Name: الحاسوب خلق المحفزات الحيوان النموذجي (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-07-29T00:00:00.000+00:00
Duration: 26 min 43 s
Description: اكتشف كيفية إنشاء محفزات حاسوبية لدراسة سلوك الحيوانات باستخدام تنين جاكي كنموذج. تُظهر هذه الطريقة فعالية الرسوم المتحركة في البحث العلمي وتُحسّن فهم التواصل البصري.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

وأود أن أشكر دانيال فان Dyk من مركز لدراسة سلوك الحيوان التكاملية (CISAB) للحصول على مساعدة كبيرة في تصميم نموذج والحصول على الفيديو الأرشيفية. قدم كريستوفر ايفانز (CISAB) الدعم التقني ، ودانيال وارنر (جامعة سيدني) قدمت نموذجا taxidermic ، وريتشارد بيترز (الجامعة الوطنية الاسترالية) قدمت ملامح التصميم في وقت مبكر.

تصميم الرسوم المتحركة تفحص وجوه اكتساب سحلية taxidermic. تفحص النموذج مع 9i - VI كونيكا مينولتا. وتنتج كائن 3D (*. OBJ LWO *. والملفات) في المضلع عيون واحد من 50000 المضلعات. الخفيفه ® v8.3 اثنين من البرامج المستخدمة للرسوم المتحركة 3D : مصمم نماذج وتخطيط. الخفيفه مصمم نماذج وتصاميم ® بالتلاعب في الكائن. الخفيفه برنامج تخطيط ® يخلق مشاهد الرسوم المتحركة. مصمم نماذج ® الخفيفه والتخطيط لها ثلاثة أبعاد لتحديد المواقع ، والتوجيه ، والتناوب : عنوان (Y) ، الملعب (X) ، وبنك (Z). الملمس اقتناء صورة سحلية حية باستخدام 12.8 ميغابيكسل كانون EOS 5D كاميرا رقمية من زاويتين (الأمامية والمتعامدة) ، وثلاث وظائف (أمامي ، متعامد ، بطني وظهري) ، وثلاث مناطق الجسم أجزاء (الرأس والجسم ، والذيل ، وأطرافه) أكثر من ورقة بيضاء من الورق لتكون بيضاء اللون متوازنة للموحدة. فتيل الصور معا في ® أدوبي فوتوشوب 3.0 عناصر ®. إنشاء خريطة للأشعة فوق البنفسجية في أطلس الخفيفه ® مصمم نماذج. الخريطة الأشعة فوق البنفسجية فواصل الكائن في سلاسل لربط المضلعات. التقاط صورة JPEG من الأشعة فوق البنفسجية خريطة أطلس مع المسكة V1.2 لخلق صورة JPEG منفصلة. يسجي باعتبارها طبقة الخلفية إلى أدوبي ® فوتوشوب ® عناصر 3.0. في مصمم نماذج ® الخفيفه والمضلعات تسليط الضوء على الخريطة أطلس للأشعة فوق البنفسجية لتحديد مجالات معينة على سحلية. المساحة المحصولية ويطغى على خلفية JPEG الأطلس خريطة الأشعة فوق البنفسجية. عندما تكون جميع الطبقات شظايا الفوتوغرافية على الخريطة في أطلس JPEG الأشعة فوق البنفسجية ، إزالة الخلفية وإنشاء ملف TIFF واحد. استيراد ملف TIFF في الخفيفه ® مصمم نماذج وتعيين إحداثيات الأشعة فوق البنفسجية. زرع عظام وSkelegons في الخفيفه مصمم نماذج ® ، تم تصميمها وskelegons الراسخة. تصرفت Skelegons كعناصر نائبة للعظام. إنشاء 61 العظام. إنشاء skelegons لتقليد عدد من الفقرات في جاكي التنين ، مع واحد skelegon كبيرة تستخدم لمحاكاة الرأس. إنشاء عمود الفقري الظاهري من الرقبة وصولا الى نهاية الذيل. صهر الأمامية ، والتي تتكون من أربع skelegons لكل منهما ، العمود الفقري. عندما يتم إنشاء كافة skelegons ، أرسل إلى الكائن بأكمله الخفيفه ® تخطيط ، حيث يتم skelegons تتحول الى عظام. إضافة تظليل الوزن خرائط الوزن مستقلة لديها مجموعة قيمة من -100 ٪ إلى +100 ٪ بالتساوي لتوزيع الحركة. عينت أطرافه ، والذيل ، والرأس مع الموجب (+) القيم خريطة الوزن. تعطي الجسم سلبي (--) خريطة وزن القيمة. لقطة فيديو من التحفيز المحفوظات وأظهرت لقطات أرشيفية سحلية سوني ميني دي في استخدام الفيديو الرقمي لاعب مسجل PAL على جهاز سوني لعلامة Trinitron سحلية حية عقد في ضميمتها (لاقتناء الفيديو الأولي ، واورد انظر ايفانز ، 2002 ؛ اورد ، بيترز ، إيفانز ، وتايلور ، 2002 ؛ فان Dyk وإيفانز ، 2007). وسجلت ردود السحالي باستخدام كاميرا كانون الرقمية (MV650i) وضعت على ما يقرب من متر من العلبة. تم تحجيم حجم سحلية لحجم ممثل جثم على شاشة العرض. تصدير والفردية صور JPEG متسلسلة في أبل كويك تايم ™ v7.0. Rotoscoping المتماثل لخطة التحفيز &#39;Rotoscoping&quot; هي تقنية حيث يتم فرضه الحركة الكائن الإطار حسب الإطار في المقدمة من تسلسل الخلفية (Gatsey ، ميدلتون ، جينكينز ، وشوبين ، 1999). ترسل الرسوم المتحركة لالخفيفه ® تخطيط ، حيث يمكن التحكم في الضوء ، الكاميرا ، وجوه ، وخصائص الخلفية للمسرح. تحديد أنماط من المحركات الفيديو الرقمية الأرشيفية والتصدير تسلسل الصور (JPEG) باستخدام أبل كويك تايم بلاير ™ 7.0. يجب أن يكون الكائن في طريقة الكاميرا. استيراد JPEG الأولى في تسلسل الصور في الخلفية. التلاعب الكائن باستخدام العظام وركب في الوضع الحالي الذي يعكس صورة الخلفية. كل الإطار هو أن يكون &quot;keyframed ، بحيث يتم حفظ موضع الكائن. استبدال صورة الخلفية مع صورة على التوالي المقبل والتلاعب الكائن في موضع جديد. كرر العملية حتى يتم الانتهاء من تسلسل. جعل تسلسل لإتمام يتم تقديم مقاطع تسلسل كبيرة أو تجهيز الدفعات باستخدام تجعل المزارع قائد v2.9. تقدم مزرعة قائد (RFC) وصلات تصل الحواسيب لإنتاج سلسلة من المعالجات للمساعدة في تقديم أسرع. استخدمت أربع أبل ماك G5 المزدوج المعالجات (ثمانية المواضيع) لتوزيع تقديم ، وبالتالي تقليل الوقت اللازم لأربع ساعات. وقد حافظت كل متواليات في PAL - DV قياسية (720 بكسل القرار 576 ين ؛ 05:01 ضغط ، والقرار 575 خطوط أفقية ، و 25 إطارات S - 1).

