Maus Kurz-und Langzeit-Bewegungsaktivität von Video-Tracking-Software analysiert

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, Unterschiede in der kurz- und/oder langfristigen motorischen Aktivität zwischen verschiedenen Gruppen experimentell behandelte Mäuse nachzuweisen. Dies wird durch Videoaufzeichnung der Aktivität der Mäuse in ihrer Heimkammer in Echtzeit erreicht. In einem zweiten Schritt wird die motorische Aktivität des Tieres in Echtzeit oder anhand einer Aufzeichnung mithilfe einer Videobeobachtungssoftware analysiert.

Anschließend werden die erfassten Lokomotionsparameter in eine sekundäre Software zur statistischen Analyse importiert. Dadurch kann das Verfahren die Wirkungen von Behandlungen oder Bedingungen auf die kurz- und langfristige motorische Aktivität anhand ausgewerteter Parameter wie zurückgelegte Distanz, Bewegungsgeschwindigkeit und Dauer der Bewegung aufzeigen. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden, wie dem Zählen von Linienüberquerungen oder der Implantation von Sendern, besteht darin, dass sie eine umfassendere Untersuchung der motorischen Aktivität von Mäusen ermöglicht, ohne dass eine invasive und möglicherweise störende Operation erforderlich ist.

Im Allgemeinen haben Personen, die neu bei dieser Methode sind, Schwierigkeiten, da die Einrichtung von Käfigen und Ausrüstung, die eine optimale Bildqualität für die anschließende Videoverfolgung ermöglicht, mühsam sein kann und Zeit zum Erlernen erfordert. Die kurzfristige motorische Aktivität wird in den Heimkäfigen isolierter Mäuse mit Einstreu getestet, deren Farbe einen hohen Kontrast zur Fellfarbe der Tiere aufweist. Vor dem Experiment müssen sich die Tiere mindestens 24 Stunden an ihre Einstreu gewöhnen.

Um den Prüfungsraum vorzubereiten, befestigen Sie zunächst eine nachtsichtfähige Videokamera mit mindestens 120 Gigabyte Speicher über dem Aufnahmebereich. Der Raum sollte kein umgebendes Geräusch über 70 Dezibel aufweisen. Falls intermittierende Hintergrundgeräusche unvermeidbar sind, verwenden Sie einen Weißgeräuschgenerator, um diese Geräusche zu übertönen.

Es ist ebenfalls wichtig, dass die Umweltbedingungen des Testraums den normalen Haltungsbedingungen der Tiere ähneln. Vor der Vorbereitung neuer Versuchstiere reinigen Sie den Aufnahmebereich und bedecken Sie die Oberfläche mit Fleischer- oder Laborbankpapier, das eine ähnliche Farbe wie der Käfiguntergrund aufweist. Danach positionieren Sie undurchsichtige Käfigtrennwände aus einem halben Zoll dickem Kunststoff. Auf der Testfläche müssen die Trennwände eine der Einstreu ähnliche Farbe haben und sauber sein.

Bringen Sie die Mäuse nun in den Versuchsbereich und stellen Sie ihre Käfige zwischen die Trennwände. Der Einfachheit halber positionieren Sie die Käfige zur Analyse immer auf dieselbe Weise. Decken Sie die Käfige für den Test mit durchsichtigem Plexiglas, das einen Viertelzoll dick ist, ab.

Der Plexiglas benötigt mindestens 11 Viertelzoll-Bohrungen, um eine ausreichende Belüftung zu gewährleisten. Danach Brooder-Klemmleuchten mit roten Glühbirnen aufstellen, um die Käfige auszuleuchten. Zentrieren Sie nun die Kameraansicht auf den Testkäfigen, ohne die Leistungsfähigkeit des Video-Tracking-Systems zu überschreiten.

