Article de méthode

Souris à court et à long terme de l'activité locomotrice analysées par un logiciel de suivi de la vidéo

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DOI :

10.3791/50252

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20 juin 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

Dans cet article

Résumé

l'activité locomotrice (LMA) est une mesure simple et facile à réaliser de comportement chez la souris. Couplage d'un logiciel de suivi vidéo (VTS) et LMA permet l'amélioration de la spécificité et de la sensibilité, surtout en comparaison avec le manuel, la ligne de méthode de franchissement d'analyse LMA. En outre VTS permet un suivi à long terme des souris LMA.

Résumé

l'activité locomotrice (LMA) est une mesure simple et facile à réaliser de comportement chez les souris et autres rongeurs. L'amélioration des logiciels de suivi vidéo (VTS) ont permis d'être couplée à des tests LMA, améliorant considérablement la spécificité et la sensibilité par rapport à la méthode des croisements de ligne avec une notation manuelle. En outre, VTS permet l'expérimentation à haut débit. Bien que similaire au suivi vidéo automatisé utilisé pour l'essai en plein champ (OFT), les tests LMA est unique en ce qu'elle permet souris à rester dans leur cage et ne pas utiliser le stimulus anxiogène de l'éclairage lumineux pendant la phase active de la lumière-obscurité cycle. Traditionnellement, LMA a été utilisé pendant de courtes périodes de temps (min), tandis que les études des mouvements plus longs (heures-jours) ont souvent utilisé implanté émetteurs et biotélémétrie. Avec la possibilité de suivre en temps réel, à long, comme les tests LMA à court terme, peut maintenant être réalisée en utilisant la vidéographie. LMA tests à long terme nécessite une spécialisée, Mais facile à construire, cage de sorte que la nourriture et de l'eau (qui est habituellement placé sur le dessus de la cage) n'entrave pas la vidéographie. Surtout, la vidéographie et VTS permet la quantification de paramètres, tels que le chemin de mouvement de la souris, qui sont difficiles ou impossibles à mesurer avec la ligne de passage et / ou biotélémétrie. En somme, les tests LMA couplé à VTS offre une description plus complète des mouvements de la souris et la capacité d'examiner locomotion sur une période de temps prolongée.

