נוהל הלפרידול
פיתחנו את המערכת ניתוח הילוך להשוות פרמטרים הילוך בחולדות שליטה לאלה חולדות ניסיוני צפוי להראות מגוון של locomotor, הילוך, ואיזון ליקויים. השתמשנו בעיצוב בתוך הנושא שבו כל חולדה נבדקה בתמיסת מלח, במינון גבוה הלופרידול ומינון נמוך בתנאי הלפריאיידול. חולדות הופרדו לשתי קבוצות (A ו-B) כדי לאפשר איזון נגדי; בדיקות הילוך היה מאוזנת נגד זמן של יום וסדר של תנאי. כל בדיקה היתה מופרדת על ידי 48 h. חולדות היו מורדם בקלות עם isofלפני קבלת הזריקות הצפק (IP) של או תמיסת מלח או הלופרידול. הילוך נבדק 1 h לאחר ההזרקה, בשלב זה הלפריאיידול צריך להיות ברמות שיא15,16,17.
תוצאות התנהגותיות
הבחנו בשינוי התנהגותי בולט בבעלי חיים שטופלו בהלופרידול. במצב של מינון גבוה, חמישה משמונת העכברושים היו תקופות של חוסר ניידות בתחילת המעבר, שבמהלכה הם לא הגיב לניסויים שנוגעים בהם ועמידים בפני העברתם. במקרים מסוימים, מדינה זו נמשכה מספר דקות עד להסרת החולדה מהמסדרון. במקרים אחרים, העכברוש השותק לפתע זז במהירות או "מאוגד" לאורך המעבר ולאחר מכן חוזר אל המדינה הקפואה לקראת הסוף. במצב מינון נמוך, 3 מתוך 8 חולדות היו תקופות דומות של חוסר ניידות. במינון זה, היה רק מופע אחד של התנהגות תוחמת. התוחמת לא נצפתה כאשר החיות טופלו בתמיסת מלח.
ניתחנו את ההשפעות של לופרידול על הפרמטרים הבאים הילוך: בסיס של תמיכה, אורך פסיעה, מהירות פסיעה, משך העמידה, העמדה ליחס הנדנדה, אזור הקשר המקסימלי, ומרחק interlimb. בגלל הרבה פרמטרים הילוך לחזית הגפיים האחוריות זהים ו לופרידול בדרך כלל יש השפעות אחידה על כל הגפיים, אנו מחושבים פרמטרים רק הגפיים האחוריות ולא הפרידו נתונים עבור הגפיים השמאלית והימנית. עבור כל חולדה, אנו מחושבים את המשמעות של כל פרמטר הילוך מכל הרצפים שמיש מכל מיום בדיקה. כל הפרמטרים (מלבד השתנות מהירות) חושבו כממוצע עבור 4 השלבים הניתנים לשימוש הראשונים של הפעלה. כדי להעריך אם כל מינון של הלופרידול השפיעו באופן משמעותי, השתמשנו במבחן t לדוגמה מזווג. בניסוי 1, הייתה עלייה משמעותית באורך פסיעה (איור 6A; t (7) =-2.962, p = 0.021) ואזור הקשר המקסימלי (איור 6a; t (7) =-2.51, p = 0.04) בבעלי חיים שטופלו במינון גבוה הלופרידול. בסיס התמיכה, המהירות, משך העמידה והעמידה ביחס הסווינג לא היו משמעותיים. בניסוי 2, בעלי חיים שניתנו במינון נמוך לופרידול הראו עלייה משמעותית במשך העמידה (איור 6b; t (7) =-2.444, p = 0.044) ואזור הקשר המקסימלי (איור 6b; t (7) =-3.085, p = 0.018) בהשוואה למצב מלוחים. שום פרמטרים הליכה אחרים לא היו משמעותיים. בנוסף, היה הבדל משמעותי בין המינון הגבוה לבין מינון נמוך במינון התנאים בבסיס של תמיכה (איור 6C; t (7) = 2.651, p = 0.033), אזור הקשר המקסימלי (איור 6c; t (7) = 4.635, p = 0.002) ומרחק בין הגפיים ( איור 6C; t (7) = 3.098, p = 0.017).
