利用视频追踪软件分析小鼠短期与长期运动活动

以下实验的总体目标是检测经不同实验处理的小鼠组之间在短期和/或长期运动活动方面的差异。该目标通过实时视频记录小鼠饲养笼内的活动来实现。第二步，利用视频追踪软件对动物的运动活动进行实时分析或基于录像进行分析。

接下来，将评分后的运动参数导入到辅助软件中进行统计分析。因此，该方法能够基于移动距离、移动速度和移动持续时间等评估参数，阐明处理因素或条件对短期和长期运动活动的影响。与现有的方法（如划线法和发射器植入法）相比，该技术的主要优势在于无需进行可能产生干扰的侵入性手术操作，即可更全面地检测小鼠的运动活动情况。

通常，初次接触该方法的研究人员会遇到困难，因为设置笼具和设备以获得适合后续视频追踪的最优图像质量较为繁琐，需要一定时间才能掌握。短期运动活动性在孤立小鼠的饲养笼中进行测试，笼中垫料的颜色需与动物编码颜色形成高对比度。实验前，动物必须在该垫料中适应至少24小时。

准备测试房间时，首先在录制区域上方安装一台具备夜视功能且至少有 120 吉字节内存的摄像机。房间内的环境噪声不应超过 70 分贝。如果无法避免间歇性背景噪声，可使用白噪声发生器掩盖这些噪声。

测试房间的环境条件也应与动物的正常饲养条件相似。在安置新的实验对象之前，需先清洁记录区域，然后在台面上铺上与笼内垫料颜色相似的卷纸或实验台纸。接下来放置由半英寸厚塑料制成的不透明笼具隔板。在测试台面上，隔板的颜色必须与垫料相近，并保持清洁。

现在将小鼠带至测试区域，并将笼子放置在隔板之间。为了便于分析，始终以相同的方式摆放笼子。测试时，用厚度为四分之一英寸的透明有机玻璃板盖住笼子。

有机玻璃需要至少11个四分之一英寸的孔，以提供足够的通风。接下来，安装带有红色灯泡的育雏夹灯，以照亮笼子。现在将摄像头的视野中心对准测试笼，注意不要超出视频追踪系统的处理能力。

该系统最多可同时实时追踪八只小鼠。现在，通过查看摄像机画面，调整光源的角度和位置，以消除有机玻璃笼盖上的眩光或反射。获得清晰无任何视觉伪影的小鼠图像，是获得良好实验结果最关键的步骤。

每次实验均需在每组中同时设置实验组和对照组动物，以尽量减少LMA检测时间差异可能带来的影响。测试前，从笼具中移除所有筑巢材料和环境富集物，以免遮挡小鼠的视野。在视频开始录制时，应先展示一块标板，标明相关的实验信息。

为确保视频的准确定位，请使用摄像机显示屏上的计时器记录测试持续时间，并避免进入动物的视线范围。在录制期间。测试结束后，将所有材料归还至各自的笼具中。

如果需要再次对动物进行测试，请在两次测试之间恢复其对食物和水的获取。将测试期间的视频记录存储在与视频追踪系统兼容的存档介质上，例如硬盘驱动器。在视频追踪系统中实时分析视频。最初选择整个笼底作为感兴趣区域（ROI）以进行追踪。

对于高级分析（例如 Figma 税的评估），请为高通量研究创建多个笼内感兴趣区域（ROI）。使用各个笼底的 ROI，同时分析视频中的所有笼。设置视频跟踪系统（VTS）以计算总移动距离、移动速度和移动持续时间；在完成计算后，将数据导出至电子表格文件，用于存储和进一步分析。

长期测试的操作与短期测试相同，但需要对笼具进行改造，增加一个用于提供食物和水的入口。首先，在标准笼具的短边侧壁上切割一个直径为5.5厘米的孔。

接下来，在1/4英寸镀锌钢丝网上切割出1/2英寸的开口，并使用相同的钢丝网对开口边缘进行打磨，以去除锋利的毛边；然后制作一个可连接到开口上方钢丝网的外部饲料斗，用于盛放饲料颗粒。接着，在钢丝网和笼体上钻出用于铆钉固定的孔位。随后，使用铝制铆钉和不锈钢垫圈将钢丝网及附带的饲料斗固定，覆盖笼体上的开口。

为了提供水分，使用一个标准的50毫升锥形瓶和一个被扩孔的单孔橡胶塞制作一个水瓶，以允许插入无滴漏饮水管。将此水瓶固定在笼子上。

使用魔术贴带，将吸管穿过网状覆盖的开口。现在，在笼子被有机玻璃盖覆盖的情况下，小鼠仍可按照短期运动活动检测所述的相同步骤获取食物和水。长期检测通常持续12小时，或与当前光暗周期的持续时间相同。

长期运动活动测试通常实时进行分析，无需录制视频。然而，也可以使用辅助摄像机或通过连接至主摄像机的DVD录像机进行录制。小鼠的测试时间可根据视频追踪系统的处理能力而定；与短期测试相同，仅需从笼中移除照明下的筑巢富集材料，而玉米芯或木屑垫料则无需移除。

在VTS中，为实时分析设置视频追踪系统。将追踪的感兴趣区域（ROI）设置为包含每个录制笼子的整个底部。与短期实验类似，设置系统以计算总移动距离、移动速度和移动持续时间。

随后，在完成分析后，将数据导出至电子表格中，用于存储并利用重复的短期运动活动检测进行进一步分析。研究发现，接受脂多糖（LPS）注射后，饲养在独立通风笼具（IVC）中的小鼠，其短期LMA（运动活动能力）从注射导致的抑制状态中恢复的速度，快于饲养在普通环境笼具（EC）中的小鼠。尽管各LPS注射组在注射后初期的运动活动能力下降程度相似，但IVC饲养小鼠恢复至基础运动活动水平的速度更快，其运动速度和运动持续时间的恢复也更为迅速。

在此分析中，使用检测变量对每秒2厘米的运动开始进行追踪，而每秒1.75厘米的运动则停止追踪。对连续两个12小时活动周期的运动行为进行了小规模测试。在正常小鼠中，移动距离、运动速度或运动持续时间均无显著差异。

如果无显著差异的趋势在扩大样本量后仍能重复出现，则数据表明该检测方法可用于替代用于长期运动行为分析的植入式发射器。在进行此操作时，需特别注意实验前的饲养条件。所有实验组和对照组动物的环境条件应保持一致，尤其是光照周期、室温和相对湿度。

此外，在实施该操作后，应尽量减少动物接触噪音和气味刺激。其他方法，如强迫游泳实验，可用于回答更多问题，例如某项实验处理是否在不影响整体运动活性的情况下引发类似抑郁的行为。