نظام لتتبع ديناميات سلوك التفضيل الاجتماعي في القوارض الصغيرة
November 21st, 2019
وصف هنا هو النظام التجريبي الألى الجديد الذي يقدم بديلا للاختبار ثلاثه غرف ويحل أيضا العديد من المحاذير. هذا النظام يوفر العديد من المعلمات السلوكية التي تمكن تحليل دقيق لديناميكيات القوارض السلوكية الصغيرة خلال التفضيل الاجتماعي واختبارات تفضيل الجدة الاجتماعية.
يتطلب استكشاف الآليات العصبية البيولوجية للسلوك الاجتماعي اختبارات سلوكية يمكن تطبيقها على النماذج الحيوانية بطريقة مستقلة غير متحيزة ومراقبة. يسمح نظامنا بإجراء تحقيق مفصل للسلوكيات الاجتماعية وديناميكيتها في نماذج القوارض الصغيرة ويدعم المقارنات الدقيقة بين السلالات والظروف والعلاجات. ويمكن استخدام هذا النظام في أي نوع من اختبارات التمييز الاجتماعي، مثل التمييز بين الذكور والإناث.
وعلاوة على ذلك، لا توجد حدود لأحجام المواضيع. يتطلب التحليل بعض الخبرة لاختيار المعلمات المثلى للتتبع. للمستخدمين الجدد أوصي رصد التتبع على شاشة الكمبيوتر للتقييم الأولي.
قبل ساعة واحدة على الأقل من التحليل وضع الأقفاص المنزلية لجميع الفئران في غرفة تجريبية للتأقلم. في نهاية فترة التأقلم تدرج غرفتين فارغة في الساحة في اثنين من زوايا المقابلة من الساحة. ثم، حدد موقع الساحة داخل الغرفة الصوتية ووضع الفئران الموضوع في منتصف الساحة لمدة 15 دقيقة من التعود.
خلال هذه الفترة، ضع الفئران المحفزات الاجتماعية اثنين في غرف مختلفة تقع خارج الساحة للتعود. و 5x5x5 سم لعبة بلاستيكية مع شكل واضح ولون في غرفة أخرى. لإجراء اختبار SP، ابدأ التسجيل باستخدام كاميرا فيديو.
إزالة على الفور الغرفتين فارغة ووضع غرف المحفزات الاجتماعية والكائن في زوايا الساحة التي كانت فارغة أثناء التعود. السماح للمواضيع للتفاعل مع المحفزات لمدة خمس دقائق قبل إيقاف التسجيل، وإزالة المحفزات التي تحتوي على غرف من الساحة. ثم اترك الموضوع في الساحة الفارغة لمدة 15 دقيقة.
لتنفيذ اختبار تفضيل الجدة الاجتماعية بدء تسجيل الفيديو، وإدراج غرفة تحتوي على نفس الحيوانات التحفيز الاجتماعي كما تستخدم لاختبار SP وغرفة تحتوي على الماوس التحفيز الاجتماعي رواية في أركان الساحة التي لم تستخدم لاختبار SP. السماح للمواضيع للتفاعل مع المحفزات لمدة خمس دقائق قبل إيقاف التسجيل وإزالة المواضيع والغرف من الساحة. ثم، تنظيف الساحة والغرف مع المياه الجارية والإيثانول 10٪.
لاستخدام واجهة مستخدم الرسم القوارض المسار لتحليل سلوك الماوس، فتح MATLAB واختيار دليل القوارض المسار، انقر بزر الماوس الأيمن لتحديد إضافة إلى المسار، المجلدات المختارة والمجلدات الفرعية لإضافة جميع المجلدات الفرعية إلى مسار العمل. أدخل TrackRodent في نافذة الأمر واضغط Enter. حدد تحميل ملف جلسة العمل لتحميل ملفات الفيديو المفردة أو متعددة.
سيتم فتح مفتش الفيلم الذي يسمح للإطار حسب فحص الإطار لمقطع الفيديو على الفور للملف الأول في القائمة. لفحص ملفات فيديو إضافية انقر فوق فحص الفيلم لفتح مفتش الفيديو وحدد ملف فيديو معين من الفائدة في أي وقت. حدد الأنواع التي تم اختبارها إذا لزم الأمر وانقر فوق "استبعاد المنطقة" لاستثناء كافة المناطق التي يقطع بلدي تتبع وفقا للألوان الموضوع والساحة.