<ol><li>Gatesy, S. M., Middleton, K. M., Jenkins, F. A., Shubin, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+preservation+of+foot+movements+in+Triassic+theropod+dinosaurs%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional preservation of foot movements in Triassic theropod dinosaurs.</a> Nature. 399, 141-144 (1999).</li>
<li>Newtek, Inc, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lightwave+%5B8%5D+Reference+Manual%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Lightwave [8] Reference Manual.</a> , Newtek, Inc. San Antonio, Texas. (2004).</li>
<li>Ord, T. J., Evans, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interactive+video+playback+and+opponent+assessment+in+lizards%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Process%22%5BJournal%5D)">Interactive video playback and opponent assessment in lizards.</a> Behav. Process. 59, 55-65 (2002).</li>
<li>Ord, T. J., Peters, R. A., Evans, C. S., Taylor, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+video+playback+and+visual+communication+in+lizards%5BTitle%5D)+AND+%22Anim.+Behav%22%5BJournal%5D)">Digital video playback and visual communication in lizards.</a> Anim. Behav. 63, 879-890 (2002).</li>
<li>Rosenthal, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+considerations+and+techniques+for+constructing+video+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Ethol%22%5BJournal%5D)">Design considerations and techniques for constructing video stimuli.</a> Acta Ethol. 3, 49-54 (2000).</li>
<li>Van Dyk, D. A., Evans, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Familiar-unfamiliar+discrimination+based+on+visual+cues+in+the+Jacky+dragon%2C+Amphibolurus+muricatus%5BTitle%5D)+AND+%22Anim.+Behav%22%5BJournal%5D)">Familiar-unfamiliar discrimination based on visual cues in the Jacky dragon, Amphibolurus muricatus.</a> Anim. Behav. 74, 33-44 (2007).</li>
</ol>

