자동화 된 이미지 처리 방식을 사용하여 마우스 사교성의 실험 평가
Summary
이 프로토콜은 마우스 사교성을 정량하는 방법을 설명한다. 그들이 이동하고 특별한 케이지에서 상호 작용하는 마우스는 녹화됩니다. 동영상 처리가 뛰어난 정확성과 신뢰성 사교성의 자동화 된 정량화 수 있습니다.
Abstract
마우스 사교성을 높이기위한 약물을 시험하기위한 바람직한 모델 생물이다. 우리 실험 마우스 표준화기구에 배치되어 해당 동작은 세 가지 세션 (호출 세션 I, II 및 III)을 평가하는 마우스 사교성을 정량하는 방법을 제시한다.
장치는 세 개의 구획 (그림 1 참조)이, 왼쪽과 오른쪽 구획 ( "경기 부양 마우스"라고 함) 마우스를 수용 할 수있는 반전 컵이 포함되어 있습니다.
세션 I에서, 시험 마우스 케이지에 넣고 그 이동성 구획간에 천이의 수에 의해 특징된다. 세션 II에서, 자극 마우스 반전 컵 중 하나에 배치되어 상기 테스트 마우스 사교성은 그것이 비어 반전 컵 대 동봉 자극 마우스를 포함하는 컵 근방 보내는 시간의 양에 의해 정량화된다. 세션 III에서, 반전 된 컵이 제거 D 두 마우스는 자유롭게 상호 작용합니다. 세션 III의 시험 쥐의 사교성은 그 자극 마우스 향해 접근하게 사회의 숫자로하고 자극 마우스에 의한 사회 접근을 방지하는 횟수에 의해 정량화된다.
영화의 자동화 평가 세션 I과 II의 모든 설명 사교성 조치의 결정 수있는 테스트 마우스의 코 검출 (세션 III에를 접근은 자동으로 식별하지만 수동으로 분류된다). 코를 찾으려면 빈 케이지의 화상 디지털 동영상의 각 프레임으로부터 감산되고, 결과적인 이미지는 마우스 픽셀을 식별 치화된다. 마우스 꼬리는 자동으로 제거되고, 나머지 마우스의 두 개의 가장 먼 점들이 결정된다; 이러한 코와 꼬리의 기지 가까이에 있습니다. 마우스의 움직임을 분석하여 연속 인자를 사용함으로써, 코 식별된다.
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3 세션 동안 사교성 그림 1. 평가 세션 I (상) :.. 케이지에 테스트 마우스의 적응도 세션 II (가운데). 자극 마우스를 거꾸로 컵에 동봉되는 동안 테스트 마우스가 케이지에서 자유롭게 이동 세션 III (아래) : 테스트 마우스와 자극 마우스 모두 서로 자유롭게 이동과 상호 작용을 할 수있다.
Introduction
장애인 사교성은 자폐증 스펙트럼 장애 (의 ASD) 1, 2를 포함하는 신경 발달 장애의 범위의 기본 증상 도메인 중 하나입니다. 그것은 심각한 관계를 개발하는 환자의 능력을 제한하고 크게 환자, 가족, 보호자 2,3 영향을 미칩니다.
더 나은 치료를 손상 사교성 기초가되는 메커니즘을 이해하고 개발하기위한 노력의 일환으로 여러 마우스 모델 1,4-9을 연구 하였다. 그러한 변형은 BALB / C 마우스, ASD5 8-12 환자에서 본 기능을 닮은, 현저하게 낮은 사교성을 나타내는 타고난 변형이다. 예를 들어, BALB / C 마우스는 사회적 접근과 스위스 웹스터 비교 균주 (10)보다 자극 마우스 (예를 들어, 사회 회피)에 의한 사회적 접근에 일반적으로 부정적인 응답의 낮은 주파수를 표시합니다.
제안 된 치료가 effectiv 있는지 여부를 테스트하려면사교성을 높이는 전자는 객관적 조치가 필요하다. 널리 받아 워크 세 구획되어있는 표준 장치에서 사교성를 분석하는 것이다 (도 1 참조).
왼쪽과 오른쪽 구획 각각은 사회적으로 두드러진 자극 마우스를 수용 반전 와이어 컵이 포함되어 있습니다. 시험 마우스 세에서 10 분 간격으로 (세션 I-III)하기위한 장치로 방출된다 세션 II 및 III 시험 마우스의 사교성의 다양한 측면을 평가하는 동안 세션 나는 시험 마우스의 운동 활성을 평가합니다.
세션 I에서, 시험 마우스 장치에 적응시킨다. 이 세션에서, 시험 마우스가 다른 구획 사이하게 전이의 수를 측정한다. 중요한 것은, 사교성 측정은 표준 3 구획에있어서 운동 활성에 의존 얻어진 감소 된 운동 활성의 SOCi 해석을 혼동 할능력 데이터.
