Bir Otomatik Görüntü İşleme Yaklaşımı ile Fare Sosyallik Deneysel Değerlendirilmesi
Summary
Bu protokol Fare sosyallik ölçmek için bir yöntemi anlatmaktadır. onlar hareket ve özel kafese etkileşim olarak fareler videoya. Film işleme mükemmel doğruluk ve güvenilirlik sosyallik otomatik ölçümü için izin verir.
Abstract
Fare sosyallik artırmak için tasarlanmış ilaçların test etmek için tercih edilen bir model organizmadır. Biz Test fare standart aparat yerleştirilir ve ilgili davranışlar üç farklı oturumlarda (denilen oturum I, II, III ve) değerlendirildiği fare sosyallik ölçmek için bir yöntem mevcut.
Cihaz üç bölmeleri (Şekil 1) sahiptir, sol ve sağ bölmeleri ( "uyaran fare" olarak adlandırılır) bir fare evi olabilir ters fincan içerir.
Oturum, test, fare kafesine yerleştirilir ve hareket bölmeleri arasında yapılan geçişlerin sayısı ile karakterize edilir. Oturumda II, bir uyarıcı fare ters bardak birinin altında yerleştirilir ve test fare sosyallik boş ters fincan vs kapalı uyaran fare içeren fincan yakın harcadığı zamanın miktarı ile ölçülür. oturumda III, ters bardak kaldırılır bir d Her iki fareler serbestçe etkileşimde. oturumda III test fare sosyallik o uyaran fare doğru yapan sosyal yaklaşımların sayısına göre ve teşvik fare ile bir sosyal yaklaşım önler kez sayısına göre belirlenir.
Filmin otomatik değerlendirme oturumu I ve II tüm açıklanan sosyallik önlemlerinin belirlenmesini sağlar test fare, burun algılar (oturumunda III, yaklaşımlar otomatik olarak tanımlanır ama elle sınıflandırılır). burnu bulmak için, boş bir kafes görüntüsü dijital film her çerçeve çıkarılır ve elde edilen görüntü fare pikselleri tespit çiftlendirildi edilir. fare kuyruğu otomatik olarak kaldırılır ve kalan farenin iki en uzak noktaları belirlenir; Bu burun ve kuyruk tabanına yakın. fare hareketi analiz ve süreklilik argümanlar kullanarak, burun tanımlanır.
"Şekil 1" src = "/ files / ftp_upload / 52508 / 52508fig1.jpg" />
3 seans sırasında Sosyallik Şekil 1. Değerlendirme Oturum (üst):.. Kafesine Test fare Acclimation Oturum II (orta):. Uyaran fare ters fincan içine ise test fare kafes içinde serbestçe hareket Oturum III (alt): Test fare ve uyarıcı fare Hem birbirleri ile serbestçe hareket ve etkileşim için izin verilir.
Introduction
Bozulmuş sosyallik otizm spektrum bozukluğu (ASD'ler) 1,2 dahil olmak üzere nöro bozuklukları, bir dizi ana semptomu etki biridir. Bu ciddi ilişkileri geliştirmek için hastaların yeteneğini sınırlar ve büyük ölçüde hastaları, aileleri ve bakıcıları 2,3 etkiler.
Daha iyi tedaviler engelli sosyallik altında yatan mekanizma anlamak ve geliştirmek için bir çaba, birkaç fare modelleri 1,4-9 çalışılmıştır. Böyle bir suş BALB / c fare, ASD5 8-12 hastalarda görülen özellikler andıran çarpıcı düşük sosyallik sergileyen bir kendilenmiş türdür. Örneğin, BALB / c fare sosyal yaklaşımlar ve İsviçre Webster karşılaştırma suşu 10 daha uyaran fare (örneğin, sosyal kaçınma) tarafından sosyal yaklaşımlara bir çoğunlukla olumsuz yanıt düşük bir frekansı gösterir.
önerilen tedavi effectiv olup olmadığını test etmeksosyallik artan e nesnel ölçütler ihtiyaç vardır. Yaygın olarak kabul görmüş bir çerçeve, üç bölmeye sahip standart bir cihaz içinde sosyallik analiz etmek (bakınız Şekil 1).
sol ve sağ bölmeler her bir sosyal belirgin uyarıcı fare barındıran bir ters tel fincan içerir. test faresi, üç, 10 dakika aralıklarla (oturumları I-III) aygıt içine salınır; oturumları II ve III testi farenin sosyallik farklı yönlerini değerlendirmek ederken oturumu I test fare lokomotor aktivitesini değerlendirir.
