Artículo de método

Ratón de corto y largo plazo la actividad locomotriz analizados por el software de seguimiento de vídeo

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DOI:

10.3791/50252

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20 de junio de 2013

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1Department of Animal Sciences, University of Illinois at Urbana-Champaign, 2Department of Pathology, Integrative Immunology and Behavior Program, University of Illinois at Urbana-Champaign

En este artículo

Resumen

La actividad locomotora (LMA) es una medición simple y de fácil realización de comportamiento en ratones. Acoplamiento de software de seguimiento de vídeo (VTS) y LMA permite la mejora de la especificidad y la sensibilidad, especialmente cuando se compara con el manual, el método de cruce de línea de análisis LMA. Además VTS permite el seguimiento a largo plazo de ratón LMA.

Resumen

La actividad locomotora (LMA) es una medición simple y de fácil realización de comportamiento en ratones y otros roedores. Las mejoras en el software de seguimiento de vídeo (VTS) han permitido que se acopla a las pruebas de LMA, mejorando notablemente la especificidad y la sensibilidad en comparación con el método de cruces de la línea con puntuación manual. Además, VTS permite la experimentación de alto rendimiento. Aunque es similar a la de seguimiento de vídeo automatizado utilizado para la prueba de campo abierto (OFT), LMA prueba es única, ya que permite que los ratones se mantienen en sus jaulas y no utiliza el estímulo anxiogenic de luz brillante durante la fase activa de la luz-oscuridad ciclo. Tradicionalmente, la MLA se ha utilizado durante períodos cortos de tiempo (minutos), mientras que los estudios de movimiento más largos (HRS-día) a menudo han utilizado implantado transmisores y biotelemetría. Con la opción de seguimiento en tiempo real, de largo, al igual que las pruebas de LMA a corto plazo, puede ahora llevarse a cabo utilizando videografía. LMA pruebas a largo plazo requiere un organismo especializado, Pero de fácil construcción, jaula para que los alimentos y el agua (que se coloca generalmente en la cima de la jaula) no impida videografía. Es importante destacar que, videografía y VTS permite la cuantificación de los parámetros, tales como la trayectoria de movimiento del ratón, que son difíciles o imposible de medir con la línea de cruce y / o biotelemetría. En suma, las pruebas de LMA acoplado a VTS proporciona una descripción más completa de movimiento del ratón y la capacidad de examinar la locomoción durante un período prolongado de tiempo.