وأيد التمويل من قبل جائزة CISAB عليا وقسم علم النفس من جامعة ماكواري ، ومجلس البحوث الأسترالية. وقد أجريت بحوث وفقا للمبادئ التوجيهية الأخلاقية في جامعة ماكواري جنة الأخلاقيات الحيوانية (2003/014) ، ونيو ساوث ويلز الحدائق الوطنية والحياة البرية (S11024).

الحاسوب ولدت الصور المتحركة على نحو متزايد أداة شعبية للتحقيق فيها الأسئلة فيما يتعلق بالاتصالات في سلوك الحيوانات. باستخدام تقنيات الرسوم المتحركة ، يمكن للباحثين التركيز على جوانب محددة من تصميم الإشارات ، والتلاعب الميزات التي كانت في السابق غير قادر على أن يكون التحقيق بسبب التكنولوجيا محدودة. على الرغم من الحيوانات التقليدية ونظم لقاءات لا تزال تثبت المبادئ النظرية ، وتقنيات الرسوم المتحركة الآن توفير أداة متطورة لدراسة التفاعلات أكثر تفصيلا.

<table><tbody><tr><td>New Item</td><td>كاميرا رقمية</td><td>Konica Minolta Holdings, Inc.</td><td>VI-9i</td><td>تُستخدم للحصول على شبكة ثلاثية الأبعاد (تم تنفيذها بواسطة New Dawn&amp;#174; - Bexley North, NSW Australia) </td></tr><tr><td>Lightwave&amp;#174; 3D</td><td>برنامج حاسوبي</td><td>NewTek Inc.</td><td>v8.3</td><td>لإنشاء الرسوم المتحركة</td></tr><tr><td>Canon</td><td>كاميرا رقمية</td><td>Canon, inc.</td><td>EOS 5D</td><td>12.8 ميجابكسل</td></tr><tr><td>Grab</td><td>برنامج حاسوبي</td><td>Apple</td><td>v1.2</td><td>استخراج الملمس من الصور الفوتوغرافية وخريطة UV</td></tr><tr><td>Adobe&amp;#174; Photoshop&amp;#174; Elements</td><td>برنامج حاسوبي</td><td>Adobe</td><td>v3.0</td><td>استخراج الملمس من الصور الفوتوغرافية</td></tr><tr><td>Render Farm Commander</td><td>برنامج حاسوبي</td><td>Bruce Rayne&amp;#169;</td><td>v2.9</td><td>عمليات الرندرة الجماعية عبر الشبكة المحلية</td></tr><tr><td>Mac Pro</td><td>حاسوب</td><td>Apple</td><td></td><td>أربعة معالجات مزدوجة (ثماني خيوط معالجة)؛ لإنشاء ورندرة الرسوم المتحركة</td></tr><tr><td>Sony MiniDV</td><td>مسجل فيديو رقمي</td><td>Sony Corporation</td><td>GV-D300E</td><td>تشغيل المثيرات أثناء عملية اكتساب المثير</td></tr><tr><td>Sony Trintron</td><td>منظار عرض ملون</td><td>Sony Corporation</td><td>PVM-14M2A</td><td>شاشة واحدة لاكتساب المثير</td></tr><tr><td>Canon</td><td>كاميرا فيديو رقمية</td><td>Canon, inc.</td><td>MV650i</td><td>تسجيل السلوك أثناء عملية اكتساب المثير</td></tr></tbody></table>