הדיוק במיקום שלך ושגיאות במערכת האוטומטית
כדי להעריך את הדיוק של PrAnCER נסר, השוונו את הניתוח האוטומטי שלה לניקוד ידני של 21 קטעי וידאו שנבחרו באקראי מקבוצה נפרדת של 6 חולדות שליטה. למטרות הבקיע יד, הסרטונים הומרו לרצף של תמונות, ששימשו לאחר מכן לסימון ידני של מיקומי ההדפסות. למען היעילות, התמקדנו בניתוח שלנו בנתונים מרחביים הנמדדים מתדפיסים אחוריים בלבד. לחלץ את אורך פסיעה מרושע BOS עבור כל וידאו והשווה אותו לערכים האוטומטיים. בעוד מתכוון אורך הפסיעה לא היה שונה באופן משמעותי בין ניקוד ידני ניתוח PrAnCER נסר (איור 7B; t (20) =-0.01, p = 0.99), בסיס התמיכה היה משמעותי (איור 7b(20) =-2.21, p = 0.038). למרות הניקוד אוטומטי וידני היה מתואם בדרך כלל, המערכת האוטומטית דיווחה על 5% בוס גדול יותר בממוצע. הבדל זה עשוי לנבוע מסטיות בבחירת הסנטאיד ולא משגיאות זיהוי. לקבלת ניקוד ידני, מיקום ההדפסה היה מסומן לצייר אליפסה סביב הבסיס של כל הדפסה האחוריות, כפי שיהיה קשה לשכפל באופן ידני את שיטת PrAnCER של הערכה המוני. המגמה הבהירה היתה עבור PrAnCER נסר ליתר בעלי חיים, אולי בגלל כמה בעלי המקום וזר את הבהונות שלהם החוצה בצורה אסימטרית, גורם PrAnCER נסר להתבונן מסנטרואידים קיצוניים יותר מאשר הבקיע ידני. מערכות אחרות ציינו גם עליות משמעותיות ב-BOS בין הבקיע ידני ואוטומטי למרות אורך פסיעה עקבית מדדים17. בהתחשב ההבדלים הקטנים שנצפו ואת עקביות עם מערכות אחרות, אנו מסיקים כי PrAnCER נסר הוא מידה אמינה של הליכה פרמטרים.
חשוב לציין כי כל ניתוח דיוק התרחשה לאחר תיקון ידני של הפלט האוטומטי בוצעה באמצעות GUI של PrAnCER. כמו במערכות מסחריות קיימות, שלב זה נחוץ הן לתיקון שגיאות בניקוד והן לביטול רצפים שאינם עומדים בקריטריונים22. אנחנו מכוונים את הפרנסר לטעות בצד של תוצאות חיוביות כוזבות, כמו אלה קל יותר לתקן לאחר-הוק. מעולם לא ראינו PrAnCER נסר להיכשל לזהות הדפסה אמיתית במהלך תיקון ידני של מעל 500 קטעי וידאו. סוגים אחרים של שגיאות, עם זאת, נצפו. אלה נפלו לתוך 3 קטגוריות: מיקוד שווא (זיהוי של אי-הדפסה כהדפסה), לא סיווגים (הדפסה לא מתויג כחזית/העורף או שמאלה/ימינה), ו שילובים שווא (שתי הדפסים ממוזג באופן שגוי). שגיאות אלה מתוקנות בקלות ב-GUI המלווה, ובדרך כלל מתרחשות באחוז קטן של קטעי וידאו שצולמו בתנאים רגילים. אפילו עם תיקונים כאלה, מקטין במידה ניכרת מפחיתה את כמות העבודה הידנית מעורב בניתוח הילוך. אנו מעריכים כי עבור כל וידאו זה לוקח כ 3 דקות להפעיל PrAnCER נסר ולתקן כל שגיאות פלט (אם יש צורך), בעוד זה ייקח כמעט 10 דקות להבקיע באופן ידני ולנתח את אותו וידאו.