لتحديد كل غرفة كمنطقة تحفيز للكشف التلقائي عن تحقيقها تلقائيًا من قبل الموضوع ، تحقق من مربع المضلع أو الإهليلجي وانقر على التحفيز X للسماح بعلامات مناطق التحفيز. ثم حدد الخوارزمية المطلوبة من القائمة وأدخل أرقام الإطارات البداية والنهاية للتحليل في مربعات التحرير المقابلة. لتقييم الكشف التلقائي عن حدود الموضوع لعتبة معينة أدخل قيمة في حقل العتبة ذات الصلة واضغط Enter.
لبدء تحليل سلوكي لكافة الملفات المحددة، انتقل إلى الملف الأول وانقر فوق ابدأ. إن إيجاد العتبة الصحيحة أمر بالغ الأهمية ويتطلب خبرة. من المستحسن أن المستخدمين الجدد استخدام الخوارزميات غير سريع ومراقبة التحليل على الانترنت للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح.
في نهاية التحليل سيتم حفظ ملف نتائج لكل فيلم في نفس الدليل من ملفات الفيلم. لفحص نتائج كل ملف فيلم انقر فوق تحميل ملف نتائج وحدد ملفات MAT التي تم إنشاؤها بواسطة التحليل السلوكي. التنقل بين أزرار التبديل لفحص تتبع موقع الماوس، ومحفزات الاستكشاف على طول الدورة وإجمالي وقت استكشاف المحفزات.
لتحليل السكان في المجلد TrackRodent في MATLAB أدخل TrackRodentPopulationSummary ككلمة واحدة في إطار الأوامر. انقر فوق إدخال واختر ملفات النتائج لتحميل ملفات نتائج TrackRodent متعددة. املأ أرقام الإطار الأخير للتحليل، واسم الاختبار، واسم التحفيز، واسم التحفيز الثاني، وحدد كافة المربعات المناسبة للتحليلات المطلوبة من القائمة الاختيارية.
حدد المربع تصدير لاستخراج النتائج إلى جدول بيانات في ملف واحد. ثم انقر فوق ابدأ وانتظر حتى تقارير البرنامج في سطر الحالة معلمات التحليل والبيانات التي تم حفظها. في هذا تجربة, يصف ال [أوت تيم] إجماليّة تحقيق من الالسّكان من مواضيع نحو كلّ من الاثنان منبهات تصوّر تفضيل واضحة من الموضوعات نحو الحافز اجتماعيّة.
وقد حافظ الموضوع على التفضيل الاجتماعي طوال الدورة على الرغم من أن الأفضلية بدت أقوى قليلاً في وقت مبكر من الدورة. التحقيق وقت لكلّ محفّزة يستطيع كنت صنّفت وفقا ل ال bout مدة داخل قصيرة, [أوتّل] و [لونغ] نوبات [إين دّيأيشن] إلى ال [إجماليّ] تحقيق وقت. كما لوحظ ، لم يكن هناك فرق بين المحفزات في نوبات قصيرة في حين أظهرت نوبات المتوسطة والطويلة تفضيلات اجتماعية واضحة ، مما يشير إلى أنه في C57 الأسود 6J الفئران نوبات قصيرة تعكس الفضول ، في حين نوبات طويلة تعكس التفاعل بين هذا الموضوع والمحفزات.
وبالإضافة إلى ذلك، يمكن توليد خرائط الحرارة من نوبات التحقيق نحو التحفيز الاجتماعي وكائن خلال الدورة من الاختبار لجميع السكان من المواضيع مع الألوان ترميز مدة نوبة. والأهم من ذلك، كان معدل الانتقالات التي أجراها الأشخاص من حافز إلى آخر أعلى خلال أول دقيقتين من الاختبار قبل أن ينخفض تدريجياً. وكان الاتجاه نفسه واضحا في توزيع متوسط معدل الانتقال على مر الزمن.
يمكن استخدام هذه الطريقة مع أي ماوس متصل بالتسجيل الكهربائي أو أنظمة تحفيز optogenetic بواسطة سلك. لهذا، نستخدم خوارزمية خاصة. نظامنا حاليا قيد الاستخدام من قبل العديد من المختبرات في جميع أنحاء العالم لمختلف النماذج التي تتطلب تتبع القوارض الصغيرة.