الحاسوب خلق المحفزات الحيوان النموذجي

Computer-Generated Animal Model Stimuli

الاتصال بين الحيوانات المتنوعة والمعقدة. قد الحيوانات التواصل السمعي به ، حسي كيميائي الزلزالية ، إشارات كهربائية أو بصرية. على وجه الخصوص ، فهم القيود على تصميم إشارة بصرية للاتصالات تم من اهتمام كبير. نظمت لقاءات الأساليب التقليدية للتحقيق في التفاعلات الحيوانية استخدمت تقنيات الرصد الأساسية ، أو التلاعب المادية للالتشكل. لقد حاولت وسائل أقل تطفلا لمحاكاة conspecifics باستخدام أدوات التشغيل الخام ، مثل المرايا والصور الثابتة ، أو النماذج. اذ ان التكنولوجيا أصبحت أكثر تطورا ، برزت تشغيل الفيديو وسيلة أخرى لفحص فيها الاتصال المرئي (روزنتال ، 2000). ولكن ، لمزيد من التحرك خطوة واحدة ، وتطبيق الرسوم المتحركة كمبيوتر يسمح للباحثين الآن على وجه التحديد لعزل العناصر الحاسمة اللازمة لحصول على ردود من conspecifics الاجتماعية ، ومعالجة هذه الميزات للتحكم في التفاعلات. هنا ، يمكنني تقديم تفاصيل عن كيفية إنشاء الرسوم المتحركة باستخدام التنين جاكي كنموذج ، ولكن هذه العملية قد تكون قابلة للتكيف لأنواع أخرى. في بناء الرسوم المتحركة ، وانتخبت لاستخدام الخفيفه 3D لتغيير وجوه الصرف ، إضافة الملمس ، وتثبيت العظام ، وتوفير التظليل مقارنة الوزن التي تمنع حركة مبالغ فيها. ثم تتم مطابقة للرسوم المتحركة لتحديد الأنماط الحركية لتكرار ملامح الحركة حرجة. أخيرا ، يجب تقديم تسلسل في مقطع الفردية للعرض. على الرغم من أن هناك أساليب أخرى للتكيف ، وقد تجلى هذا أسلوب معين لتكون فعالة في استثارة ردود على حد سواء واضح والاجتماعية في مراحل التفاعلات.

الحاسوب ولدت المنبهات باستخدام التنين جاكي كنموذج.

تتسم عملية التواصل بين الحيوانات بالتنوع والتعقيد؛ حيث يمكن للحيوانات أن تتواصل باستخدام إشارات سمعية، أو زلزالية، أو كيميائية حسية، أو كهربائية، أو بصرية. في ...

Research

JoVE Journal

Biology

علم الأحياء

في هذا التقرير، نقدم نظام آلي بالكامل وتنوعا للغاية قادرة على اختبار واحد متعدد السلوكيات المعرفية وتسجيل أنشطة الخلايا العصبية للقوارض.

نظام آلي بالكامل وذات استخدامات متعددة لاختبار متعدد الوظائف المعرفية وتسجيل أنشطة الخلايا العصبية في القوارض

ووصف الإجراء لمعالجة النشاط الدماغي من الخلايا العصبية الهرمية القشرية optogenetically بينما رصد الكهربائي، مخطط كهربية العضل، وتركيز اللاكتات الدماغي. يتم تنفيذ تسجيلات تجريبية على الفئران، في حين أنها المربوطة الكابل الخضوع عفوية النوم / اعقاب دورات. يتم تجميع معدات Optogenetic في مختبرنا، ومعدات التسجيل متاح تجاريا.

في وقت واحد رسم المخ، في الوقت الحقيقي قياس تركيز اللاكتات والتلاعب Optogenetic من نشاط الخلايا العصبية في القشرة الدماغية القوارض

المصدر: Zhao, Z. et al. طريقة غازية لتنشيط التلفيف المسنن للفأر عن طريق التحفيز عالي التردد. J. Vis. Exp. (2018)يوضح هذا الفيديو بروتوكول توصيل التحفيز العميق للدماغ عالي التردد إلى التلفيف المسنن في الحصين ، مع توضيح آثاره على تنشيط الخلايا العصبية ، واللدونة المشبكية ، وتكوين الخلايا العصبية.

تحفيز عالي التردد لتعزيز تنشيط الخلايا العصبية وتكوين الخلايا العصبية في التلفيف المسنن للفأر

يوضح هذا الفيديو بروتوكولا لتعديل تذبذبات ثيتا في نموذج فأر معدل وراثيا مع قنوات أيونية حساسة للضوء في الخلايا العصبية الحاجزية الإنسية GABAergic. من خلال توصيل نبضات ضوئية إلى الحصين ، يهدف البروتوكول إلى مزامنة النشاط العصبي وتوليد تذبذبات ثيتا ، والتي يتم تسجيلها كإمكانات مجال محلي.