Protocolo

1. Corto plazo Set Up LMA y del Procedimiento

  1. Corto plazo LMA jaula creada
    1. Pruebe LMA a corto plazo dentro de la jaula de un ratón de un solo alojados. Para facilitar el análisis de imágenes VTS-dependiente, use ropa de cama en alto contraste con el color del ratón (es decir, ropa de cama de color oscuro para los ratones blancos y ropa de cama de color claro para ratones negros).
    2. Durante las pruebas de LMA corto plazo, cubrir las jaulas con ¼ claro en Plexiglas con 11 x ¼ de diámetro para apoyar la ventilación adecuada.
  2. Corto plazo sala de pruebas LMA
    1. Prueba de ratones en un ambiente limpio en el que se han aclimatado a por lo menos 24 horas 8.
    2. Para iluminar el entorno de prueba, utilice criadoras luces abrazadera con bombillas de color rojo (<125 lúmenes). Antes del video, ajustar el ángulo y la posición de las luces para eliminar brillos o reflejos de la parte superior de jaula de plexiglás.
    3. Eliminar o evitar el ruido en las habitacionespor encima de 70 dB. Use un generador de ruido blanco si el ruido de fondo intermitente es inevitable durante la prueba del ratón.
    4. Cubrir la superficie de prueba sobre la cual las jaulas se colocan en la sala de pruebas con papel de carnicero o banco de laboratorio de color similar al de la ropa de cama jaula, en caso de que el suelo de la jaula está expuesto durante videografía.
  3. Corto plazo LMA videografía
    1. Centro y coloque una noche cámara de vídeo con capacidad de visión desde el techo al menos 120 GB de memoria por encima de la zona de control en la sala de pruebas. No exceda la capacidad de resolución de los VTS usados ​​poniendo demasiadas jaulas dentro del marco de la vista de cámara de vídeo (por ejemplo Ethovision XT 7 por Noldus Tecnología de la Información (Leesburg VA) puede seguir simultáneamente 8 ratones en tiempo real).
  4. Procedimiento de ensayo LMA corto plazo
    1. Pruebe LMA a corto plazo durante la fase activa / oscura del ciclo de luz. Asegúrese de que el tiempo en relación con el ciclo de luz es the misma en todos los grupos, como LMA sigue un patrón crepuscular, con más actividad durante los períodos tempranos y tardíos del ciclo de oscuridad 1. Incluya ambos sujetos experimentales y de control en cada grupo de ratones registrados para garantizar los posibles efectos de las diferencias temporales en la LMA se reducen al mínimo.
    2. Individualmente casa y los ratones se aclimatan al menos 24 horas antes del inicio de las pruebas de LMA 8.
    3. Coloque los separadores jaulas y jaulas (que contienen ratones individuales) directamente debajo de la cámara. Retire todo el material de nidificación / enriquecimiento de las jaulas, ya que podría obstruir la vista del ratón (por ejemplo, si el ratón madrigueras / se cubre con material de anidación) e interferir con VTS precisión. Coloque una tapa de plexiglás transparente en cada jaula registrado.
    4. Cuando videoing varias jaulas al mismo tiempo, asegúrese de que la resolución es compatible con los VTS seleccionadas. Para facilitar el análisis de VTS, colocar las jaulas de forma idéntica dentro de cada división (es decir, la esquina superior derecha).
    5. Inicie la grabación. Comience cada video con una pizarra que identifica a toda la información experimental pertinente para garantizar la correcta identificación del video independiente de cualquier documentación que no sea de vídeo adicional. Utilice un reloj o cronómetro para seguir duración de LMA pruebas (5-10 min). Si se pierde la información de tiempo, recuperarlo de la grabación de vídeo.
    6. Por medidas repetidas utilizando el método de LMA corto plazo, permiten acceder a los ratones a los alimentos y el agua durante los intervalos sin medida.
    7. Durante las pruebas, los experimentadores mantener fuera de la vista de los ratones para no actuar como señal visual externa.
    8. Una vez finalizada la prueba, vuelta / substituye el material de nidificación / enriquecimiento, para reducir el potencial de desarrollo de la ansiedad-como el comportamiento 8.
  5. Análisis LMA corto plazo
    1. Guarde las grabaciones en vídeo de la sesión de pruebas a un medio de archivo compatibles con el VTS usados. Para Ethovision XT 7, una unidad de disco duro se utiliza (HDD).
    2. Reproducir los videos de los VTS utilizando su reproductor de medios, el análisis de los vídeos en tiempo real. En la Figura 1, las variables de detección fueron: 2 cm / seg se inicia el seguimiento; 1,75 cm / seg seguimiento se detiene.
    3. Inicialmente, elegir todo el suelo de la jaula como la región de interés (ROI) para el seguimiento. Para los análisis avanzados, como la evaluación de thigmotaxis, crear regiones de interés dentro de la jaula múltiple.
    4. Para los estudios de alto rendimiento, analizar todas las jaulas en el vídeo de forma simultánea con ROIs piso todo jaula individual.
    5. Utilice el VTS para calcular la distancia total se trasladó (cm), la velocidad de movimiento (cm / seg) y la duración de movimiento (seg). Para Ethovision XT 7, exportar los datos generados en Microsoft Excel para el almacenamiento y el análisis adicional.