Oturum, test, fare cihazının gelmesini bırakılır. Bu oturumda, test fare farklı bölmeleri arasında kılan geçişler sayısı ölçülür. Önemlisi, sosyallik önlemleri standart üç bölmeli tertibatında lokomotor aktivite bağımlı elde edilen ve azaltılmış lokomotor aktivite sosyo yanlış yorumlanmasına neden olabiliryeteneği veri.
oturumda II, test fare serbestçe hareket ediyor ve bir uyarıcı fare ters bardak birinin altında yerleştirilir (denge). uyaran fareler 4 haftalık outbred erkek ICR fareleri yaş ve cinsiyet uyumlu testi farelere vardır. uyaran fare sosyal bölmesi olarak belirlenen yan ters fincan içine alınır ve boş bir ters fincan nonsocial bölmesi olarak belirlenen tarafına yerleştirilir. Oturumda II, test fare sosyallik o (en az 2 cm uzakta) o "nonsocial" ters fincan yakın geçirdiği zaman karşı "sosyal" ters fincan yakın geçirdiği zamanı karşılaştırılması ile ölçülebilir ve zamana göre bir o nonsocial bölmesinde geçirdiği süre vs sosyal bölmeye geçirir. İsviçre Webster karşılaştırma farenin sosyal bölmesine ve sosyal için önemli bir tercih gösteren, BALB / c farelerine göre sosyal ters fincan yakınındaki önemli ölçüde daha fazla vakitters fincan ya da sosyal bölme 12.
oturumda III, test ve uyarıcı fareler (ters bardak kaldırılır) serbestçe etkileşime izin verilir. bölmeleri arasında sosyallik ölçüleri, stereotipik davranışlar ve geçişler güvenilir test ve uyarıcı fare ve analiz arasındaki serbest etkileşimin üçüncü 10 dakika oturumunda elde edilir. Bu raporda, test farenin sosyallik iki tedbirlerle ölçülür: Bir sosyal yaklaşım uyaran fare doğru (burun önce) ileriye doğru hareket olarak tanımlanan uyarıcı fare, doğru yapar, sosyal yaklaşımların 1) sayısı, böylece burun az 2 cm uzakta uyaran fare olduğu; 2) uyaran fare sosyal yaklaşımlar uzaklaşma sayısı. o açar veya uyarıcı fare uzaklaştığı ya da geçici olarak uyaran fare sonra ( "davranışı donma") hareket durursa Test fare yaklaşmıştır sınama fare yaklaşımını kaçınarak olarak kabul edilir. BALB /c fareleri, İsviçre Webster kıyaslama soyu 10 göre uyaran fare ve uyaran fare sosyal yaklaşımlar negatif tepkilerin sayısının artmasına doğru yapılan sosyal yaklaşımlar sayısında bir azalma göstermektedir.
Davranışsal filmlerin değerlendirilmesi, geleneksel olarak (muhtemelen düşük hızda) dikkatli film izlerken ve fare belli bir bölmede veya ters bardak 10 birinin yakınında geçirdiği süre stopwatches aktive ederek, yani elle yapılmıştır. Bu yöntem, bu nedenle, sürekli film izlerken gerektirir ve çok zaman alır. Ayrıca, doğruluk fare ters fincan 2 cm olup olmadığını algılamaya kronometre ölçümleri ve yeteneği değerlendirici en reaksiyon süresi ile sınırlıdır. Son çalışma, iki bileşiğin, (D-serin D-sikloserinin), BALB / c farelerinde 9,10,12 sosyallik düzeltmede etkili olduğu kanıtlanmıştır. Her iki bileşeni modu bilinmektedirGeç bilinen NMDA reseptörü, sosyal davranış 2,12 merkezi bir rol oynamaktadır. Bileşiklerin büyük bir dizi iyi-tanımlanmış çeşitli şekillerde NMDA reseptör aktivitesini modüle etmek için bilinen ve ASD tedavisinde önemli bir hamle potansiyeli, bu bileşiklerin bir öncelik ve son derece arzu edilen bir değerlendirme için hızlı bir otomatik yöntem hızlandırılmış bir değerlendirme yapar.
