Tracking Ratten in Operant Conditioning Chambers mit einer vielseitigen hausgemachten Videokamera und DeepLabCut

Summary

Dieses Protokoll beschreibt, wie man eine kleine und vielseitige Videokamera baut und wie man von ihm erhaltene Videos verwendet, um ein neuronales Netzwerk zu trainieren, um die Position eines Tieres in Opernkonditionierungskammern zu verfolgen. Dies ist eine wertvolle Ergänzung zu Standardanalysen von Datenprotokollen, die aus Operant-Konditionierungstests gewonnen wurden.

Abstract

Operant-Konditionierungskammern werden verwendet, um eine breite Palette von Verhaltenstests auf dem Gebiet der Neurowissenschaften durchzuführen. Die aufgezeichneten Daten basieren in der Regel auf der Auslösung von Hebel- und Nasen-Poke-Sensoren, die in den Kammern vorhanden sind. Dies bietet zwar eine detaillierte Ansicht, wann und wie Tiere bestimmte Antworten ausführen, kann jedoch nicht verwendet werden, um Verhaltensweisen zu bewerten, die keine Sensoren auslösen. Daher ist es selten möglich, zu beurteilen, wie sich Tiere positionieren und sich innerhalb der Kammer bewegen. Um diese Informationen zu erhalten, müssen Forscher in der Regel Videos aufzeichnen und analysieren. Hersteller von Operant-Konditionskammern können ihre Kunden in der Regel mit hochwertigen Kamera-Setups beliefern. Diese können jedoch sehr kostspielig sein und passen nicht unbedingt zu Kammern anderer Hersteller oder anderen Verhaltenstests. Das aktuelle Protokoll beschreibt, wie man eine kostengünstige und vielseitige Videokamera mit Hobby-Elektronikkomponenten baut. Weiter wird beschrieben, wie das Bildanalyse-Softwarepaket DeepLabCut verwendet wird, um den Status eines starken Lichtsignals sowie die Position einer Ratte in Videos zu verfolgen, die aus einer Operant-Konditionierungskammer gesammelt wurden. Ersteres ist eine große Hilfe bei der Auswahl kurzer Segmente von Interesse an Videos, die ganze Testsitzungen abdecken, und letztere ermöglicht die Analyse von Parametern, die nicht aus den von den Opernkammern erstellten Datenprotokollen gewonnen werden können.

Introduction

Im Bereich der Verhaltensneurowissenschaften verwenden Forscher häufig Opernkonditionierungskammern, um eine breite Palette verschiedener kognitiver und psychiatrischer Merkmale bei Nagetieren zu bewerten. Zwar gibt es mehrere verschiedene Hersteller solcher Systeme, sie haben in der Regel bestimmte Attribute und haben ein fast standardisiertes Design^1,2,3. Die Kammern sind in der Regel quadratisch oder rechteckig, mit einer Wand, die für die Platzierung von Tieren im Inneren geöffnet werden kann, und eine oder zwei der verbleibenden Wände mit Komponenten wie Hebel, Nasen-Pok....

Protocol

Alle Verfahren, die den Umgang mit Tieren umfassen, wurden von der Ethikkommission Malmö-Lund für Tierforschung genehmigt.

1. Aufbau der Videokamera

HINWEIS: Eine Liste der Komponenten, die für den Aufbau der Kamera benötigt werden, finden Sie in der Tabelle der Materialien. Siehe auch Abbildung 1, Abbildung 2, Abbildung 3, Abbildung 4, Abbildung 5.

1. Befestigen Sie den magnetischen Metallring (der das Fisheye-Objektivpaket begleitet) um die....

Results

Videokameraleistung

Die repräsentativen Ergebnisse wurden in Opernkonditionierungskammern für Ratten mit Einer Bodenfläche von 28,5 cm x 25,5 cm und einer Höhe von 28,5 cm gesammelt. Mit dem Fisheye-Objektiv befestigt, erfasst die Kamera die gesamte Bodenfläche und große Teile der umgebenden Wände, wenn sie über der Kammer platziert (Abbildung 7A). Als solche kann eine gute Sicht erhalten werden, auch wenn die Kamera außerhalb der Mitte auf der Ob.......

Discussion

Dieses Protokoll beschreibt, wie eine kostengünstige und flexible Videokamera erstellt wird, mit der Videos aus Operant-Konditionierungskammern und anderen Verhaltenstest-Setups aufgenommen werden können. Es zeigt weiter, wie DeepLabCut verwendet wird, um ein starkes Lichtsignal in diesen Videos zu verfolgen, und wie dies verwendet werden kann, um bei der Identifizierung kurzer Videosegmente von Interesse an Videodateien zu helfen, die vollständige Testsitzungen abdecken. Schließlich wird beschrieben, wie die Verfolgung .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
32 Gb Micro-SD-Karte mit neuer Our Of Box Software (NOOBS) vorinstalliert	The Pi hut (https://thpihut.com)	32 GB
330-Ohm Widerstand	The Pi hut (https://thpihut.com)	100287	Dieser Artikel bezieht sich auf ein Gehäuse mit gemischten Widerständen, bei denen 330-Ohm-Widerstände enthalten sind.
Kameramodul (Raspberry Pi NoIR Kamera v.2)	Die Pi-Hütte (https://thpihut.com)	100004
Kamera-Flachbandkabel (Raspberry Pi Zero Kamerakabel-Stub)	Die Pi-Hütte (https://thpihut.com)	MMP-1294	Dies wird nur benötigt, wenn ein Raspberry Pi Null verwendet wird. Wird ein anderes Raspberry Pi Board verwendet, liegt der Kamerakomponente ein passendes Kamera-Flachbandkabel bei
Farbige LEDs	Die Pi Hütte (https://thpihut.com)	ADA4203	Dieser Artikel bezieht sich auf ein Paket mit gemischten Farben von LEDs. Jede Farbe kann verwendet werden.
Buchse-Buchse Überbrückungskabel	Die Pi-Hütte (https://thpihut.com)	ADA266
IR-LED-Modul (Bright Pi)	Pi-Versorgung (https://uk.pi-supply.com)	PIS-0027
Mikrocomputer-Motherboard (Raspberry Pi Zero-Platine mit vorgelöteten Headern)	Die Pi-Hütte (https://thpihut.com)	102373	Es können auch andere Raspberry Pi Boards verwendet werden, wobei die Methode zum automatischen Starten des Python-Skripts nur mit Raspberry Pi zero funktioniert. Wenn Sie andere Modelle verwenden, muss das Python-Skript manuell gestartet werden.
Druckknopfschalter	Die Pi-Hütte (https://thpihut.com)	ADA367
Raspberry Pi Stromversorgungskabel	Die Pi-Hütte (https://thpihut.com)	102032
Raspberry Pi Zero-Gehäuse	Die Pi-Hütte (https://thpihut.com)	102118
Raspberry Pi, Mod my Pi, Kameraständer mit magnetischem Fischaugenobjektiv und magnetischem Metallring-Aufsatz	Die Pi-Hütte (https://thpihut.com)	MMP-0310-BAUSATZ