2. Prueba LMA largo plazo configurar y Procedimiento

  1. Construcción de jaula pruebas LMA largo plazo
    1. Corte un agujero de 5,5 cm de diámetro en la pared del extremo cortode una caja estándar para ratón. Creación de una cubierta para el agujero con ¼ de malla de acero galvanizado. Cortar la malla, la creación de varios ½ en las aberturas para permitir el acceso a la alimentación del ratón. Bruña cualquier malla corte para eliminar los bordes afilados.
    2. Utilizar malla adicional para crear una tolva externa directamente conectado a la malla utilizada para cubrir la abertura de 5,5 cm. Conecte la tolva a la malla utilizada para cubrir el agujero y fijar el conjunto a la jaula con remaches de aluminio.
    3. Construir una botella de agua a partir de un estándar de 50 ml cónico (Corning) y un tapón de goma 1-agujero (Fisher) que está sobre-perforado para permitir la inserción de anti-goteo tubo para sorber (Sistemas de Sta-Pure). Sujete la botella de agua a la jaula con cinta Velcro (3M) e inserte el tubo para sorber a través de la abertura cubierta de malla.
    4. Durante las pruebas de LMA a largo plazo, cubrir las jaulas con ¼ claro en Plexiglas con 11 x ¼ de diámetro para apoyar la ventilación adecuada.
  2. A largo plazo sala de pruebas LMA
    1. A largo plazo sala de pruebas LMA establecido es idéntica a LMA corto plazo. Consulte la sección 1.2 para el procedimiento.
  3. A largo plazo LMA videografía
    1. Centro y colocar un plafón de infrarrojos, al estilo de la seguridad, la cámara directamente conectada a una PC por encima de la zona de grabación en la sala de pruebas. Sólo registrar el número de jaulas a la vez que da lugar a la resolución jaula individual dentro de la capacidad de los VTS utilizados (por ejemplo Ethovision XT 7 puede seguir simultáneamente 8 ratones en tiempo real).
  4. Procedimiento de ensayo LMA largo plazo
    1. Pruebe LMA a largo plazo durante la fase activa / oscura del ciclo de luz. Asegúrese de que el tiempo en relación con el ciclo de la luz es la misma en todos los grupos, como LMA sigue un patrón crepuscular con más actividad durante los períodos anteriores y posteriores de la oscuridad ciclo 1. Pruebe ambos sujetos experimentales y de control en cada grupo de ratones registrados para garantizar la minimización del potencialefectos de las diferencias temporales en la LMA.
    2. Individualmente casa y aclimatar los ratones de prueba en las jaulas modificadas durante al menos 24 horas.
    3. Coloque los separadores jaulas y jaulas (que contienen ratones individuales) directamente debajo de la cámara. Retire todo el material / enriquecimiento de anidación de las jaulas para garantizar una obstrucción de vista del ratón. Ratón madriguera en el material de anidación va a interferir con la capacidad de los STM para rastrear el ratón. Coloque una tapa de plexiglás transparente en cada una de las jaulas para ser grabados.
    4. Al grabar varias jaulas a la vez, asegúrese de que la resolución es compatible con los VTS seleccionadas. Para facilitar VTS jaulas análisis, posición idéntica dentro de cada división (es decir, la esquina superior derecha).
    5. LMA pruebas a largo plazo se suele analizar en tiempo real, y un registro de video por lo general no crea. Un registro de vídeo se puede grabar mediante el uso de una cámara secundaria o por medio de un grabador de DVD vinculado a la cámara primaria. Asegúrese de mantener registros detallados de personaratón y la información de grupo.
    6. Configure el STM para el análisis en tiempo real. Todo el piso de la jaula debe abarcar el ROI de seguimiento. Configure ROIs para todas las jaulas a grabar. Utilice el VTS para calcular la distancia total se trasladó (cm), la velocidad de movimiento (cm / seg) y la duración de movimiento (seg). En la Figura 2, las variables de detección fueron: 2 cm / seg se inicia el seguimiento; 1,75 cm / seg seguimiento se detiene.
    7. Comience a registrar ratón LMA largo plazo. Supervisar la duración de la prueba LMA a largo plazo a través del reloj asociado con el equipo el análisis.
    8. Durante la prueba, mantenga todos los experimentadores fuera de la vista de los ratones a fin de no actuar como señal visual externa.
    9. Una vez finalizada la prueba, vuelta / substituye el material de nidificación / enriquecimiento, para reducir el potencial de desarrollo de la ansiedad-como el comportamiento 8.
  5. Análisis LMA largo plazo
    1. Análisis LMA a largo plazo se produce en tiempo real, sin la generación de un registro de vídeo. Exportar los datos a Microsoft Excel para el almacenamiento y el análisis, si se utiliza Ethovision XT 7.
    2. Para generar un registro de video de LMA a largo plazo, el uso de una cámara secundaria. Asegúrese de que la cámara secundaria tiene una amplia capacidad de almacenamiento suficiente para almacenar el potencialmente largo de grabación (s).

