تم إجراء الإجراءات المتعلقة بالحيوانات وفقا لقوانين الولايات المتحدة ولوائح وزارة الزراعة. أجريت جميع التجارب على وفقا للبروتوكولات المعتمدة من قبل لجنة والرعاية والاستخدام التابعة للمعهد الوطني للعيون في المعاهد الوطنية للصحة. تم شراء السناجب الأرضية المكونة من 13 مبطرا من الذكور والإناث (الذين تتراوح أعمارهم بين 6 و 8 أشهر) المستخدمة في هذه الدراسة من مستعمرة السنجاب بجامعة ويسكونسن. تم تربية الفئران (rd10: 1 شهر ، CX3CR1GFP /+: 6.5 أشهر) المستخدمة في هذه الدراسة في منشأتنا الحيوانية. تم اختيار وأقفاصها بشكل عشوائي وتوزيعها على مجموعات تجريبية.
1. إعداد منصة النموذج الأولي ونفق المناولة المعدل
ملاحظة: تستخدم المنصات المسطحة المستديرة بشكل شائع في الأنظمة المصممة لقياس الاستجابة الحركيةالضوئية 13. ومع ذلك ، غالبا ما تكافح نماذج القوارض مفرطة النشاط ، مثل السناجب ، للحفاظ على الاستقرار على هذه المنصات. يوفر هذا التصميم مساحة شبه مغلقة ، مما يساعد على التعود بسرعة ويقلل من السلوكيات الشبيهة بالقلق. يعزز هذا التحسن قدرة على التركيز ويقلل من حالات عدم التوازن أو السقوط أثناء التسجيلات.
- في برنامج رسم CAD (على سبيل المثال ، OpenSCAD أو FreeCAD) ، قم بتصميم النظام الأساسي (الرمادي) والعلبة (الحمراء) كما هو موضح في الشكل 1.
- تأكد من الحفاظ على الأبعاد الرئيسية لمنصة السنجاب كطول وعرض (طول × عرض): 129 مم × 81 مم ، السماكة: 7 مم ، وارتفاع الجدار الذي يمتد حول المحيط: 8 مم. استخدم ملف المستند القياسي المجاني ل CAD المقدم للنموذج الأولي الأساسي (السنجاب) المستخدم في دراسة إثبات المفهوم هذه (ملف الترميز التكميلي 1).
- تأكد من الحفاظ على الأبعاد الرئيسية للحاوية العلوية القابلة للإزالة (من أعلى إلى أسفل) مثل الطول (119.5 سم) والعرض (76.2 سم) وارتفاع الجوانب (50.8 مم) وسمك الجزء (3 مم). استخدم ملف المستند القياسي المجاني CAD المقدم لتكرار العلبة العلوية القابلة للإزالة (السنجاب) المستخدمة في دراسة إثبات المفهوم هذه (ملف الترميز التكميلي 2).
- اضبط قطر الفتحة في قاعدة المنصة حسب الحاجة لتناسب قاعدة التمثال المستخدمة لرفع المنصة. القطر في الصورة 40 ملم.
- اطبع المنصة باستخدام خيوط بيضاء غير شفافة. يوفر هذا أقصى تباين للكاميرا ، مما يمكن برنامج التتبع من اكتشاف محيط بشكل صحيح على المنصة.
- اطبع العلبة العلوية القابلة للإزالة بخيوط داكنة غير شفافة (على سبيل المثال، أحمر). يوفر هذا إحساسا بالمأوى للقوارض ، مما يسهل توجيهها إلى النفق قبل رفعها ونقلها إلى الساحة.
- اطلب من الميكانيكي قطع الأنبوب المربع الشفاف المبثوق من الأكريليك باستخدام منشار طاولة بحيث يكون طول الطرف الطويل ~ 101.6 مم. تأكد من استخدام ارتداء العين الواقي وعصا الدفع لتوجيه الأكريليك عبر الشفرة مع الحفاظ على يديك في مأمن من الإصابة المحتملة.
