使用自动图像处理方法鼠标社交性的实验评估
Summary
本协议描述的量化鼠标社交性的方法。因为它们移动和在一个特殊的笼相互作用小鼠录像。电影处理允许社交性具有优良的准确性和可靠性的自动化定量。
Abstract
鼠标是检验药物设计，增加社交性的首选模式生物。我们提出量化小鼠社交性其中试验小鼠被放置在一个标准化的装置和相关的行为在三个不同的会话评估（称为会话I，II和III）的方法。
该装置具有三个隔室（参见图1），左和右室含有一个倒置的杯，可容纳一个鼠标（称为“刺激小鼠”）。
在会话我，测试小鼠被放置在笼和其移动性的特征在于舱室之间进行转换的数量。第二场会议，刺激老鼠置于倒杯之一的，测试鼠标的社交性是由一次花费近包含封闭刺激鼠标与空倒杯杯的数额量化。在会话III，倒杯卸下了 ð两个小鼠自由互动。在会议III测试鼠标的社交性是由它使向着刺激老鼠的社会方式的数量和次数它避免受了刺激鼠标一个社会的办法量化。
影片的自动评估检测测试鼠标，它允许会话I和II的所有描述社交性措施的决心鼻子（会话III，方法被自动识别，但手动分类）。找到鼻，一个空的保持器的图像被数字从影片的每一帧中减去，所得的图像进行二值化，以识别鼠标像素。小鼠尾部被自动删除，剩余的小鼠的两个最远点被确定;这些都是接近机头和机尾的基地。通过分析鼠标的移动和使用的连续性参数，鼻子识别。
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图1.社交性的评估期间3届 会议我 （上）：测试鼠标的驯化笼子第二节 （中）：当鼠标刺激被封闭在一个倒杯测试鼠标在笼子里自由移动的第三场 （下图）：两种测试鼠标和鼠标刺激允许自由移动和互动与对方。
Introduction
受损社交性是在一系列神经发育障碍，包括孤独症谱系障碍（自闭症）1,2的主要症状域之一。这严重限制了患者的发展关系的能力，并极大地影响了病人，家属和护理人员2,3。
在为了更好地理解受损社交性背后的机理和开发治疗，几种小鼠模型进行了研究1,4-9。一个这样的菌株是BALB / c小鼠，表现出显着低社交性，类似于患者ASD5 8-12可见特征的近交系。例如，BALB / c小鼠显示社会的方法和通过刺激老鼠（ 例如，社交回避）超过瑞士韦伯斯特比较10株对社会的办法通常是一个否定的答复较低的频率。
为了测试提出的治疗是否有效实现了在增加社交E，需要客观的措施。一种广泛接受的框架是分析在具有三个隔室的标准化装置社交性（ 见图1）。
左，右室都包含一个倒线杯里面有一个突出的社会刺激鼠标。测试小鼠被释放到装置的10分钟三个区间（会话Ⅰ-Ⅲ）;会话我评估测试小鼠的运动活性，而会话II和III评估测试小鼠的社交性的不同方面。
在会话我，测试鼠标使其适应该装置。在此会话，测量该测试鼠标使得不同区室之间的转变的数目。重要的是，在标准的三隔室装置得到社交性措施取决于运动活性，并降低了运动活性可混淆的SOCI解释能力数据。
第二场会议，测试鼠标自由移动，并刺激鼠标倒置一只杯子之下（平衡）。刺激小鼠4周龄远系繁殖雄性ICR小鼠，年龄和性别相匹配的测试小鼠。刺激小鼠被封闭在指定为社会隔室侧的倒置的杯，和一个空的倒置的杯被放置在指定为非社会隔室的一侧。第二场会议，测试鼠标的社交性是通过比较其花费附近的“社会”倒杯（小于2厘米的距离） 与它花费附近的“非社会”倒杯时的时间量化，并通过时间它花费在社交车厢与它在非社会隔间花费的时间。瑞士韦伯斯特比较小鼠花费显著更多的时间在社会隔室和邻近相比BALB / c小鼠，显示没有显著偏爱社会社会倒杯倒杯或社会舱12。
在会话III，测试和刺激小鼠被允许自由互动（倒杯被删除）。车厢之间的社交性措施，刻板行为和过渡的测试和刺激小鼠和分析之间的自由互动的第三10分钟会话中获得可靠。在这份报告中，测试鼠标的社交性通过两个措施量化：1）它使向着刺激鼠标，在一个社会的方式被定义为向着刺激鼠标前进（鼻第一）的社交方式号码，这样的鼻子是从刺激小鼠小于2厘米的距离; 2）由刺激小鼠社会方法忌的数量。测试鼠标被认为是避免方法，如果事实证明或刺激鼠标移开，或者如果它的刺激后鼠标会暂时停止移动（“冻结行为”），已接近测试鼠标。 BALB /c小鼠显示在朝向刺激小鼠和增加的由刺激小鼠社会办法否定答复的号码进行社会的方法数量的减少，相比于瑞士韦伯斯特比较应变10。
行为电影的评价历来手工完成， 即通过（可能以较低的速度），仔细观看电影和激活秒表的鼠标在某车厢或接近倒杯10的一个花费的时间。这种方法需要重复的电影的观看，因此是非常耗时。另外，精度由评价者的反应时间为秒表测量和能力的限制来感知鼠标是否为2cm倒杯内。在最近的工作中，两种化合物（D-丝氨酸和D-环丝氨酸）已被证明有效，在BALB / c小鼠9,10,12恢复社交性。已知的是两种成分MODU迟NMDA受体，这是众所周知的社会行为2,12发挥中心作用。化合物的大阵列已知调节在各种良好定义的方式NMDA受体活性，而对于在ASD治疗的突破的潜力，使这些化合物优先将评价高度期望快速自动方法的加速评估。
下面描述的是用于小鼠社交性的评估开发了一种自动分析过程。它使用鼠标电影的所有帧的图像处理方法来确定鼠标或小鼠的位置。在会话I和II，它进一步检测鼻子的位置，并使用它来计算社交性的措施。在会议第三，它会自动检测所有的方法，但需要人工分类（社会的方式，社交回避，或其他）。
Protocol
Representative Results
Discussion
通过结合偷拍小鼠和自动电影的分析，我们已经创建了一个经济实惠，可靠的高通量筛选技术。
自动分析的准确度为100多部电影手工分析的结果进行比较。在帧的绝大多数帧（> 99％），鼠标的鼻部被识别以良好的精度。大部分的（少数）误检测的对社交性措施没有效果，因此，电影的80％左右，不需要任何校正。
在那些确实包含错误检测，是迄今为止…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项研究是由来自弗吉尼亚州的联邦卫生研究委员会补助经费支持。
Materials
| Plexiglas cage | Norva Plastics, Norfolk, VA | custom made | Dimensions and layout described in manuscript, can be adjusted according to needs. Use non-reflective plexiglas for to facilitate image processing |
| Wire cups | Kitchen plus | 315 | Use one to house stimulus mouse, one empty |
| Video camera | SONY | HDR-PJ790 | Can be replaced by any camera with Comparable specifications |
| OpenCV (Image processing library) | Willow Garage | N/A | Any modern image processing library can be used. |
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