トラッキング システムは、単純なすぐに利用できるソフトウェアを使用して新規の単一の動物の運動機能
Summary
現在の研究の目的はラットにおける運動障害の定量化を自動化します。初期評価モデルでは、運動野の皮質内微小電極注入によるモータ損失を評価します。開発と簡単に適応可能なシンプルで、すぐに利用できるソフトウェアのコーディングを使用して追跡アルゴリズムの使用について報告します。
Abstract
我々 は最近、即時かつ持続的な運動障害の結果ラットの運動 corteces の皮質内微小電極を埋め込むことを実証しました。運動障害は、総運動機能を測定するためのオープン フィールド グリッド試験と微細運動機能を測定するためのはしごテストを通して手動で定量化されました。ここでは、カスタム Capadona 行動ビデオ分析システムを使ってビデオに記録されたテストの自動定量評価手法について論じる: グリッドとはしごテストまたは変更できます |。シンプルですぐに利用できるソフトウェアのコーディングを活用 (材料の表を参照)、このプログラムは、オープン フィールド グリッドとはしごテストの両方で 1 つの動物の追跡。強度のためのビデオ フィールド グリッド、トラッキング コードのしきい値を開き、グリッド試験の 3 分の期間にわたってラットの位置を追跡してパスを分析します。計算し、旅の総距離、最大速度を達成、左、右利きの回転数とラットによって交差するグリッド行の合計数の値を返します。はしごが追跡、コードを再度のしきい値の強度のためのビデオは、はしごでラットの動きを追跡し、はしごを横断するラットがかかった時間を含むリターン計算測定足数スリップの平面で行われる、はしごの段と停滞や逆戻りによる障害の発生率。けがや病気の多くのモデルを含む、アプリケーションの様々 な運動機能の解析のためここに開発変更できます | を用いることができることを想像します。
Introduction
機能や動作の運動と認知障害1,2,3の両方を評価するために多くの確立された方法があります。いくつかのより一般的に使用される方法、微細運動機能を介して足配置、ステップ、はしごテスト4、テスト総運動機能とストレスの動作を介してオープン フィールド グリッド試験5 下肢調整のテスト ,6恐怖、抑うつ、および絶望を介して強制水泳試験試験7,8または回転子の棒のための9。ただし、これらのメソッドの多くは人間研究者「スコア」動物またはそのパフォーマンスを主観的判断に依存します。人間の主観的な評価の必要性は研究10研究バイアスの意図的または意図しない影響のための機会を提示し同様遅い世代とにデータを分析することができます。データのさらに、主観的な評価はまた、物忘れ、貧しい人々 の動機、不適切なトレーニング、または過失11で不正確なデータ表現のリスクを生じます。
我々 は最近、オープン フィールド グリッド試験とラット皮質内微小電極12,13注入はしごテストの両方の使用を報告しています。ためにこれらの研究の調査結果の目新しさは、我々 はすぐにそれらを採用始めたと研究室では、多くの進行中の研究で追加機能テストします。主観的な評価、分析のスループットを改善するために数の増加から生じる意図しない人間生成変動を見越して、行動テストのスコア、コンピューターによる自動化されたプログラムを作成に着手しましたエラーの可能性を大幅に制限します。
ここでは、変更できます | の開発について報告する.変更できます | は総体および良い運動機能の指標として、オープン フィールド グリッド試験とテストのはしごをそれぞれスコアをコンピューター分析を使用します。結果は、負傷又は疾病モデルに関係なく、傷病によって引き起こされる可能な運動機能欠損を明らかにする使用ことができます。分析コードは、行動試験装置または運動機能のさまざまなメトリックを獲得するための変更に合わせることが。したがって、弊社は利用目的または他の所で現在用いられるものの用途を超えて、多くのアプリケーションでは、変更できます | を実装できます。
オープン フィールド グリッドとラダーのテストがビデオ録画を必要とすることに注意してください。したがって、[1080 p, 最小の 15 フレーム/秒 (fps)] ビデオ カメラ、ノート パソコン、ビデオ データを格納するルーム各テストが必要になります。両方のテスト フレームで見られる全体の装置を可能にする、中心位置にカメラを配置します。それがテスト中に移動しないように、三脚や足場の上にカメラを固定します。可能な限りテスト装置の端と平行に近いビデオ フレームの端を維持します。必ず同じ人員をすべてのテスト完了、部屋は温度制御システムによる明るいです。部屋に最小限の変更で、テストのコース全体ですべての動物の同じ部屋を使用します。穀物やバナナ チップの動作テストを完了する動物を奨励する良い報酬を確認します。
Protocol
Representative Results
Discussion
強力な分析を確保するためのプロトコルの最も重要な部分は、一貫した撮影です。プロトコルの最初のセクションで説明したようによく点灯して撮影が正しい位置でビデオが、システムは正確な分析を行うことになります。正確で簡単な任意の画像処理の問題と同様、前処理での作業後の処理になります。そのため、装置と動物は、テスト中に明るい任意の影やフレームに他の動きは最小限?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究は、レビュー賞によって支えられた # B1495 R (ジェフリー ・ r ・ Capadona) に、科学者およびエンジニア (PECASE) (ジェフリー ・ r ・ Capadona) に退役軍人庁リハビリテーションのアメリカ合衆国の部門の大統領早いキャリア賞研究・開発サービス。さらに、この作品は、ピア レビュー医療研究プログラムを通じて賞号下健康担当アシスタント長官の防衛のオフィスによって部分で支えられましたW81XWH-15-1-0608。著者は、その研究資金援助のソースを認めます。内容は、アメリカ合衆国退役軍人局やアメリカ合衆国政府の見解を表していません。著者らは、設計および齧歯動物の行動プロトコルをテストに彼の指導のため CWRU 齧歯動物の動作コア博之荒川を感謝したいです。著者も感謝したいジェームズ ・ ドレイクとケビン タルボット CWRU 機械科・航空宇宙工学から設計および製造齧歯動物のラダーのテストで彼らの助けのため。
Materials
| Sprague Dawley rats, male, 201-225g | Charles River | CD | |
| Webcam HD Pro c920 | Logitec | 960-000764 | |
| Excel | Microsoft | N/A | |
| Matalb 2017a, Computer Vision System Toolbox | Mathworks | N/A | |
