دمج التقييم السلوكي الحيواني والشبكة العصبية التلافيفية لدراسة تفاعل طعم الوسابي والكحول والرائحة

نريد أن نرى ما إذا كانت رائحة المشروبات الكحولية يمكن أن تخفف من حرق الوسابي. لذلك قمنا بتطوير طريقة تضمنت دراسة سلوكية والتعلم العميق لاستكشاف هذا التفاعل بين الذوق والرائحة. باستخدام تصميم القفص المتخصص الخاص بنا للحصول على البيانات السلوكية ونموذج التعلم العميق القوي ، وجدنا أن 29٪ من الصور التي تصور المعالجة المشتركة للوسابي والكحول تم تصنيفها على أنها سلبية الوسابي وإيجابية السائل ، مما يشير إلى أن الكحول قد يقاوم تأثيرات الوسابي.

تثير دراستنا السؤال ، لماذا يمكن للكحول أن يثبط الانزعاج الناجم عن الوسابي؟ سيكون فهم الآلية الفسيولوجية الأساسية التي تقود هذا التفاعل محور الأبحاث المستقبلية. للبدء ، قم ببناء جدارين جانبيين غير شفافين عن طريق تكديس الطوب على ارتفاع 54 ملم.

قم بتضمين ألواح الأكريليك في قفص أكريلونيتريل بوتادين الستايرين. قم بإعداد غرفة تشوز مصنوعة من خمس ألواح أكريليك شفافة مقاس 90 ملم × 50 ملم بسمك ملليمترين. بعد ذلك ، قم بإعداد صفيحة أكريليك شفافة كلوحة مقدمة طعام وضعها في غرفة الطعام.

بعد إجراء تجارب سلوكية باستخدام نموذج فأر عمره من تسعة إلى 10 أسابيع ، قم بتفكيك جميع ألواح الأكريليك والأكريلونيتريل بوتادين ستايرين. اشطف الأطباق بالماء فائق النقاء ثلاث مرات على الأقل. ثم جففها باستخدام مناشف ورقية.

بعد ذلك ، قم برشها بنسبة 75٪ من الإيثانول ، متبوعا بتنظيفها بورق العدسة. أخيرا ، اتركها تجف في الهواء لمدة 15 دقيقة على الأقل. الآن ، قم بوزن الفئران وسجل أوزان أجسامها قبل كل تكرار للتجربة السلوكية.

لتحضير خليط من الوسابي وزبدة الفول السوداني ، قم بوزن جرام واحد من الوسابي التجاري و 4.5 جرام من زبدة الفول السوداني. امزجهم في كيس بلاستيكي مضغوط. قم بوزن وتقديم عجينتين بوزن 0.5 جرام من زبدة الفول السوداني أو خليط من الوسابي وزبدة الفول السوداني على طبق إدخال الطعم.

ضع لوحة إدخال الطعام المحضرة في حجرة الطعام. بعد ذلك ، املأ الأخدود الموجود تحته ب 30 مل من السائل ، إما الماء النقي أو الخمور ، لتسهيل الاستنشاق المتزامن. ابدأ التسجيل باستخدام الكاميرات الموجودة على هاتفين ذكيين موضوعين على حوامل الهاتف في كل محطة.

ضع اثنين من زملائه المدربين في فضلات الفأر بعناية في منصة الدراسة السلوكية الحيوانية المصممة من الأعلى وقم بتأمين القفص على الفور باللوحة العلوية. للبدء ، سجل سلوك الفئران أثناء تجربة الشعور بالألم الناجم عن الوسابي أثناء استنشاق الخمور في قفص مصمم خصيصا. استخدام دفتر ملاحظات Jupyter المتوفر المسمى Step1_ExtractingAndSavingVideoFrameImages.

IPynb ، قم بتصدير سلسلة من صور إطارات الفيديو من مقاطع الفيديو التي تم جمعها لإنشاء مجموعة بيانات للتدريب على النموذج. حدد الصور فقط باستخدام ماوس واحد على الأقل يستهلك اللصق المقدم. لإجراء تكبير البيانات، قم بتنفيذ البرنامج النصي المتوفر في Jupyter Notebook المسمى Step2_DataAugmentation.

IPYNB لقلب الصور التي تم إنشاؤها أفقيا. احتفظ ببيانات الصورة من كل نسخة متماثلة ثانية للتحقق من صحة نموذج CNN الخارجي المستقل. استخدم الصور من كل نسخة متماثلة أولى وثالثة للتدريب والاختبار على النموذج الداخلي.

للمعالجة المسبقة لبيانات الصورة المستخدمة في نمذجة CNN، قم بتشغيل البرنامج النصي في Jupyter Notebook المسمى Step3_CNNmodeling_TrainTest. IPYNB ، بما في ذلك تغيير حجم الصورة وتحويل اللون الأسود وتطبيع إشارة الصورة. قسم المواد التدريبية إلى مجموعات بيانات تدريب واختبار داخلية بطريقة ثمانية إلى اثنين بشكل عشوائي.

ثم قم بتهيئة بنية CNN. تصميم عدد مخرجات CNN بناء على عدد السيناريوهات التي سيتم فحصها. اعتماد مجموعة المعلمات الفائقة المثلى لبناء بنية CNN.

بعد ذلك ، افتح Step4_CNNmodel_ExternalValOriginal Jupyter Notebooks المتوفرة. ipynb و Step5_CNNmodel_ExternalValFlipped.ipynb. التحقق من صحة النموذج الذي تم تحقيقه باستخدام الصور المستقلة من النسخة الثانية من التجربة السلوكية الحيوانية.

نشر النموذج الذي تم تحقيقه والتحقق من صحته لتصنيف صور إطار الفيديو التي تم إنشاؤها من المجموعة التجريبية باستخدام Jupyter Notebook Step6_CNNmodel_Application.ipynb. زادت درجة MGS بشكل ملحوظ في الفئران التي أعطيت مزيجا من الوسابي وزبدة الفول السوداني مقارنة بتلك التي أعطيت زبدة الفول السوداني فقط. لم تظهر درجة MGS فرقا كبيرا بين المجموعة الضابطة والفئران المعرضة لبخار الكحول.

انخفضت درجة MGS للفئران المزودة بالوسابي وزبدة الفول السوداني بشكل ملحوظ عند تعرضها لبخار الكحول مقارنة بتلك التي لم تتعرض.