大壁虎(Gekko gecko)隶属爬行纲,有鳞目,壁虎科。主要分布于我国的云南、广西、广东、贵州、福建等地区。它是爬行动物中具有在任意角度、任意平面自由运动能力的典型动物。为此成为生物机器人研究的模型动物之一。如果将芯片或刺激电极植入大壁虎脑内,通过计算机程序,发射刺激信号,调控大壁虎按照人的意愿完成规定的动作,就可以将这种生物机器人应用于抢险、搜救等方面。目前,生物机器人的研制已成为生物工程科学研究的热点之一。本研究是为大壁虎生物机器人研制而进行的基础研究之一,主要工作分四个部分:一、大壁虎实验室的人工饲养动物饲养是开展动物研究的基础,特别是动物的实验室习服直接影响实验的成功和结果。通过对人工饲养条件下大壁虎生活习性的观察,不仅观测了大壁虎三维运动的模式,还发现了产卵期雌性大壁虎破坏其它壁虎产的卵、并吃卵的现象,以及壁虎在人工饲养条件下容易得“软骨病”和“口角炎”。提出了对大壁虎采取间隔轮换喂食的方法,以活的面包虫幼虫为主食,定期饲喂面包虫成虫或其它鞘翅类、甲壳类昆虫以增加其钙物质的摄入量,从而达到补钙并防止软骨病的效果。二、电刺激基底神经核对大壁虎运动行为的影响电刺激主要分为急性浅麻醉状态下和慢性自由清醒状态下实验两种,动物例数分别为17例、10例。刺激参数为波宽1 ms,频率80 Hz,强度0.12 mA的负电流方波。急性实验中,除对大脑基底神经核主要组成部分(包括纹状体、苍白球、腹侧苍白球、杏仁核等)进行了电刺激和运动行为之间关系的观察外,对隔区、背侧皮层、伏核、(布罗卡氏)斜带核、球状核等也进行了相应的研究。结果如下:刺激纹状体内侧部、背侧部、近中部等区域出现向同侧舔舌反应,反应滞后5 s左右,刺激反应可重复率高(>80%);在外侧隔核腹内侧部、内侧前脑束等位置诱导出现脊柱弯曲,刺激该区域反应重复性较低(约30%);对内侧前脑束、内侧隔核腹侧等刺激时,出现四肢动,可重复性为50%左右;刺激背侧室嵴腹侧、伏核时出现呼吸变化,重复性在50%左右。慢性实验主要对大脑基底神经核及隔区进行了电极植入,用波宽1 ms,频率80 Hz,强度0.1 mA的负电流进行刺激时,在纹状体内侧区出现向同侧舔舌反应,反应重复性较高;在隔区出现头部向同侧转动。三、电损伤基底神经核对大壁虎运动行为的影响损伤实验采用定时直流输出,参数为0.5 mA,30 s,然后停针10 min。总共做了三例,通过对大壁虎运动距离和平均运动速度进行统计分析,初步结果表明:假手术动物实验后运动行为减少了37.0%,损毁组的两只动物损毁后运动行为分别减少了74.7%和91.6%。这提示,基底神经核可能参与运动行为的调控,且基底神经核兴奋可能导致运动行为的产生或增加。四、基底神经核纤维联系的研究采用辣根过氧化物酶逆行追踪法(HRP法)对基底神经核与中枢神经系统其它部分之间纤维联系进行研究。在纹状体内侧区注射HRP后,发现被标记的神经元胞体往前可追踪到伏核前内侧部、背内侧部、嗅结节外侧部、外侧皮层腹外侧部、外侧皮层背外侧部、外侧皮层背侧部等区域。注射区附近在纹状体内侧部、杏仁核、(布罗卡氏)斜带核等发现标记胞体。在外侧前脑束从大脑中段偏后开始直到中脑前端都有标记。所有投射都为同侧投射。结果表明:上述同侧的诸结构中均有神经元的轴突到达纹状体的内侧区,与纹状体内侧区神经元形成联络关系。本研究结果提示,大脑的基底神经核具有调节中脑运动行为的作用;基底神经核,特别是纹状体内侧核与伏核、大脑皮层、其它基底神经核以及中脑之间存在纤维联系。