Dieses System ist auf die gleichzeitige Verfolgung von acht Mäusen in Echtzeit beschränkt. Passen Sie nun anhand der Anzeige der Videokamera den Winkel und die Position der Lichter an, um Blendungen oder Reflexionen von den Plexiglas-Deckeln der Käfige zu vermeiden. Eine saubere Sicht auf die Mäuse, die frei von visuellen Störungen ist, stellt den entscheidenden Schritt für gute Ergebnisse dar.

Schließen Sie in jede Gruppe stets sowohl Versuchs- als auch Kontrolltiere ein, um sicherzustellen, dass mögliche Effekte zeitlicher Unterschiede in der LMA minimiert werden. Unmittelbar vor der Durchführung des Tests entfernen Sie jegliche Nest- und Anreicherungsmaterialien aus den Käfigen, da diese die Sicht auf die Maus behindern könnten. Beginnen Sie bei dem Video die Aufnahme mit einem Slate, der die relevanten experimentellen Informationen enthält.

Um eine korrekte Identifizierung des Videos sicherzustellen, verwenden Sie den Timer auf dem Kameradisplay, um die Dauer des Tests zu verfolgen, und bleiben Sie außerhalb der Sichtlinie des Tieres während der Aufnahmezeit. Wenn der Test abgeschlossen ist, bringen Sie alle Materialien in jeden Käfig zurück.

Falls die Tiere erneut getestet werden sollen, stellen Sie zwischen den Tests den Zugang zu Nahrung und Wasser wieder her. Speichern Sie die Videoaufnahmen der Testsitzung auf einem archivtauglichen Datenträger, der mit dem Videospursystem kompatibel ist, beispielsweise einer Festplatte. Analysieren Sie die Videos im Videospursystem in Echtzeit. Wählen Sie zunächst den gesamten Käfigboden als interessierende Region oder ROI zur Verfolgung aus.

Erstellen Sie für erweiterte Analysen, wie beispielsweise die Bewertung von Figma-Steuern, mehrere intra-käfigbasierte ROIs für Hochdurchsatz-Studien. Analysieren Sie alle Käfige innerhalb des Videos gleichzeitig mit individuellen Käfigboden-ROIs. Konfigurieren Sie das VTS, um die gesamte zurückgelegte Distanz, die Bewegungsgeschwindigkeit und die Dauer der Bewegungen zu berechnen; nach Abschluss der Berechnungen können die Daten in eine Tabellenkalkulationsdatei zur Speicherung und weiteren Analyse exportiert werden.

Langzeituntersuchungen werden genauso durchgeführt wie Kurzzeituntersuchungen. Sie erfordern jedoch einen modifizierten Käfig mit einer neuen Zugangsöffnung für Futter und Wasser. Schneiden Sie zunächst ein Loch mit einem Durchmesser von 5,5 Zentimetern in die kurze Seitenwand eines Standardkäfigs.

Schneiden Sie als Nächstes Öffnungen von einem halben Zoll in ein Viertelzoll-Galvanisiertes Stahlgitter und glätten Sie das Gitter, um scharfe Kanten zu entfernen, wobei dasselbe Gitter verwendet wird. Bauen Sie einen externen Trichter für Futterpellets, der über der Öffnung mit dem Gitter verbunden werden kann. Fügen Sie anschließend Löcher für Niete hinzu. Bedecken Sie dann die Öffnung im Käfig mit dem Gitter und dem befestigten Trichter, indem Sie Aluminiumniete und Edelstahlunterlegscheiben verwenden.

Um die Flüssigkeitszufuhr zu gewährleisten, stellen Sie eine Wasserflasche aus einem standardmäßigen 50-Milliliter-Kegel und einem einlochigen Gummistopfen her, der aufgebohrt wurde, um den Einbau einer tropffreien Trinknippelvorrichtung zu ermöglichen. Befestigen Sie diese Wasserflasche am Käfig.