Protocole

1. Set LMA court terme Jusqu'à et de procédure

  1. À court terme LMA cage mis en place
    1. Essai à court terme LMA dans la cage d'accueil de souris à un seul logement. Pour faciliter l'analyse d'image VTS-dépendant, utiliser la literie à haut contraste avec la couleur souris (ie literie de couleur sombre pour les souris blanches et une literie de couleur claire pour souris noires).
    2. Au cours des essais LMA à court terme, couvrir cages avec ¼ clair en plexiglas avec 11 x ¼ dans des trous d'un diamètre de soutenir une ventilation appropriée.
  2. Salle d'essai à court terme LMA
    1. Testez souris dans un environnement propre dans lequel ils ont été acclimatés à au moins 24 h 8.
    2. Pour éclairer l'environnement de test, utilisez couveuse lumières de serrage avec des ampoules rouges (<125 lumens). Avant la vidéographie, ajuster l'angle et la position des feux de supprimer les reflets du haut de la cage en plexiglas.
    3. Supprimer ou éviter le bruit ambiantau-dessus de 70 dB. Utilisation d'un générateur de bruit blanc si intermittente bruit de fond est inévitable pendant le test de la souris.
    4. Couvrir la surface d'essai sur lequel les cages sont placées dans la salle d'examen avec boucher ou du papier de paillasse de laboratoire de couleur similaire à la literie de cage, dans le cas où le sol de la cage est exposée au cours de la vidéographie.
  3. À court terme LMA vidéographie
    1. Centre et placer une nuit caméra vidéo capable de vision au plafond avec au moins 120 Go de mémoire au-dessus de la zone d'enregistrement dans la salle d'examen. Ne pas dépasser la capacité de résolution des VTS utilisés en plaçant trop de cages dans la vue caméra image vidéo (par exemple Ethovision XT 7 par Noldus technologies de l'information (Leesburg VA) peut suivre simultanément 8 souris en temps réel).
  4. Procédure de test LMA à court terme
    1. Essai à court terme LMA pendant la phase active / sombre du cycle de la lumière. Assurez-vous que le temps par rapport au cycle de la lumière est ee même dans tous les groupes, comme LMA suit un modèle crépusculaire, avec plus d'activité pendant les périodes de début et plus tard du cycle sombre 1. Inclure les sujets expérimentaux et de contrôle dans chaque groupe de souris enregistrés pour s'assurer que les effets potentiels de différences temporelles LMA sont minimisés.
    2. Individuellement maison et s'acclimater souris au moins 24 heures avant le début de la LMA tests 8.
    3. Placez les diviseurs de la cage et les cages (contenant des souris individuelles) directement sous la caméra. Retirez tous les matériaux de nidification / enrichissement des cages, ce qui pourrait obstruer la vue de la souris (par exemple, si la souris terriers / se couvre de matériaux de nidification) et interférer avec précision VTS. Placez un couvercle en plexiglas clair sur chaque cage enregistré.
    4. Quand filmer plusieurs cages simultanément, assurez-vous que la résolution est compatible avec les VTS choisies. Pour faciliter l'analyse des VTS, positionner les cages identique au sein de chaque division (ie coin en haut à droite).
    5. Commencer l'enregistrement. Commencez chaque vidéo avec une ardoise qui identifie toutes les informations expérimentales pertinentes pour assurer l'identification correcte de la vidéo indépendante de toute documentation non-vidéo supplémentaire. Utilisez une minuterie ou un chronomètre pour suivre la durée des essais LMA (5-10 min). Si les informations de synchronisation est perdue, le récupérer à partir de l'enregistrement vidéo.
    6. Pour des mesures répétées en utilisant la méthode LMA à court terme, permettent souris accès à la nourriture et à l'eau pendant les intervalles non-mesure.
    7. Lors des tests, conserver les expérimentateurs hors de la vue des souris afin de ne pas agir comme un repère visuel extérieur.
    8. Lorsque le test est terminé, retour / remplacent des matériaux de nidification / enrichissement, afin de réduire le potentiel de développement de l'anxiété-comme le comportement 8.
  5. LMA analyse à court terme
    1. Conserver les enregistrements vidéo de la séance de test à un support d'archivage compatibles avec les VTS utilisés. Pour Ethovision XT 7, un disque sur le disque dur (HDD) est utilisé.
    2. Rejouer les vidéos dans les VTS en utilisant son lecteur multimédia associé, l'analyse des vidéos en temps réel. Dans la figure 1, les variables de détection étaient: 2 cm / s commence à suivre; 1,75 cm / sec suivi s'arrête.
    3. Initialement, choisissez l'ensemble du plancher de la cage comme la région d'intérêt (ROI) pour le suivi. Pour les analyses avancées, telles que l'évaluation de thigmotaxis, créer ROI intra-cage multiple.
    4. Pour les études à haut débit, d'analyser toutes les cages dans la vidéo simultanément avec ROI de sol tout-cage individuelle.
    5. Utilisez les VTS pour calculer la distance totale déplacée (cm), vitesse de déplacement (cm / sec) et la durée du mouvement (s). Pour Ethovision XT 7, d'exporter les données générées dans Microsoft Excel pour le stockage et l'analyse supplémentaire.