ويمكن استخدامه لتقييم الديناميات السلوكية في أي اختبار للتمييز.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
نظرة عامة
تقدم هذه المقالة نظامًا تجريبيًا آليًا جديدًا مصممًا لتقييم السلوك الاجتماعي في نماذج القوارض الصغيرة. يوفر النظام معلمات سلوكية متعددة لتحليل شامل لاختبارات التفضيل الاجتماعي واختبارات تفضيل الحداثة.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلوم
- علم الأعصاب
- التحليل السلوكي
- نماذج الحيوانات
الخلفية
- فهم السلوك الاجتماعي في القوارض أمر بالغ الأهمية للبحوث العصبية البيولوجية.
- الطرق التقليدية، مثل اختبار الغرفة الثلاثية، لها قيود.
- الأنظمة الآلية يمكن أن تقلل من التحيز المراقب وتحسن دقة البيانات.
- يسمح هذا النظام باختبار غير متحيز عبر السلالات والظروف المختلفة.
غرض الدراسة
- تطوير نظام آلي لتقييم السلوك الاجتماعي في القوارض.
- تمكين التحقيق المفصل في الديناميكيات الاجتماعية.
- تسهيل المقارنات بين الظروف التجريبية المختلفة.
الطرق المستخدمة
- تتبع آلي لسلوك القوارض أثناء الاختبارات الاجتماعية.
- تحليل التفضيل الاجتماعي وتفضيل الحداثة.
- جمع البيانات المستقلة عن المراقب.
- معايير مرنة لتتبع مختلف اختبارات التمييز الاجتماعي.
النتائج الرئيسية
- النظام يتتبع بنجاح معلمات سلوكية متعددة.
- يسمح بإجراء مقارنات دقيقة بين سلالات القوارض المختلفة.
- يمكن مراقبة التقييمات الأولية في الوقت الفعلي على شاشة الكمبيوتر.
- يمكن تطبيقه على اختبارات التمييز الاجتماعي المختلفة دون قيود على حجم الموضوع.
الاستنتاجات
- هذا النظام الآلي يعزز دراسة السلوك الاجتماعي في القوارض.
- يعالج قيود الاختبارات السلوكية التقليدية.
- النظام متعدد الاستخدامات ويمكن تكييفه لاحتياجات بحثية مختلفة.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
Automated behavioral tracking systems enable objective, high-throughput assessment of social phenotypes in rodent models, supporting target validation in neuropsychiatric drug discovery. By quantifying dynamic social interactions, the system enhances predictive confidence in early-stage mechanistic de-risking. This facilitates data-driven go/no-go decisions and improves translational continuity from discovery to preclinical evaluation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of social preference phenotypes to validate targets implicated in social behavior disorders.
- Operational Value: Provides observer-independent, quantitative readouts for consistent target engagement assessment across strains and conditions.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates multi-parametric behavioral data (investigation time, bout duration, transition rates) for comprehensive phenotypic screening.
- Operational Value: Supports assay standardization through automated detection algorithms and configurable tracking parameters.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Reveals modified social dynamics following genetic, pharmacological, or environmental manipulations, supporting disease-relevant modeling.
- Operational Value: Enables longitudinal tracking of behavioral changes, facilitating risk-adjusted advancement decisions in preclinical pipelines.
Pipeline & Workflow Integration
The system integrates into discovery biology workflows by providing quantitative social behavior metrics that inform hypothesis testing and pathway clarification.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by quantifying dynamic social interactions in genetic and pharmacological models.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs for compound effect assessment in social discrimination paradigms.
- Analytics: Enables statistical comparison of behavioral parameters (e.g., bout duration, transition rates) across experimental groups.
- Translational Research: Connects discovery-phase social phenotypes to preclinical validation through consistent behavioral readouts.
- Enterprise Reuse: Functions as a scalable platform for multiple social behavior tests, reducing redundant assay development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing mechanistic ambiguity in social behavior target validation.
- Operational Value: Enhances reproducibility and scalability through automated, standardized behavioral analysis.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early identification of ineffective targets via robust phenotypic screening.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization by providing quantitative social behavior data for go/no-go decisions.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and video tracking parameter optimization.
- Dependent on MATLAB environment and compatible video acquisition systems.
- Necessitates standardization of arena setup, stimulus presentation, and habituation protocols across sites.
- Adaptation considerations include species-specific tracking parameters and arena size adjustments for different rodent models.
- Practical limitations include the need for controlled environmental conditions to minimize confounding variables in social behavior assays.
