L'atteinte habile de rongeur est couramment employée pour étudier des qualifications habiles, mais exige le temps et l'effort significatifs pour mettre en œuvre la tâche et analyser le comportement. Nous décrivons une version automatisée de l'atteinte habile avec le suivi de mouvement et la reconstruction tridimensionnelle des trajectoires de portée.
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Article de méthode
Rat automatisé Single-Pellet Atteindre avec la reconstruction en 3 dimensions des trajectoires de patte et de chiffres
Dans cet article
Résumé
Résumé
L'atteinte habile de rongeur est couramment employée pour étudier des qualifications habiles, mais exige le temps et l'effort significatifs pour mettre en œuvre la tâche et analyser le comportement. Plusieurs versions automatisées de la portée qualifiée ont été développées récemment. Ici, nous décrivons une version qui présente automatiquement des granulés aux rats tout en enregistrant la vidéo haute définition sous plusieurs angles à des taux d'images élevés (300 fps). La patte et les chiffres individuels sont suivis avec DeepLabCut, un algorithme d'apprentissage automatique pour l'estimation de pose sans marqueur. Ce système peut également être synchronisé avec des enregistrements physiologiques, ou être utilisé pour déclencher des interventions physiologiques (par exemple, stimulation électrique ou optique).
Introduction
Les humains dépendent fortement de l'habileté habile, définie comme des mouvements qui nécessitent des mouvements multi-joints et numériques coordonnés avec précision. Ces compétences sont affectées par une gamme de pathologies courantes du système nerveux central, y compris les lésions structurelles (p. ex., accident vasculaire cérébral, tumeur, lésions démyélinisés), les maladies neurodégénératives (p. ex. la maladie de Parkinson) et les anomalies fonctionnelles du moteur. circuits (p. ex. dystonie). Comprendre comment les compétences habiles sont apprises et mises en œuvre par les circuits moteurs centraux a donc le potentiel d'améliorer la qualité de vie d'une gra....
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Protocole
Toutes les méthodes d'utilisation des animaux décrites ici ont été approuvées par le Comité institutionnel de soins et d'utilisation des animaux (IACUC) de l'Université du Michigan.
1. Mise en place de la chambre d'atteindre
REMARQUE: Voir Ellens et coll.14 pour plus de détails et de diagrammes de l'appareil. Les numéros de pièce se réfèrent à la figure 1.
- Attachez des panneaux de polycarbonate transparents avec du ciment acrylique pour construire la chambre d'atteinte (15 cm de large sur 40 cm de long sur 40 cm de hauteur) (partie #....
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Résultats
Les rats acquièrent rapidement la tâche d'atteinte habile une fois acclimaté à l'appareil, avec un plafonnement des performances en termes de nombre s'étend et de précision sur une semaine et demie (figure5). La figure 6 montre des images vidéo indiquant des structures identifiées par DeepLabCut, et la figure 7 montre des trajectoires de portée individuelles superposées à partir d'une seule session. Enfin, dans .......
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Discussion
L'atteinte de la main de rongeur habile est devenue un outil standard pour étudier la physiologie et la pathophysiologie de système moteur. Nous avons décrit comment mettre en œuvre une tâche automatisée rat habile atteindre qui permet: la formation et les tests avec une supervision minimale, 3-D patte et la reconstruction de trajectoire numérique (pendant l'atteinte, la saisie et la rétraction des pattes), l'identification en temps réel de la patte pendant l'atteinte, et la synchronisation avec l'électronique externe. I.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n'ont rien à révéler.
