Décodage du comportement naturel à partir de l’intégration neuroéthologique

Le but de ma recherche est de comprendre comment la neurodynamique encode le comportement naturel et comment le cerveau contrôle les actions complexes qui soutiennent la survie dans les environnements naturels. Les paradigmes traditionnels de la tête fixe limitent notre compréhension du comportement naturel. Notre protocole met à jour ce paradigme en incarnant un décodage précis du comportement neuronal chez des animaux se déplaçant librement vers l’intelligence cérébrale naturelle.

Nous nous concentrerons sur la collecte de données riches et non contrôlées pour construire des modèles de vie numériques en utilisant des approches holistiques pour comprendre l’intelligence dans les systèmes vivants complexes. Pour commencer, connectez le câble de bus série universel du module de synchronisation du dispositif de comportement tridimensionnel au poste de travail du même appareil. Ensuite, connectez le module de synchronisation de l’appareil mTPM à son contrôleur à l’aide d’un câble SMA.

Connectez le port de sortie TTL du module de synchronisation du dispositif de comportement tridimensionnel au port d’entrée TTL du module de synchronisation du dispositif mTPM à l’aide d’un câble de conversion SMA BNC. Pour commencer l’étalonnage, ajustez l’angle de prise de vue des quatre caméras de sorte qu’elles couvrent toute la base du champ ouvert et étendez leur champ de vision d’au moins 20 centimètres au-dessus de la limite la plus éloignée pour capturer le comportement d’élevage de la souris. Ensuite, placez le module de calibrage au centre de la zone de prise de vue.

Éteignez toutes les lumières et exécutez le logiciel de calibrage de la caméra. Maintenant, fixez le dispositif de contention de la souris au micro-manipulateur du mTPM. À l’aide de la plaque métallique, fixez la tête de la souris à la retenue.

Éteignez toutes les lumières. Ensuite, fixez le mTPM à son support et allumez le système d’imagerie pour localiser le signal fluorescent. Ajoutez une goutte de gel pour les yeux Carbomer en haut de la fenêtre crânienne.

Déplacez la souris à l’aide de la plate-forme de mouvement de sorte que la fenêtre crânienne soit alignée directement sous l’objectif du mTPM. Déplacez le micromanipulateur verticalement pour localiser le plan d’imagerie. Ensuite, déplacez le micro-manipulateur dans le plan pour centrer le plan d’imagerie.

Ensuite, fixez la base supérieure au mTPM. Appliquez de l’adhésif pour coller la base inférieure à la base supérieure et fixez-la à la fenêtre crânienne. Pour assurer la stabilité structurelle, remplissez l’espace entre les deux bases et le support de plaque métallique fixé à la tête de la souris à l’aide d’un adhésif structurel acrylique haute performance.

Ensuite, évaluez la stabilité de l’adhérence en sondant doucement la base avec une pince à épiler. Après cela, ajoutez une goutte de gel pour les yeux Carbomer dans la chambre de base. Observez la fluorescence neuronale à travers le mTPM.

Si la fluorescence n’est pas clairement visible, retirez l’adhésif à l’aide d’une perceuse crânienne pour détacher la base. Ensuite, répétez la procédure jusqu’à ce que la fluorescence claire soit obtenue. Ensuite, fixez du papier d’aluminium avec du ruban adhésif entre la fibre du mTPM et la fenêtre crânienne.

Allumez la lumière de la pièce et testez la clarté des images capturées par le mTPM. Pour mettre la souris dans un champ ouvert, gonflez au moins 10 ballons d’hélium et attachez chacun séparément avec de la ficelle de coton. Ensuite, détachez la plaque métallique de la contention de la souris.

Tenez doucement la souris par sa queue d’une main. De l’autre main, supportez la fibre optique du mTPM. Placez soigneusement la souris dans le champ ouvert.

Suspendez les ballons d’hélium en attachant la ficelle de coton à la fibre. Ajustez le nombre de repères afin que la souris puisse se déplacer et explorer le champ ouvert sans restriction. Fermez la porte du boîtier mTPM pour réduire les perturbations externes.

Démarrez le logiciel d’enregistrement mTPM et le logiciel de synchronisation. Définissez les chemins d’accès aux fichiers et les paramètres d’enregistrement conformément à la procédure d’établissement de la plate-forme. Démarrez l’enregistrement du mTPM via le logiciel d’enregistrement.

Vérifiez le logiciel de synchronisation pour vérifier que les marqueurs de temps sont enregistrés avec précision pour chaque image à deux photons. Évaluez si le contraste des images à deux photons reste stable pendant l’enregistrement. Vérifiez également que les mouvements de la souris ne perturbent pas la stabilité des cadres d’imagerie.

Maintenant, démarrez le script de synchronisation de caméra personnalisé pour lancer l’enregistrement du comportement. Définissez le chemin d’accès au fichier et les paramètres conformément à la procédure d’établissement de la plate-forme. Ensuite, démarrez l’enregistrement du comportement à l’aide du script de synchronisation personnalisé.

Confirmez la présence d’un marqueur temporel dans le logiciel de synchronisation toutes les 30 images de la vidéo de comportement. Vérifiez que les quatre flux vidéo des caméras sont correctement synchronisés. Vérifiez que les paramètres de capture vidéo du système de suivi comportemental tridimensionnel sont correctement définis.

Une fois que l’enregistrement comportemental s’arrête automatiquement, désactivez manuellement le logiciel d’enregistrement et de synchronisation mTPM pour terminer l’essai. Les matrices de coefficients de corrélation n’ont montré aucun modèle distinct spécifique aux neurones pour les poses du sujet, les poses d’objets ou les distances corporelles, indiquant une faible correspondance entre les signaux neuronaux et les mesures comportementales. Tous les coefficients de corrélation du comportement neuronal sont tombés entre 0,3 et 0,3, confirmant de faibles associations dans des conditions naturalistes.

Les plongements neuronaux dérivés du zèbre forment des motifs complexes, incorporant des composants de plusieurs plongements articulaires. Les plongements de zèbres ont démontré un alignement cohérent des variables comportementales et neuronales sur trois paires de souris, en particulier pour la distance corporelle et les motifs sociaux. L’erreur de décodage pour les plongements à distance corporelle était significativement plus élevée que pour les poses du sujet et de l’objet, mais restait dans les limites d’erreur de suivi attendues.

L’intégration conjointe de l’activité neuronale avec diverses variables comportementales a révélé une grande précision de décodage à travers les poses du sujet, les poses d’objets et les motifs. L’analyse de la similarité cosinus utilisant l’intégration de la pose du sujet S1 comme référence a montré un alignement plus faible pour les motifs liés à l’objet, suggérant un encodage primaire du soi et du comportement social.