Mithilfe von Klettband sollte das Saugröhrchen durch die mit Maschendraht abgedeckte Öffnung eingeführt werden. Solange der Käfig mit dem Plexiglasdeckel verschlossen ist, haben die Mäuse weiterhin Zugang zu Futter und Wasser, wobei die gleichen Verfahren wie beim kurzzeitigen Lokomotor-Assay anzuwenden sind. Der Langzeit-Assay dauert üblicherweise 12 Stunden oder die gesamte Dauer der aktuellen Phase des Hell-Dunkel-Zyklus.

Die Langzeit-Untersuchung der motorischen Aktivität wird in der Regel in Echtzeit analysiert, ohne eine Videoaufzeichnung anzufertigen. Eine Aufzeichnung kann jedoch mit einer sekundären Kamera oder über einen DVD-Rekorder, der mit der Hauptkamera verbunden ist, erstellt werden. Die Mäuse können so lange getestet werden, wie es die Fähigkeiten des Video-Tracking-Systems zulassen, und wie bei der Kurzzeituntersuchung wird nur das beleuchtete Bereicherungsmaterial aus dem Käfig entfernt, nicht jedoch das Streu aus Maiskolben oder Sägemehl.

Richten Sie im VTS das Videospursystem für die Echtzeitanalyse ein. Legen Sie die Tracking-ROI so fest, dass sie den gesamten Boden jedes aufgezeichneten Käfigs umfasst. Wie beim Kurzzeittest stellen Sie das System darauf ein, die gesamte zurückgelegte Distanz, die Bewegungsgeschwindigkeit und die Dauer der Bewegung zu berechnen.

Danach die Daten nach der Analyse in eine Tabellenkalkulation exportieren, um sie mithilfe wiederholter kurzzeitiger Lokomotionsassays zu speichern und zu analysieren. Es zeigte sich, dass Mäuse, die nach Lipopolysaccharid-Injektion in einzeln belüfteten Käfigen (IVC) gehalten wurden, sich von dem durch die Injektion verursachten Verlust der kurzzeitigen LMA schneller erholten als Mäuse, die in Käfigen mit Umgebungsbedingungen (EC) untergebracht waren. Obwohl der anfängliche Verlust der Lokomotorik zwischen den mit LPS behandelten Gruppen ähnlich war, erfolgte die Wiederherstellung der basal Lokomotorik bei den in IVC gehaltenen Mäusen schneller, ebenso die Bewegungsgeschwindigkeit und die Dauer der Bewegungen.

Bei dieser Analyse wurde die Erfassung einer Bewegung von zwei Zentimetern pro Sekunde gestartet und die Verfolgung bei 1,75 Zentimetern pro Sekunde mittels der Detektionsvariablen angehalten. Es wurde ein kleiner Test der Fortbewegung über zwei aufeinanderfolgende 12-Stunden-Aktivitätszyklen durchgeführt. Bei normalen Mäusen wurde kein signifikanter Unterschied in der zurückgelegten Distanz, der Bewegungsgeschwindigkeit oder der Dauer der Bewegungen gefunden.

Falls sich der Trend, dass kein messbarer Unterschied besteht, bei Wiederholung mit einer größeren Stichprobengröße bestätigt, würden die Daten darauf hindeuten, dass der Assay verwendet werden könnte, um implantierte Sender, die für langfristige Lokomotionsassays eingesetzt werden, zu ersetzen. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, besonders auf die Haltungsbedingungen vor dem Experiment zu achten. Alle Versuchs- und Kontrolltiere sollten sich unter ähnlichen Umweltbedingungen befinden, insbesondere bezüglich Lichtzyklus, Raumtemperatur und relativer Luftfeuchtigkeit.

Außerdem sollte ihre Exposition gegenüber Lärm- und Geruchreizen im Anschluss an dieses Verfahren minimiert werden. Andere Methoden wie der Vierschwimmtest können verwendet werden, um zusätzliche Fragestellungen zu beantworten, beispielsweise, ob die Behandlung in einem bestimmten Experiment zu einer depressionsähnlichen Verhaltensweise führt, ohne die allgemeine motorische Aktivität zu beeinflussen.