세션 II, 시험 마우스 자유롭게 이동하고 자극 마우스 반전 컵 중 하나에 배치된다 (카운터). 자극 마우스는 4 주령 이계 수컷 ICR 마우스, 나이와 성별 일치 테스트 마우스에 있습니다. 자극 마우스는 사회 구획으로 지정 측면에서 거꾸로 컵에 동봉하고, 빈 반전 컵은 nonsocial 구획으로 지정 측면에 배치됩니다. 세션 II, 시험 마우스의 사교성은 (는) (이하 2cm 거리)는 "nonsocial"거꾸로 컵 근처에 소비 한 시간 대 "사회"거꾸로 컵 근처에 소비 한 시간을 비교하여 정량화하고, 시간을 기준으로한다 그것은이 nonsocial 실에서 소비 한 시간 대 사회 구획에 보낸다. 스위스 웹스터 마우스 비교기 사회적 구획 및 사회에 대한 유의적인 환경을 보여주지 BALB / c 마우스에 비해 사회적 반전 컵 근방 훨씬 많은 시간을 소비거꾸로 컵 또는 사회적 실 (12).
세션 III에서, 테스트 및 자극 마우스 (반전 컵이 제거) 자유롭게 상호 작용할 수 있습니다. 구획 사이의 사교성의 조치에 박힌 행동과 전환을 안정적으로 테스트 및 자극 마우스와 분석 간의 자유로운 상호 작용의 세 번째 10 분 세션에서 얻을 수있다. 이 보고서에서 테스트 마우스의 사교성은이 조치를 통해 정량화 : 그것은 사회적 접근이 자극 마우스를 향해 (코 첫번째) 전진으로 정의 자극 마우스,으로 만드는 사회적 접근 방법 1) 수를되도록 코는보다 2cm 떨어진 자극 마우스에서이다; 2) 자극 마우스에 의한 사회적 접근의 avoidances의 수. 이 켜거나 자극 마우스에서 멀리 이동하거나 일시적으로 자극 마우스 후 ( "행동을 동결") 이동 중지 된 경우 테스트 마우스를 접근 한 경우 테스트 마우스는 접근 방식을 피하는 것으로 간주됩니다. BALB /c 마우스 스위스 웹스터 비교기 10 균주에 비해 자극 마우스 자극 마우스에 의한 사회 접근법 부정적인 응답의 수가 증가 향해 이루어지는 사회적 접근법의 수의 감소를 나타낸다.
행동 영화의 평가는 전통적으로 (아마도 감소 속도) 신중 영화를보고 마우스 특정 구획 또는 반전 된 컵 (10)의 하나의 근처에 소비하는 시간을 스톱워치를 활성화함으로써, 즉 수동으로 수행되었다. 이 방법은 따라서 반복 동영상의 시청 요구이며, 아주 시간 소모적. 또한, 정밀도가 마우스 반전 컵 2cm 내에 있는지 여부를 인식하는 스톱워치 및 측정 능력 평가자의 반응 시간에 의해 제한된다. 최근 작업이 화합물에서 (D 세린과 D-시클로 세린)가 BALB / c 마우스 9,10,12에 사교성을 복원하는 효과가 입증되었다. 그것은 두 구성 요소의 MODU 것으로 알려져있다늦은 공지 된 NMDA 수용체는 사회적 행동 2,12에서 중심적인 역할을한다. 화합물의 대규모 어레이는 잘 정의 된 다양한 방식으로 NMDA 수용체 활성을 조절하는 것으로 알려진 한 ASD 처리의 침투의 잠재력이 화합물 우선 매우 바람직한 평가를위한 빠른 자동있어서의 신속한 평가를하게된다.
아래에서 설명하는 마우스 사교성의 평가를 위해 개발 한 자동 분석 절차입니다. 이는 마우스 나 마우스의 위치를 식별하는 마우스 영화의 모든 프레임의 화상 처리 방법을 사용한다. I 및 II 세션에서, 상기 코 위치를 검출하고 사교성 측정을 계산하는 데 사용한다. 세션 III에서는 자동으로 모든 접근을 감지하지만, 수동 분류 (사회적 접근, 사회적 회피, 또는 기타)가 필요합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
찍고 마우스 및 자동 동영상 분석을 결합함으로써, 우리는 저렴한 가격, 신뢰성이 높은 처리량 스크리닝 기술을 만들었습니다.
자동 분석의 정확도는 100 개 이상의 영화 매뉴얼 분석의 결과와 비교 하였다. 프레임의 프레임들의 대다수 (> 99 %)에서의 마우스의 코 양호한 정밀도로 식별된다. 영화의 약 80 %는 임의의 수정이 필요하지 않도록 (소수) misdetections보다도, 사교…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 버지니아의 연방 건강 연구위원회에서 교부금에 의해 지원되었다.
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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