التلاعب الانتقائي بتذبذبات ثيتا في نموذج الماوس

يوضح هذا الفيديو عملية التحفيز المغلق في فأر باستخدام جهاز مزروع جراحيا لتسجيل النشاط العصبي. يتم تسجيل الإشارات العصبية وتحليلها أولا. ثم يتم تحميل أشكال موجة القالب ، ويتم تحديد المعلمات لتشغيل تحفيز الحلقة المغلقة.

تحفيز الحلقة المغلقة عن طريق نشاط ارتفاع الخلايا العصبية

نحن تصف بروتوكولات لتدريب الفئران للالتسجيلات الكهربية المزمنة في المهام الإدراكية مؤتمتة بالكامل على إسقاط الدور المتاهة.

الآلي المهام البصرية المعرفي للتسجيل العصبية آخر باستخدام الإسقاط الطابق المتاهة

ويصف هذا البروتوكول وسيلة لتجربة أن يفحص ما إذا كان الرسم البياني محددة وغير الرسم البياني خصائص (سمات) ذات الصلة بالاعتراف بالأرقام. الأسلوب الذي يستخدم قاعدة بيانات يقوم بتخزين قيم ميزة مختلفة من الأرقام الخاصة بكل منها تسمى (النقطة6 ، السطر n ) الأرقام.

توليد رقابة صارمة المحفزات لإجراء التجارب على الاعتراف بالشكل

يوضح هذا البروتوكول كيفيه استخدام نظام إلكتروفيزيولوجي لتحفيز الحلقة المغلقة التي تسببها أنماط نشاط الخلايا العصبية. كما يتم توفير نموذج التعليمات البرمجية Matlab التي يمكن تعديلها بسهوله لأجهزه التحفيز المختلفة.

استخدام العصبية النشاط Spiking لتحريك المحفزات حلقه مغلقه في التجارب الفسيولوجية العصبية

مع التلاعب optogenetic من مجموعات عصبية محددة أو مناطق الدماغ، يمكن تعديل السلوك مع ارتفاع دقة الزمان والمكانية في الحيوانات تتحرك بحرية. باستخدام أدوات optogenetic مختلفة في تركيبة مع الألياف البصرية المزروعة بشكل مزمن، يمكن تنفيذ مجموعة متنوعة من التشكيلات العصبية والاختبار السلوكي.

Optogenetic التلاعب بالنشاط العصبي لتعديل السلوك في الفئران تتحرك بحرية

نقدم طريقة للتحفيز الكيميائي والمتعدد الوسائط المرن وتسجيل النشاط العصبي المتزامن من العديد من ديدان Caenorhabditis elegans . تستخدم هذه الطريقة الموائع الدقيقة والأجهزة والبرامج مفتوحة المصدر وتحليل البيانات الآلي الخاضع للإشراف لتمكين قياس الظواهر العصبية مثل التكيف والتثبيط الزمني والحديث المتبادل للتحفيز.

التحفيز الآلي متعدد الوسائط والتسجيل العصبي المتزامن من كائنات صغيرة متعددة

يقدم هذا البروتوكول صندوقا سلوكيا قائما على المتحكم الدقيق لتقييم تثبيط النبضات المسبقة (PPI) عن طريق جمع بيانات التسارع من جهاز استشعار أسفل الصندوق. تقوم هذه البيانات بتقييم عجز البوابات الحسية في الفئران المعزولة اجتماعيا ، مع طريقة إضافية لمزامنة البيانات مع النشاط العصبي لتعزيز دراسات الفيزيولوجيا العصبية حول الاضطرابات السلوكية.

تطوير صندوق سلوكي لتقييم تثبيط النبضات والنشاط العصبي في النماذج الحيوانية النفسية

اكتشف كيفية إنشاء محفزات حاسوبية لدراسة سلوك الحيوانات باستخدام تنين جاكي كنموذج. تُظهر هذه الطريقة فعالية الرسوم المتحركة في البحث العلمي وتُحسّن فهم التواصل البصري.

الحاسوب خلق المحفزات الحيوان النموذجي

استكشف المزيد من الفيديوهات