Remerciements
Les auteurs aimeraient remercier Karunesh Ganguly et son laboratoire pour leurs conseils sur la tâche d'atteinte, ainsi qu'Alexander et Mackenzie Mathis pour leur aide dans l'adaptation de DeepLabCut. Ce travail a été soutenu par le National Institute of Neurological Disease and Stroke (numéro de subvention K08-NS072183) et l'Université du Michigan.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| panneaux en polycarbonate transparent | TAP Plastiques | coupés sur commande (voir design de l’encadré) | |
| source/détecteur infrarouge | Med Associates | ENV-253SD | Caméra de la gamme 30 » |
| Basler | acA2000-340kc | 2046 x 1086 CMV2000 340 fps Objectif de la caméra Color Camera Link | |
| Megapixel (computar) | M0814-MP2 | 2/3 » 8mm f1.4 avec verrouillage Iris & | |
| Câbles de caméra | Basler | #2000031083 | Cable PoCL Camera Link SDR/MDR Full, 5 m - Data Cables |
| mirrors | Amazon | ||
| actuator Concentrics | LACT6P | Linear Actuator 6 » Stroke (nominale), 110 Lb Force, 12 VDC, avec potentiomètre | |
| réservoir à granulés/entonnoir | Amico (Amazon) | a12073000ux0890 | 6 » funnel |
| de guidage | ePlastics | ACREXT.500X.250 | 1/2 » OD x 1/4 » ID Transparent. Tube acrylique en plexiglas extrudé x tige |
| de livraison de granulés | ePlastics | ACRCAR.250 | 0.250 " DIA. Tige en acrylique coulé (longueur 2') |
| connecteur en T en plastique | États-Unis Plastic Corp | #62065 | 3/8 « x 3/8 » x 3/8 « Tuyau ID Noir HDPE Tee |
| LED lumières | Éclairage EVER | 4100066-DW-F | Bande lumineuse LED étanche flexible 12V, ruban LED, blanc lumière du jour, super lumineux 300 unités 5050 LEDS, 16,4 pieds 5 m bobine |
| support ePlastics | ACTLNAT0.125X12X36 | 0,125 « x 12 » x 36 « Feuille d’acétal naturel | |
| Feuilles de lumière diffuseur films | inventables | 23114-01.007x8,5x11 | », armoire mate deux côtés |
| et matériaux de cadre | personnalisés divers (Home Depot, etc.) | Panneau de fibres de 3/4 po (voir le protocole pour les dimensions de chaque structure) | |
| mousse acoustique | Acoustic First | FireFlex Wedge Mousse acoustique (2 po d’épaisseur) | |
| ventilateurs | Cooler Master (Amazon) | B002R9RBO0 | Rifle Bearing 80mm Ventilateur de refroidissement silencieux pour boîtiers d’ordinateur et refroidisseurs de processeur |
| Charnières de porte d’armoire | Everbilt (Home Depot | #14609 | charnière en acier continue (1.4« x 48 ») |
| roues d’armoire | Everbilt (Home Depot | #49509 | Roulette pivotante en caoutchouc souple avec capacité de charge de 90 lb et frein latéral |
| de porte d’armoire | Everbilt (Home Depot | #15094 | Poignée de porte à usage léger blanc (4.5 ») |
| ordinateur | Hewlett Packard | Z620 | HP Z620 Station de travail de bureau |
| Lien de caméra Frame Grabber | National Instruments | #781585-01 | PCIe-1473 Virtex-5 LX50 Camera Link - |
| Carte RIO multifonction | National Instruments | #781100-01 | PCIe-17841R |
| Câble de carte RIO analogique | National Instruments | SCH68M-68F-RMIO | Câble multifonction |
| numérique RIO Câble | Instruments | #191667-01 | SHC68-68-RDIO Câble numérique pour |
| bloc de connexion analogique | National Instruments | #782536-01 | SCB-68A Bloc de connecteur d’E/S blindé contre le bruit, |
| bloc de connexion numérique | National Instruments | #782536-01 | SCB-68A Bloc de connecteur d’E/S blindé contre le bruit, |
| rack de relais à 24 positions | Measurement Computing Corp. | SSR-RACK24 | Fond de panier de relais statique (relais de type Gordos/OPTO-22), commutateur DC 24 voies |
| Measurement Computing Corp. | SSR-ODC-05 | Module de relais statique, simple, commutateur DC, 3 à 60 VDC @ 3,5 A | |
| DC Sense | Measurement Computing Corp. | SSR-IDC-05 | Module de relais statique, simple, détection CC, 3 à 32 VDC |
| Alimentation CC | BK Precision | 1671A | à triple sortie 30 V, 5 A Alimentation CC à affichage numérique Granulés de |
| sucre | Bio Serv | F0023 | Granulés de précision sans poussière, 45 mg, saccharose (non aromatisé) |
| LabVIEW | National Instruments | LabVIEW 2014 SP1, versions | 64 et 32 bitsLabVIEW 64 bits est nécessaire pour accéder à suffisamment de mémoire pour diffuser des vidéos, mais le codage FPGA doit être effectué en LabVIEW 32 bits |
| MATLAB Le | de | de trajectoire Matlab Matlab R2019a | est écrit dans Matlab et nécessite la boîte à outils Computer Vision |
Références
- Chen, J., et al. An automated behavioral apparatus to combine parameterized reaching and grasping movements in 3D space. Journal of Neuroscience Methods. , (2018).
- Sacrey, L. A. R. A., Alaverdashvili, M., Whishaw, I. Q.
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Réimpressions et autorisations
Étiquettes
Atteinte automatisée chez le ratsuivi 3D de la patteestimation de la pose par DeepLabCutenregistrement vidéo à haute vitessetâche d'atteinte qualifiéesystème de distribution de granulesétalonnage du seuil de la ROIanalyse cinématique du membre antérieursynchronisation des enregistrements physiologiquessuivi du mouvement sans marqueur