2. Test LMA à long terme et méthode de

  1. Construction de la cage tests LMA long terme
    1. Coupez un trou d'un diamètre de 5,5 cm dans le mur à court termed'une cage de souris standard. Créer une couverture pour le trou avec ¼ en maille d'acier galvanisé. Couper le filet, créant plusieurs ½ dans les ouvertures pour permettre l'accès de la souris à l'alimentation. Burnish une maille coupe pour enlever les arêtes vives.
    2. Utiliser une maille supplémentaire pour créer une trémie externe directement connecté à la maille utilisée pour couvrir le cm ouverture 5.5. Branchez la trémie de la maille utilisée pour couvrir le trou et fixez l'ensemble de la cage à l'aide de rivets en aluminium.
    3. Construire une bouteille d'eau à partir d'un standard de 50 ml conique (Corning) et un bouchon de caoutchouc 1 trou (Fisher) qui est sur-percé pour permettre l'insertion des anti-goutte tube de siroter (Systèmes Sta-Pure). Fixez la bouteille d'eau à la cage avec une bande Velcro (3M) et insérer le tube de siroter à travers les mailles ouverture couverte.
    4. Au cours des essais LMA long terme, couvrir cages avec ¼ clair en plexiglas avec 11 x ¼ dans des trous d'un diamètre de soutenir une ventilation appropriée.
  2. Salle d'essai à long terme LMA
    1. Salle de test LMA à long terme mis en place est identique à court terme LMA. Voir la section 1.2 pour la procédure.
  3. À long terme LMA vidéographie
    1. Centre et placer un plafonnier infrarouge, la sécurité de style, appareil photo directement lié à un PC au-dessus de la zone d'enregistrement dans la salle d'examen. Enregistrer uniquement le nombre de cages à la fois que les résultats dans la résolution des cages individuelles dans la capacité des VTS utilisés (par exemple Ethovision XT 7 peut suivre simultanément 8 souris en temps réel).
  4. Procédure de test LMA long terme
    1. Testez long terme LMA pendant la phase active / sombre du cycle de la lumière. Assurez-vous que le temps par rapport au cycle de la lumière est la même dans tous les groupes, comme LMA suit un modèle crépusculaire avec plus d'activité pendant les périodes de début et plus tard du cycle sombre 1. Testez les deux sujets expérimentaux et de contrôle dans chaque groupe de souris enregistrés pour assurer la minimisation du potentieleffets des différences temporelles LMA.
    2. Individuellement maison et acclimater les souris testées dans les cages modifiées pour au moins 24 heures.
    3. Placez les diviseurs de la cage et les cages (contenant des souris individuelles) directement sous la caméra. Retirez tous les matériaux de nidification / d'enrichissement des cages afin d'assurer une vue sans obstacle de la souris. Souris creuser dans le matériau de nidification va interférer avec la capacité des VTS pour suivre la souris. Placez un couvercle en plexiglas clair sur chacune des cages d'être enregistrées.
    4. Lors de l'enregistrement de plusieurs cages à la fois, assurez-vous que la résolution est compatible avec les VTS choisies. Pour faciliter la STM analyse, la position des cages identiques au sein de chaque division (ie coin en haut à droite).
    5. LMA tests à long terme est généralement analysée en temps réel et un enregistrement vidéo n'est généralement pas créé. Un enregistrement vidéo peut être enregistrée à l'aide d'une caméra secondaire ou par l'intermédiaire d'un enregistreur de DVD relié à l'appareil principal. Soyez sûr de garder des registres détaillés de personnesouris et des informations de groupe.
    6. Mettre en place les VTS pour l'analyse en temps réel. L'ensemble du plancher de la cage devrait englober le retour sur investissement pour le suivi. Mettre en place ROI pour toutes les cages étant enregistrées. Utilisez les VTS pour calculer la distance totale déplacée (cm), vitesse de déplacement (cm / sec) et la durée du mouvement (s). Dans la figure 2, les variables de détection étaient: 2 cm / s commence à suivre; 1,75 cm / sec suivi s'arrête.
    7. Commencer l'enregistrement de la souris à long terme LMA. Contrôler la durée du test LMA à long terme par l'intermédiaire de l'horloge associée à l'ordinateur d'analyse.
    8. Pendant le test, garder tous les expérimentateurs hors de la vue des souris afin de ne pas agir comme un repère visuel extérieur.
    9. Lorsque le test est terminé, retour / remplacent des matériaux de nidification / enrichissement, afin de réduire le potentiel de développement de l'anxiété-comme le comportement 8.
  5. LMA analyse à long terme
    1. LMA analyse à long terme se produit en temps réel sans la génération d'un enregistrement vidéo. Exporter les données dans Microsoft Excel pour le stockage et l'analyse, si vous utilisez Ethovision XT 7.
    2. Pour générer un enregistrement vidéo de longue durée LMA, utiliser un appareil photo secondaire. Assurez-vous que l'appareil photo secondaire a une capacité de stockage amplement suffisant pour stocker le processus potentiellement long enregistrement (s).

