مقالة منهجية

نظام تفاعلي في الوقت الحقيقي لدراسة سلوك المطاردة المواجهة في القوارض

DOI:

10.3791/68191

⸱

مايو 16, 2025

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Neurobiology, School of Basic Medicine, Army Medical University, 2School of Electrical Engineering, Chongqing University, 3Department of Biomedical Engineering and Imaging Medicine, Army Medical University, 4Guangxi Key Laboratory of Special Biomedicine & Advanced Institute for Brain and Intelligence, School of Medicine, Guangxi University

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا ، نقدم بروتوكولا لاكتشاف وتحديد سلوك المطاردة المفترسة في نموذج الفأر. توفر هذه المنصة نموذجا بحثيا جديدا لدراسة الديناميكيات والآليات العصبية لسلوك المطاردة المفترسة في الفئران وستوفر منصة موحدة لدراسة سلوك المطاردة.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتضمن سلوك المطاردة المفترسة سلسلة من العمليات الفسيولوجية المهمة ، مثل الحركة والتعلم واتخاذ القرار التي تعتبر ضرورية لنجاح في التقاط الفريسة. ومع ذلك ، هناك عدد قليل من الطرق والأنظمة لدراسة سلوك المطاردة المفترسة في المختبر ، خاصة في الفئران ، وهو نموذج ثديي شائع الاستخدام. العوامل الرئيسية التي تحد من هذا البحث هي عدم القدرة على السيطرة على الفريسة الحية (على سبيل المثال ، الصراصير) والتحدي المتمثل في مواءمة المعايير التجريبية. كان الهدف من هذه الدراسة هو تطوير منصة تفاعلية لاكتشاف وقياس سلوكيات المطاردة المفترسة في الفئران على طعم آلي. تستخدم المنصة رؤية الكمبيوتر لمراقبة المواضع النسبية للماوس والطعم الآلي في الوقت الفعلي لبرمجة أنماط حركة الطعم الآلي ، وتتحكم أشرطة التمرير التفاعلية ثنائية الأبعاد مغناطيسيا في حركة الطعم الآلي لتحقيق نظام حلقة مغلقة. الطعم الآلي قادر على التهرب من الاقتراب من الفئران الجائعة في الوقت الفعلي ، ويمكن تعديل سرعة هروبه واتجاهه لتقليد عملية المطاردة المفترسة في سياقات مختلفة. بعد فترة قصيرة من التدريب غير الخاضع للإشراف (أقل من أسبوعين) ، تمكنت الفئران من أداء مهمة الافتراس بكفاءة عالية نسبيا (أقل من 15 ثانية). من خلال تسجيل المعلمات الحركية مثل سرعة ومسارات الطعم الآلي والفئران ، تمكنا من تحديد عملية المطاردة في ظل ظروف مختلفة. في الختام ، توفر هذه الطريقة نموذجا جديدا لدراسة السلوك المفترس ويمكن استخدامها لمزيد من التحقيق في الديناميكيات والآليات العصبية لسلوك المطاردة المفترسة.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

إن مطاردة المفترسة للفريسة ليس فقط دليلا حيا على النضال من أجل البقاء ولكنه أيضا محرك رئيسي لتطور الأنواع ، والحفاظ على التوازن البيئي وتدفق الطاقة فيالطبيعة 1،2. بالنسبة للحيوانات المفترسة ، يعد نشاط مطاردة الفريسة مسعى متطورا يتضمن مجموعة متنوعة من العمليات الفسيولوجية. تشمل هذه العمليات الحالات التحفيزية التي تدفع المفترس إلى الصيد3 ، والقدرات الإدراكية التي تسمح له باكتشاف الفريسة وتتبعها4،5،6 ، وقدرات اتخاذ القرار التي تملي مسار الصيد7

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم توفير الفئران البالغة C57BL / 6J (ذكور ، تتراوح أعمارهم بين 6 و 8 أسابيع) من قبل مركز مختبر الجامعة الطبية للجيش. يتم تنفيذ جميع الإجراءات التجريبية وفقا للإرشادات المؤسسية لرعاية وتمت الموافقة عليها من قبل لجنة رعاية واستخدامه في الجامعة الطبية للجيش (رقم 10). AMUWEC20210251). يتم إيواء الفئران في ظروف يتم التحكم في درجة حرارتها (22-25 درجة مئوية) مع دورة إضاءة / ظلام عكسية مدتها 12 ساعة (الأضواء من الساعة 20:00 إلى 8:00) وحرية الوصول إلى الطعام والماء.