Aşağıda tarif edilen fare sosyallik değerlendirilmesi için geliştirilmiş bir otomatik analiz işlemdir. Bu fare veya farelerin konumunu belirlemek için fare filmlerin tüm kareleri görüntü işleme yöntemlerini kullanır. I ve II oturumlarında, daha fazla burun konumunu algılar ve sosyallik önlemleri hesaplamak için kullanır. oturumda III, otomatik olarak tüm yaklaşımları algılar, ancak manuel sınıflandırma (sosyal yaklaşım, sosyal kaçınma, ya da diğer) gereklidir.
Protocol
Representative Results
Discussion
videoya fareler ve otomatik film analizi birleştirerek, uygun fiyatlı, güvenilir, yüksek verimli tarama tekniğini oluşturduk.
otomatik analiz doğruluğu 100'den filmler için el ile analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. kare kare ezici çoğunluğu (>% 99), fare burun iyi hassasiyetle tanımlanır. Filmlerin yaklaşık% 80'i herhangi bir düzeltme gerekmez böylece (birkaç) misdetections çoğu sosyallik tedbirler üzerinde hiçbir etkiye sahip.
<p class="jov…Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma Virginia'nın Commonwealth Sağlık Araştırma Kurulu hibe finansmanı tarafından desteklenmiştir.
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. |
Riferimenti
- Brodkin, E. S. BALB/c mice: Low sociability and other phenotypes that may be relevant to autism. Behavioural Brain Research. 176, 53-65 (2007).
- Deutsch, S. I., Burket, J. A., Urbano, M. R., Herndon, A. L., Winebarger, E. E., Mohammadi, M. A. Impaired sociability of the BALB/c mouse, an animal model of autism spectrum disorders, is attenuated by NMDA receptor agonist interventions: clinical implications. Comprehensive Book on Autism Spectrum Disorders. , 323-342 (2011).
- Dunn, M. E., Burbine, T., Bowers, C. A., Tantleff-Dunn, S. Moderators of stress in parents of children with autism. Community Mental Health Journal. 37, 39-52 (2001).
- Babineau, B. A., Yang, M., Berman, R. F., Crawley, J. N. Low home cage social behaviors in BTBR T+tf/J mice during juvenile development. Physiology & Behavior. 114-115, 49-54 (2013).
- Benson, A. D., Burket, J. A., Deutsch, S. I. BALB/c mice treated with d-cycloserine arouse increased social interest in conspecifics. Brain Research Bulletin. 99, 95-99 (2013).
- Burket, J. A., Benson, A. D., Tang, A. H., Deutsch, S. I. Rapamycin improves sociability in the BTBR T(+)Itpr3(tf)/J mouse model of autism spectrum disorders. Brain Research Bulletin. 100, 70-75 (2014).
- Burket, J. A., Benson, A. D., Tang, A. H., Deutsch, S. I. D-Cycloserine improves sociability in the BTBR T+ Itpr3tf/J mouse model of autism spectrum disorders with altered Ras/Raf/ERK1/2 signaling. Brain Research Bulletin. 96, 62-70 (2013).
- Burket, J. A., Herndon, A. L., Deutsch, S. I. Locomotor activity of the genetically inbred BALB/c mouse strain is suppressed by a socially salient stimulus. Brain Research Bulletin. 83, 255-256 (2010).
- Deutsch, S. I., et al. D-cycloserine improves sociability and spontaneous typic behaviors in 4-week old mice. Brain Research. 1439, 96-107 (2012).
- Jacome, L. F., Burket, J. A., Herndon, A. L., Deutsch, S. I. Genetically inbred BALB/c mice differ from outbred Swiss Webster mice on discrete measures of sociability: relevance to a genetic mouse model of autism spectrum disorders. Autism Research. 4, 393-400 (2011).
- Jacome, L. F., Burket, J. A., Herndon, A. L., Cannon, W. R., Deutsch, S. I. D-serine improves dimensions of the sociability deficit of the genetically-inbred BALB/c mouse strain. Brain Research Bulletin. 84, 12-16 (2011).
- Deutsch, S. I., Burket, J. A., Jacome, L. F., Cannon, W. R., Herndon, A. L. D-Cycloserine improves the impaired sociability of the BALB/c mouse. Brain Research Bulletin. 84, 8-11 (2011).
- Shih, F. Y. . Image Processing and Mathematical Morphology: Fundamentals and Applications. , (2009).
- Nixon, M. . Feature Extraction & Image Processing. , (2008).
- National Research Council. . Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , (2011).
