así pues, si la pantalla se coloca en una posición en la que las zonas de contacto del sujeto a estudio con la pantalla son por ejemplo pezuñas, uñas, picos o zonas quitinosas, las pantallas que se utilizan son pantallas resistivas. Cuando la zona de contacto del sujeto a estudio con la pantalla es por ejemplo la almohadilla plantar, pelo, bigotes, etc., la pantalla que se utiliza es una pantalla capacitiva.

Cada pantalla puede presentar información independiente o bien las pantallas pueden estar coordinadas por un sistema informático. Las pantallas del dispositivo pueden...

1. Dispositivo para la experimentación animal en la investigación en neurociencias que comprende un armazón (1) prismático en el interior del cual se introduce al sujeto a estudio (7) , un sistema de adquisición de datos (2) , medios de procesamiento de datos (3) y al menos un sistema informático (4) y que está caracterizado por que el sistema de adquisición de datos (2) está conectado a los medios de procesamiento de datos (3) que están en el sistema informático (4) y dicho sistema informático (4) está conectado a una pluralidad de pantallas táctiles (5) , sujetas al armazón (1) prismático, que actúan junto con otros elementos de entrada/salida del dispositivo como interfaz del sujeto a estudio (7) con el sistema informático (4) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1 en el que las pantallas táctiles (5) se sujetan al armazón (1) prismático mediante un sistema de sujeción mecánico que permite su intercambiabilidad.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 en el que el sistema de adquisición de datos (2) es un convertidor analógicodigital que está conectado con el sistema informático y que capta las señales encefalográficas del sujeto a estudio (7) , las convierte en señales digitales y las envía al sistema informático (4) .

4. Dispositivo según la reivindicación 1 que implementa un algoritmo que presenta un botón en la pantalla táctil (5) de un color y un tamaño determinados y que permite cambiar el tamaño, el color, la posición y las distintas combinaciones de estas variables en función del experimento que se desee realizar.

5. Dispositivo según la reivindicación 1 que implementa un algoritmo que permite la presentación multitáctil de imágenes, de estímulos auditivos y de formas audiovisuales en general.