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Resultados

Un ejemplo de los resultados de medidas repetidas, prueba de LMA a corto plazo se muestra en la Figura 1. Esta figura muestra que después de la administración de lipopolisacárido (LPS), los ratones alojados en jaulas ventiladas individualmente (IVC) recuperar la actividad locomotora a corto plazo más rápido que los ratones alojados en jaulas entorno ambiental (AEC) 6. Mientras que la pérdida inicial de la actividad locomotora es similar entre los grupos inyectados con LPS, la recuperación a b...

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Discusión

Los síntomas de la enfermedad en ratones incluyen letargo, pérdida de interés en el entorno social y ambiental, malestar y anorexia 2-3. En los ratones y otros roedores, LMA se puede utilizar para evaluar la enfermedad después de la activación inmune 4-5. Además, LMA largo plazo ofrece la posibilidad de seguir el movimiento en un 24 horas (o más) período, permitiendo el análisis de las alteraciones inducidas por el tratamiento en el comportamiento o alteraciones en los patrones de sueño / vigilia c...

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Divulgaciones

Los autores declaran no tener conflictos de interés.

Agradecimientos

Soporte: Esta investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud (DK064862, NS058525 y AA019357 a GGF).

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Cámara de videoSonyHDR-XR500VOtras cámaras de video similares también pueden funcionar. El formato de almacenamiento del archivo (códec/contenedor) debe ser compatible con el VTS utilizado. Se recomienda al establecer inicialmente un VTS elegir primero el VTS y trabajar con el proveedor en la elección de una cámara adecuada, especialmente con respecto al formato de archivo y la compatibilidad de la resolución de video.
DivisoresFabricados a medida en función de las dimensiones específicas de la jaula. Para facilitar el análisis de imágenes, los divisores deben ser de un color similar al lecho de la jaula. Los divisores estructuralmente fijos son preferibles porque aceleran la configuración entre experimentos de varios ratones, como los que implican mediciones repetidas. Los robustos divisores de jaula transportables pueden construirse de plástico opaco de 1/2 pulgada y unirse mediante una serie de traslapes cruzados.
Ropa de cama clara u oscura (opuesta al color del pelaje del ratón)Disponible en varios distribuidores de suministros para animales de laboratorio, según la ubicación.
Tapas de jaula de plexiglás transparentefabricadas a medida según las dimensiones
Software de seguimiento de video automatizado (EthoVision XT 7)la información NoldusExiste una variedad de fabricantes de VTS, el uso de otro software puede ser suficiente.
PCDell Inc.Ver proveedores de software VTS requisitos mínimos de PC Generador
ruido blancoDohmDSUna variedad de generadores de ruido blanco están disponibles, dependiendo de la necesidad.
Luces de abrazadera de cría con bombillas deVarios tamaños y estilos disponibles. El número requerido depende del tamaño de la habitación / necesidades de iluminación. No exceda los 125 lúmenes en la sala de pruebas.
Banco de laboratorio o papelEl papel debe coincidir o ser muy similar en color a la ropa de cama de la jaula.
de jaula opacos de la jaula.Tecnología de de luz roja de carnicero

Referencias

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  2. Kent, S., Bluthé, R. M., Kelley, K. W., Dantzer, R. Sickness behavior as a new target for drug development. Trends Pharmacol. Sci. 13, 24-28 (1992).
  3. Dantzer, R. Cytokine, sickness behavior, and depression. Immunol. Allergy Clin. North Am. 29, 247-264 (2009).
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  5. York, J. M., et al. The biobehavioral and neuroimmune impact of low-dose ionizing radiation. Brain Behav. Immun. 26, 218-227 (2012).
  6. York, J. M., et al. Individually ventilated cages cause chronic low-grade hypoxia impacting mice hematologically and behaviorally. Brain Behav. Immun. 26, 951-958 (2012).
  7. Jennings, M., et al. Refining rodent husbandry: the mouse. Report of the Rodent Refinement Working Party. Lab. Anim. 32, 233-259 (1998).
  8. York, J. M., Blevins, N. A., Baynard, T., Freund, G. G. Mouse testing methods in psychoneuroimmunology. Methods in Molecular Biology. 934, 243-276 (2012).
  9. Dantzer, R., O'Connor, J. C., Freund, G. G., Johnson, R. W., Kelley, K. W. From inflammation to sickness and depression: when the immune system subjugates the brain. Nat. Rev. Neurosci. 9, 46-56 (2008).
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