- باستخدام منشار الطاولة أو أداة دوارة محمولة باليد مزودة بعجلة قطع كاشطة ، قم بإزالة أحد الوجوه المستطيلة الطويلة. يؤدي ذلك إلى إنشاء قمة مفتوحة ستتمتع من خلالها الكاميرا المثبتة أعلاه برؤية خالية من العوائق لموضع وحركات رأسه.
- نظف جميع الحواف بملف يدوي أو ورق صنفرة. قم بتجميع نفق المناولة المعدل باستخدام أنبوب مربع شفاف مقذوف من الأكريليك مقطوع إلى الطول باستخدام العلبة العلوية القابلة للإزالة المطبوعة ثلاثية الأبعاد عن طريق وضع العلبة أعلى الوجه المفتوح.
2. إعداد ساحة OMR
- قم بتطهير المنصة ومجموعة حاوية الأنبوب المربع بمنظف / مطهر قبل وبينها لإزالة الإشارات الشمية غير المرغوب فيها.
ملاحظة: بينما تستخدم القفازات الجلدية للتعامل مع وتلامسها بشكل مباشر ، إلا أنها لا يتم ارتداؤها أثناء التسجيلات ولا تسبب أي آثار مربكة دائمة أو ملحوظة.
- قم بتمزيق قطعة صغيرة من المناديل الورقية بقياس 50 مم × 50 مم تقريبا وقم بطيها لتغطية السطح العلوي لقاعدة التمثال. ضع المنصة المطبوعة ثلاثية الأبعاد على قاعدة التمثال (ارتفاع 14 بوصة) مع وضع قطعة المنشفة الورقية في مكانها.
ملاحظة: تقوم الورقة بضبط ملاءمة الضغط على المنصة ، وتمنع الحركة غير المقصودة ، وتوفر خلفية بيضاء موحدة للتصوير (إذا لم يكن سطح قاعدة التمثال أبيض) ، وتعمل كطبقة ماصة في حالة تبول أثناء التسجيل ، مما يمنع المنصة من أن تصبح زلقة.
- ارتداء قفازات العمل الجلدية ، قم بتوجيه برفق إلى مجموعة حاوية الأنبوب المربع.
- انقل إلى الساحة عن طريق وضع مجموعة العلبة على المنصة (الشكل 1J).
- افصل العلبة العلوية القابلة للإزالة بعناية ، تاركا في الأنبوب المربع الشفاف المبثوق من الأكريليك على المنصة. أغلق باب نظام OMR
3. إعداد معلمات برنامج OMR
ملاحظة: يستخدم نظام OMR المصور كاميرا صناعية صغيرة الحجم تتميز بمستشعر CMOS مقاس 1/3 بوصة حساس للأشعة تحت الحمراء مع غالق عالمي بمعدل 25 إطارا في الثانية (fps). تم تجهيز الكاميرا بعدسة بزاوية عريضة F1.6 ، مما يتيح رؤية كاملة من أعلى إلى أسفل للساحة. كشفت اختبارات حدة البصر الأولية التي أجريت على السناجب باستخدام إعداد التباين القياسي بنسبة 100٪ أن حدة البصر للسناجب تجاوزت حدود دقة الأجهزة. تتميز شاشات التبديل داخل الشاشة مقاس 23.8 بوصة عالية الدقة المستخدمة في الإعداد بدقة تبلغ 1920 بكسل فقط ، وبالتالي فإن البرنامج مشفر بشكل ثابت بحد أقصى للتردد المكاني يبلغ 2 cyc / °. للمقارنة ، تبلغ حدة البصر للفئران C57Bl / 6 حوالي 0.3-0.5 cyc / °. عند 2 cyc / ° ، يبلغ متوسط عرض كل شريط 5.3 بكسل. مع سرعة دوران تبلغ 12 درجة / ثانية ومعدل إطارات يبلغ 60 إطارا في الثانية ، يتغير النمط بمقدار 0.2 درجة لكل إطار ، أي ما يعادل 4.2 بكسل لكل إطار ، بافتراض سرعة بكسل موحدة. عند الترددات المكانية القريبة من 2 cyc / ° ، يقترب نمط الشريط من حد الدقة حيث قد يحدث التعرج ، مما يتسبب في ظهور النمط كما لو كان يتحرك للخلف. لمنع هذه القطعة الأثرية ، يتم ترميز البرنامج بشكل ثابت لتحديد التردد المكاني عند 2 cyc / °.