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Résultats

Un exemple des résultats d'une des mesures répétées, essai LMA à court terme est illustré à la figure 1. Cette figure montre que, après administration lipopolysaccharide (LPS), les souris logés dans des cages individuellement ventilées (IVC) récupérer l'activité locomotrice à court terme plus rapidement que les souris hébergées dans l'air ambiant environnement cage (AEC) 6. Alors que la perte initiale de l'activité locomotrice est similaire entre les groupes injectés LPS, la r...

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Discussion

Les symptômes de la maladie chez les souris comprennent la léthargie, perte d'intérêt dans un cadre social et environnemental, malaise et anorexie 2-3. Chez les souris et autres rongeurs, LMA peut être utilisé pour évaluer la maladie après activation immunitaire 4-5. En outre, à long terme LMA offre la possibilité de suivre le mouvement sur un 24 heures (ou plus), permettant ainsi l'analyse des altérations induites par le traitement de comportement circadien ou perturbations dans le sommeil...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs déclarent aucun conflit d'intérêt.

Remerciements

Support: Cette recherche a été financée par le National Institutes of Health (DK064862, NS058525 et AA019357 à GGF).

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Caméra vidéoSonyHDR-XR500VD’autres caméras vidéo similaires peuvent également fonctionner. Le format de stockage du fichier (codec/conteneur) doit être compatible avec le VTS utilisé. Il est recommandé, lors de la mise en place initiale d’un VTS, de choisir d’abord le VTS et de travailler avec le fournisseur pour choisir une caméra appropriée, en particulier en ce qui concerne la compatibilité du format de fichier et de la résolution vidéo.
Séparateurs de cage opaquesFabriqués sur mesure en fonction de dimensions de cage spécifiques. Pour faciliter l’analyse des images, les séparateurs doivent être d’une couleur similaire à celle de la litière de la cage. Les diviseurs structurellement fixes sont préférables car ils accélèrent la configuration entre les expériences multi-souris, telles que celles impliquant des mesures répétées. Les séparateurs de cage robustes et transportables peuvent être construits en plastique opaque de 1/2 pouce et assemblés par une série de chevauchements croisés.
Litière claire ou foncée (à l’opposé de la couleur du pelage de la souris)Disponible auprès de plusieurs distributeurs de fournitures pour animaux de laboratoire, selon l’emplacement.
cage en plexiglas transparentFabriqué sur mesure en fonction des dimensions de la cage.
Logiciel de suivi vidéo automatisé (EthoVision XT 7)Noldus Information TechnologyIl existe une variété de fabricants de VTS, l’utilisation d’autres logiciels peut suffire.
PCDell Inc.Voir les fournisseurs de logiciels VTS exigences minimales PC Générateur
bruit blancDohmDSUne variété de générateurs de bruit blanc est disponible, en fonction des besoins.
Lampes de pince à couveuse avec ampoules rouges Plusieurstailles et styles disponibles. Le nombre requis dépend de la taille de la pièce et des besoins en matière d’éclairage. Ne dépassez pas 125 lumens dans la salle d’essai.
Papier de laboratoire ou depapier doit correspondre ou être de couleur très similaire à la litière de la cage.
Dessus de de boucher Le

Références

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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).
  4. Godbout, J. P., et al. Exaggerated neuroinflammation and sickness behavior in aged mice following activation of the peripheral innate immune system. FASEB J. 19, 1329-1331 (2005).
  5. York, J. M., et al. The biobehavioral and neuroimmune impact of low-dose ionizing radiation. Brain Behav. Immun. 26, 218-227 (2012).
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  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).
  10. Crawley, J. N. Behavioral phenotyping of rodents. Comp. Med. 53, 140-146 (2003).
  11. Karelina, K., et al. Social isolation alters neuroinflammatory response to stroke. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106, 5895-5900 (2009).

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Mots-clés

Tests en cage d origineLMA court termeLMA long termeanalyse du mouvement de la sourisdistance parcouruemesure de la vitessesuivi en temps r elmodification de la cage

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