跟踪小啮齿动物社会偏好行为动态的系统
November 21st, 2019
这里描述的是一种新型的自动化实验系统，它提供了三室测试的替代方案，并解决了几个注意事项。该系统提供多种行为参数，能够在社会偏好和社会新奇偏好测试中对小啮齿动物行为动态进行严格分析。
探索社会行为的神经生物学机制需要行为测试，可以以公正和独立观察的方式应用于动物模型。我们的系统允许在小型啮齿动物模型中详细调查社会行为及其动力学，并支持菌株、条件和治疗之间的准确比较。这一制度可用于任何类型的社会歧视测试，例如区分男性和女性。
此外，对受试者的尺寸没有限制。分析需要一些经验来选择最佳跟踪参数。对于新用户，我建议监视计算机屏幕上的跟踪，以便进行初始评估。
在分析前至少一小时，将所有小鼠的家笼放在实验室中进行适应。在适应期结束时，在竞技场的两个相对角落插入两个空室进入竞技场。然后，在声学室内定位竞技场，将受热小鼠放在竞技场中间，进行15分钟的习惯。
在此期间，将两只社会刺激小鼠放在竞技场外的不同房间中进行习惯。和一个5x5x5厘米的塑料玩具，具有独特的形状和颜色在另一个房间。若要执行 SP 测试，请开始使用摄像机进行录制。
立即移除两个空室，将社会和对象刺激室放在习惯期间空的竞技场的角落。在停止录制之前，让受试者与刺激物进行五分钟的互动，然后从竞技场上去除含有腔室的刺激。然后，将主题留在空旷的竞技场上 15 分钟。
要执行社交新奇偏好测试，请开始视频录制，并将包含与 SP 测试相同的社会刺激动物的腔室和包含新颖的社会刺激鼠标的腔室插入竞技场的两个角落，这些角未用于 SP 测试。允许受试者与刺激物互动五分钟，然后停止录制，将受试者和室从竞技场上移走。然后，用自来水和10%乙醇清洁竞技场和房间。
要使用跟踪啮齿动物图形用户界面分析鼠标行为，请打开 MATLAB 并选择"轨道啮齿动物目录"，右键单击以选择"添加到路径、选定文件夹"和"子文件夹"以将所有子文件夹添加到工作路径。在命令窗口中输入 TrackRodent，然后按 Enter.选择"加载会话文件"以上载单个或多个视频文件。
允许帧对视频剪辑进行帧检查的影片检查器将立即打开列表中的第一个文件。要检查其他视频文件，请单击"检查影片"以打开视频检查器，并随时选择感兴趣的特定视频文件。如有必要，选择测试的物种，然后单击"排除区域"以排除我根据主题和竞技场的颜色中断跟踪的所有区域。
要将每个室定义为一个刺激区域，以便由主体自动检测其调查，请选中多边形或椭圆框，然后单击"刺激 X"以允许标记刺激区域。然后，从列表中选择所需的算法，并在相应的编辑框中输入分析的起始帧和结束帧编号。要评估给定阈值的主题边框的自动检测，请输入相关阈值字段中的值，然后按 Enter。
要开始所有选定文件的行为分析，请移动到第一个文件，然后单击"开始"。找到正确的阈值至关重要，需要经验。建议新用户使用非快速算法并在线监视分析，以确保它们正常工作。
在分析结束时，将保存电影文件同一目录中每个影片的结果文件。要检查每个影片文件的结果，请单击"加载结果文件"并选择行为分析生成的 MAT 文件。在切换按钮之间移动以检查鼠标位置跟踪、沿会话的刺激探索和总刺激探索时间。
对于 MATLAB 中的 TrackRodent 文件夹中的人口分析，请在命令窗口中输入"跟踪数据填充摘要"作为一个词。单击"输入"并选择"结果文件"以上载多个 TrackRodent 结果文件。填写最后一帧的数字进行分析、测试名称、刺激一个名称和刺激两个名称，然后从可选列表中为所需的分析选择所有适当的框。
选中"导出"框可将结果提取到单个文件中的电子表格。然后，单击"开始"并等待程序在状态行中报告分析参数和数据已保存。在这个实验中，受试者对两种刺激中每个刺激人群的均总调查时间描述了受试者对社会刺激的明显偏好。
在整个会议期间，这一主题维持了社会偏好，尽管该偏好在届会初期似乎略强。除了总调查时间外，每种刺激的调查时间还可以根据回合的持续时间分为短、中、长回合。正如所观察到的，短回合中的刺激之间没有区别，而中长回合表现出明显的社会偏好，这表明在C57黑色6J小鼠短回合中反映了好奇心，而长回合反映了主体与刺激之间的相互作用。
此外，在测试过程中，可以针对所有受试者群体生成针对社会刺激和对象的热图，并绘制对回合持续时间进行编码的颜色。重要的是，受试者从一种刺激到另一个刺激的转换速率在测试前两分钟是最高的，然后逐渐下降。随着时间的推移，平均过渡率的分布也很明显。
此方法可用于任何连接到电生理记录或光遗传学刺激系统的鼠标。为此，我们使用一种特殊的算法。我们的系统目前被全球多个实验室用于需要小型啮齿动物跟踪的各种范例。
它可用于评估任何歧视测试中的行为动态。
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
概述
本文介绍了一种新型自动化实验系统，旨在评估小型啮齿动物模型中的社交行为。该系统提供多个行为参数，用于全面分析社交偏好和新鲜偏好测试。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 行为分析
- 动物模型
背景
- 了解啮齿动物的社交行为对神经生物学研究至关重要。
- 传统方法，如三室测试，存在局限性。
- 自动化系统可以减少观察者偏差并提高数据准确性。
- 该系统允许在不同品系和条件下进行无偏测试。
研究目的
- 开发一个用于评估啮齿动物社交行为的自动化系统。
- 使详细调查社交动态成为可能。
- 促进不同实验条件之间的比较。
使用的方法
- 在社交测试期间自动跟踪啮齿动物行为。
- 分析社交偏好和新鲜偏好。
- 独立于观察者的数据收集。
- 用于跟踪各种社交辨别测试的灵活参数。
主要结果
- 该系统成功跟踪多个行为参数。
- 它允许对不同啮齿动物品系进行准确比较。
- 初步评估可以在计算机屏幕上实时监控。
- 适用于各种社交辨别测试，不受受试者大小的限制。
结论
- 这个自动化系统增强了对啮齿动物社交行为的研究。
- 它解决了传统行为测试的局限性。
- 该系统具有多功能性，可以适应各种研究需求。
常见问题
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.