1. إعداد الأجهزة لمنصة تفاعلية في الوقت الفعلي

  1. قم بتركيب كاميرا ويب على عارضة فوق المنصة بأكملها لمراقبة مواضع الماوس والط....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

للهروب من مفترس ، غالبا ما تستخدم الفريسة استراتيجيات هروب مرنة ومتغيرة ، مثل تغيير سرعات الهروب أو الفرار في اتجاهات غير متوقعة21،22،23. في هذه الدراسة ، يتم التحكم في نمط حركة الطعم الآلي بمرونة في السرعة والاتجاه حتى نتمكن من تغيير اتجاه الهروب وكذلك سرعة الطعم الآلي لمحاكاة مهمة الافتراس في ظل ظروف مختلفة ، على التوالي.

أولا ، اختبرنا موثوقية عناصر التحكم في المنصة ، وسرعة الهروب قابلة للتعديل في .......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في هذا البروتوكول ، لتحقيق التحكم في الوقت الفعلي بزمن انتقال منخفض للنظام ، نستخدم OpnenCV ، وهي مكتبة رؤية حاسوبية خفيفة الوزن وفعالة ، ونموذج ألوان لتحديد مواضع الفئران وشيك الروبوت. يتطلب ذلك أن تكون الإضاءة في الساحة مستقرة نسبيا وأن يتم تجنب الظلال في الساحة قدر الإمكان لتجنب التدخل في اكتشاف الفئران السوداء. للحصول على اكتشاف كفاف مستقر نسبيا ، نلتقط نطاقات ألوان الفئران باستخدام الأفخاخ الروبوتية في عدة مواقع في الحقل قبل بدء التجربة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تغيير نطاقات ألوان ال.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هذه الدراسة مدعومة من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين إلى YZ (32171001 ، 32371050).

....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
اسطوانة أكريليكSENTAIPMMAالقطر 800 مم
ارتفاع 300 مم
سمك 8 مم
طاولة مضادة للاهتزازVEOOحسب الطلبالطول 1500 مم
العرض 1500 مم
ارتفاع 750 مم
الكاميراJIERUIWEITONGHF868SSحجم البكسل 3 & micro ؛ م & حاد; 3 ومايكرو. م
480 بكسل: 120 إطارا في الثانية
إطار دعم الكاميراRUITUمخصص الحدالأقصى للعرض 3300 مم
أقصى ارتفاع 2600 مم
لوحة الدوائرWXRKDZمخصصالطول 60 مم
العرض 40 مم
تباعد الثقب 2.54 مم
الكمبيوترDELLPrecision 5820 برجInter (R) Xeon (R) W-2155 وحدة المعالجة المركزية
NVIDIA GeForce RTX 2080Ti
DuPont LineTELESKYصنع حسب الطلب30 سم
الكريات الغذائيةBio-serveF0759520 ملغ
إطار دعم المنصةHENGDONGOB3030الطول 1600 مم
الارتفاع 900 مم
العرض 800 مم
مصدر الطاقة المنظمZHAOXINPS-3005Dجهد الإخراج: 0-30 فولت
تيار الإخراج: 0-3 أ
كتلة مغناطيسية مستديرةYPEYPE-230213-5قطر 40 مم
سمك 10 مم
محرك سيرفوFEREMEFCS860P0.1 كيلو واط -5.5 كيلو واط
SVPWM
220 فولت تيار متردد + 10٪
~ -15٪
RS-485
سكة منزلقةJUXIANGJX45طول 1000 مم
عرض 1000 مم
أكريليك مربعةSENTAIPMMAالطول 800 مم
العرض 800 مم
سمك 10 مم
مربع كتلة مغناطيسيةRUITONGN35طول 100 مم
العرض 50 مم
سمك 20 مم
Stm32ZHENGDIANYUANZIF103STM32F103ZET6
72 ميجاهرتز
ترانزستورساعة SemtechC1185362N2222A ، NPN
سائق لوحة

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Gregr, E. J., et al. Cascading social-ecological costs and benefits triggered by a recovering keystone predator. Science. 368 (6496), 1243-1247 (2020).
  2. Brown, J. S., Vincent, T. L. Organization of predator-prey communities as an evolutionary game. Evolu....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Predatory PursuitRodent BehaviorReal Time TrackingRobotic BaitComputer VisionPursuit LearningClosed Loop SystemOptogeneticsElectrophysiologyBrain Imaging

مقالات ذات صلة