وهكذا ، بالنسبة للسناجب ، ابتكرنا بروتوكولا حيث نجري اختبار الحدة ولكن بتباين أقل بكثير. اخترنا إعداد تباين (12.78٪) حيث لم تتمكن السناجب من رؤية النمط المخطط عند دورتين / درجة.
- في لوحة الفيديو المباشر ، تأكد من أن يتكيف جيدا مع البيئة الجديدة ويبدأ في التحرك بشكل أقل ويهدأ.
- عند 2 cyc / ° ، يبلغ متوسط عرض كل شريط 5.3 بكسل. اضبط سرعة الدوران على 12 درجة / ثانية ومعدل إطارات 60 إطارا في الثانية ؛ يتحول النمط بمقدار 0.2 درجة لكل إطار، أي ما يعادل 4.2 بكسل لكل إطار، بافتراض سرعة بكسل موحدة. اضبط الترددات المكانية بالقرب من 2 cyc / ° بحيث يقترب نمط الشريط من حد الدقة حيث قد يحدث التعرج ، مما يتسبب في ظهور النمط كما لو كان يتحرك للخلف. لمنع هذه القطعة الأثرية ، قم بترميز البرنامج الثابت لوضع حد أقصى للتردد المكاني عند 2 cyc / °.
ملاحظة: بالنسبة للسناجب ، ابتكرنا بروتوكولا نجري فيه اختبار الحدة ولكن بتباين أقل بكثير. اخترنا إعداد تباين (12.78٪) حيث لم تتمكن السناجب من رؤية النمط المخطط عند دورتين / درجة.
- قم بتنزيل ملف الترميز التكميلي 3. افتح برنامج OptoDrum.
- ضمن علامة التبويب الإعدادات ، انقر فوق إعدادات الاستيراد. قم بتحميل ملف الترميز التكميلي 3.
- ضمن علامة التبويب الإعدادات، اضبط إزاحة عتبة الخلفية على 17، والحد الأدنى لحجم [بكسل] إلى 30، والحد الأقصى لعرض الذيل [٪ من الحجم] إلى 1.
- ضمن إعدادات الكاميرا، اترك عكس الفيديو والتحكم اليدوي في الكاميرا دون تحديد وإيقاف تشغيل ضوء الأشعة تحت الحمراء.
- قم بتوسيع موضع وحجم منطقة الاهتمام للتتبع لاستيعاب السنجاب إذا كان يميل خارج فتحة الأنبوب. القيم المقترحة هي الموضع: X: 359 ، Y: 237 ، الحجم: X: 570 ، Y: 455. لا تقم بتمديد عائد الاستثمار على شاشة المحفزات ، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى إيجابيات خاطئة.
- حدد تكوين الجلسة من اللوحة العلوية (الشكل 2 أ).
- بالنسبة للدرج ، قم بتعيين الحدة المكانية المقدرة على النحو التالي. ضبط الحدة المتوقعة على 1.800 cyc/° (648 دورة); ضبط دقة التحفيز المثلى على 0.5 CYC / ° (180 دورة) ؛ اضبط دقة القياس على 0.100 CYC/° (36 دورة).
- بالنسبة للدرج ، حدد عدد التأكيدات المطلوبة على النحو التالي. تعيين للمحاكمات الفاشلة إلى 3; تعيين للتجارب الناجحة إلى 2.