| Open field grid test | Made in-house at Case Western Reserve University | N/A | |
| Ladder test | Made in-house at Case Western Reserve University | N/A |
Referências
- Beery, A. K., Kaufer, D. Stress, social behavior, and resilience: insights from rodents. Neurobiology of Stress. 1, 116-127 (2015).
- Crawley, J. N. Behavioral phenotyping of rodents. Comparative Medicine. 53, 140-146 (2003).
- Wolf, A., Bauer, B., Abner, E. L., Ashkenazy-Frolinger, T., Hartz, A. M. A Comprehensive Behavioral Test Battery to Assess Learning and Memory in 129S6/Tg2576 Mice. PLoS One. 11, 0147733 (2016).
- Metz, G. A., Whishaw, I. Q. Cortical and subcortical lesions impair skilled walking in the ladder rung walking test: a new task to evaluate fore- and hindlimb stepping, placing, and co-ordination. Journal of Neuroscience Methods. 115, 169-179 (2002).
- Bailey, K. R., Crawley, J. N., Buccafusco, J. J. Anxiety-Related Behaviors in Mice. Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. , (2009).
- Prut, L., Belzung, C. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review. European Journal of Pharmacology. 463, 3-33 (2003).
- Porsolt, R. D., Bertin, A., Jalfre, M. Behavioral despair in mice: a primary screening test for antidepressants. Archives Internationales de Pharmacodynamie et de Thérapie. 229, 327-336 (1977).
- Porsolt, R. D., Brossard, G., Hautbois, C., Roux, S. Rodent models of depression: forced swimming and tail suspension behavioral despair tests in rats and mice. Current Protocols in Neuroscience. , 10 (2001).
- Dunham, N. W., Miya, T. S. A note on a simple apparatus for detecting neurological deficit in rats and mice. Journal of the American Pharmaceutical Association. 46, 208-209 (1957).
- Forstmeier, W., Wagenmakers, E. J., Parker, T. H. Detecting and avoiding likely false-positive findings – a practical guide. Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society. 92, 1941-1968 (2017).
- Reason, J. Human error: models and management. The Western Journal of Medicine. 172, 393-396 (2000).
- Goss-Varley, M. Rodent Behavioral Testing to Assess Functional Deficits Caused by Microelectrode Implantation in the Rat Motor Cortex. Journal of Visualized Experiments. , (2018).
- Goss-Varley, M., et al. Microelectrode implantation in motor cortex causes fine motor deficit: Implications on potential considerations to Brain Computer Interfacing and Human Augmentation. Scientific Reports. 7, 15254 (2017).
- Metz, G. A., Whishaw, I. Q. The ladder rung walking task: a scoring system and its practical application. Journal of Visual Experiments. (28), e1204 (2009).
- Chesler, E. J., Wilson, S. G., Lariviere, W. R., Rodriguez-Zas, S. L., Mogil, J. S. Influences of laboratory environment on behavior. Nature Neuroscience. 5, 1101-1102 (2002).
- Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment. Science. 284, 1670-1672 (1999).
- Richter, S. H., Garner, J. P., Auer, C., Kunert, J., Wurbel, H. Systematic variation improves reproducibility of animal experiments. Nature Methods. 7, 167-168 (2010).