ملاحظة: يمكن زيادة عدد التجارب الناجحة لزيادة الحد من حدوث التأكيدات الإيجابية الكاذبة. ومع ذلك ، مع استخدام هذه المنصة ونفق المناولة المعدل ، يظل معدل الخطأ منخفضا بشكل مقبول. ويرجع ذلك في المقام الأول إلى السكون النسبي للسناجب وقلة حركات الرأس الدورانية بصرف النظر عن تلك التي تسببها المحفزات التي يتم استثارتها بصريا.
- تحت علامة التبويب الدرج (الشكل 2 ب) ، اضبط منع التعويج على العرض إلى 3 بكسل واترك الجيوب الأنفية دون تحديد.
- بالنسبة لمعايير الاختبار ، قم بقفل التباين عند 12.78٪ وقفل سرعة الدوران عند 12 درجة / ثانية.
ملاحظة: عند إعداد التباين بنسبة 12.78٪ ، تقتصر الحدة المكانية للسناجب على حوالي 1.5-1.8 cyc / °. لم يعد هذا التكوين يتجاوز الحد الأقصى لإعدادات الأجهزة ، بل يتيح تقييم الحدة المكانية استجابة للمرض أو الإصابة.
- بمجرد قفل اثنين من المعلمات الثلاثة، سيصبح خيار الضبط التلقائي للمعلمات نشطا (لم يعد باللون الرمادي). حدد المربع بجوار التعيين التلقائي للمعلمات.
- اضبط اتجاه الدوران بناء على ما إذا كان من المتوقع أن يكون ضعف البصر في إحدى العينين أو كلتيهما. لاحظ أنه بالنسبة لكل عين ، فإن الحركة فقط في الاتجاه الصدغي إلى الأنف تثير التتبع. وبالتالي ، قم بتقييم إصابة العين اليسرى باستخدام التحفيز في اتجاه عقارب الساعة (CW) ، حيث من المتوقع أن يؤدي التحفيز عكس اتجاه عقارب الساعة (CCW) إلى استجابات طبيعية. بالنسبة للتنكس أو الإصابة المتوقعة في كلتا العينين ، يمكن استخدام دوران المنبه في كلا الاتجاهين.
- انقر فوق بدء الإصدار التجريبي لبدء عرض التحفيز. ستبدأ الكاميرا أعلاه في تسجيل وتتبع حركات رأس. أثناء تقديم الحافز ، انقر فوق علامة التبويب التحليل لعرض معلمات السرعات الزاوية (دوران الرأس) وجودة المسار والنتيجة. في نهاية كل عرض تقديمي للتحفيز ، سيحدد البرنامج تلقائيا ما إذا كان سيتقدم (يشار إليه بعلامة الاختيار الخضراء) إلى Cyc / ° التالي ، أو يكرر التجربة ، أو يقلل Cyc / ° (يشار إليه بعلامة X الحمراء).
- أثناء التسجيل، إذا قام برنامج التتبع بقلب علامات الأنف (الحمراء) والذيل (الأخضر) بشكل غير صحيح، فاضغط على Ctrl على لوحة المفاتيح للسماح بالتجاوز اليدوي لتصحيح اتجاه الرأس والذيل.
- إذا سقط من المنصة ، فأوقف التجربة مؤقتا بالضغط على إيقاف التقييم مؤقتا أو النقر فوق مفتاح المسافة. قم بإزالة نفق المناولة من المنصة واستخدمه مع الغطاء للتعامل الآمن مع لوضعه مرة أخرى على المنصة. بمجرد أن يصبح جاهزا ، انقر فوق استئناف التقييم لمتابعة التجربة.
- بمجرد اكتمال جميع التجارب ، انقر فوق علامة التبويب الملخص لإظهار التجارب الناجحة باللون الأخضر والتجارب غير الناجحة باللون الأحمر. تشير التجربة المحاطة بدائرة خضراء إلى عتبة حدة البصر للسنجاب باستخدام تباين 12.78٪. أعد بعناية إلى قفص منزله.