איור 1. השוואה בין שיטות לניתוח הילוך. (א) שיטת הדיו והנייר המסורתית מייצרת הדפסים בלתי מדויקים של צורת כפה ומיקום. (ב) הקלטת וידאו עם רצפה שקופה מעניקה תצוגה מפורטת של הדפסים של כפה, אך מכיל תכונות בולטות רבות מגוף החולדה, אשר מסבך את הניקוד האוטומטי. (ג) נייר קל על רצפה ברורה יוצר תמונה רועשת ומאבד פרטים. (ד) השימוש בקלף כדי ליצור קומה שקופה מייצרת הדפסים מפורטים ביותר בעת הסרת הגוף באופן חזותי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2. איור סכימטי של מנגנון שביל ההליכה והקלטת וידאו. (א) העכברוש הולך דרך שביל ברור עם רצפה שקופה לתיבת המטרה של כלוב הבית בעת שנרשם מלמטה. במקרה זה, הקלף מכסה רצפה שקופה כדי להפוך אותו לשקוף. המעבר מואר על ידי רצועות LED הממוקם לאורך אורכו ברמה בין הרגליים של החיה והגוף. (ב) צילום מסך של הקלטת וידאו הממחיש את ההשפעות של הרצפה השקופה. אבל הגוף של החולדה הוא. למעשה לא ניתן לגילוי אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3. תהליך זיהוי עבור מסגרת אחת של הדפסת כפה. (א) התמונה המקורית היא דה-noised ולאחר מכן נתון לחיסור הרקע (ב). (ג) מוחל אלגוריתם לזיהוי קצוות והתוצאות מומרות לסדרה של נקודות ציון של X, Y הנקראות קווי מיקום (D). (ה) קווי המתאר מקובצים לפי הסמיכות והגוף הקמור (התיבה התוחמת) של הקבוצה נלקח להפקת מתאר יחיד המקיף את ההדפסה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4. המרת הסדר הפרטני. לתוך טביעת אצבע מסווגת (א) הדפסים של כפה מזוהים לראשונה בסדרה של מסגרות. (ב) הוראות אובייקט בודדות ניתנות מספר המזהה אותם כתדפיס, המייצג מיקום אחד של כפה אחת (ג). (ד) לבסוף, הם מסווגים שמאלה או ימינה בהתבסס על המיקום שלהם יחסית לקו האמצע של השביל של בעל החיים, הקדמי או האחוריות בהתבסס על מיקומם ביחס הדפסים כף היד הקודם. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5. איור של פרמטרים הליכה שנותחו. (א) לדוגמה פלט המציג את הזיהוי והמיקום של הדפסים כפה. הקצוות המקוריים שזוהו מוצגים בשחור. הכפות האחרונות שזוהו והאזור המשוער מוצגים בצבעים המציינים את הסיווג של כפה. באיור זה, צהוב: משמאל לימין, ירוק: משמאל לימין, ציאן: מימין לחזית ומגנטה: מימין. עם זאת, ניתן לשנות את הצבעים בסקריפט פייתון בהתאם להעדפות המשתמש. (ב) מזימה הממחישות שני פרמטרים עיקריים: כמות הזמן כל כפה היא במגע עם הקרקע (שלב העמידה) ובאוויר (שלב הנדנדה). קוביות צבעוניות מציינות את שלב העמידה ואת החללים הלבנים מצביעים על שלב הנדנדה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 6. ההשפעות של לופרידול על הילוך. (א) תוצאות של ניסוי 1: במינון גבוה לופרידול (HalH) הגביר באופן משמעותי אורך פסיעה ואזור הקשר המקסימלי לעומת מצב מלוחים (סל). (ב) הניסוי 2 הביא הסימפטומים קיבלו טיפוסי יותר; מינון נמוך של הלופרידול (הלל) משך העמידה באופן משמעותי ואזור יצירת קשר מקסימלי. (ג) בעת השוואת התנאים שטופלו לופרידול משני הניסויים, במינון גבוה לופרידול בסיס של תמיכה, אזור הקשר המקסימלי מרחק האיבר בהשוואה למצב במינון נמוך. נתונים משמעו ± SEM, n = 8. לזווג דגימות t-test הבדלים היו כדלקמן: p < 0.05, p < 0.01. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 7. דיוק של ניתוח אוטומטי. (א) המערכת האוטומטית שונה באופן משמעותי מניקוד ידני בעת מדידת BOS, אם כי הדבר עשוי לנבוע מווריאציות בחירת סנטאיד ידני ולא שגיאות זיהוי. (ב) המערכת האוטומטית אינה שונה באופן משמעותי מניקוד ידני עבור אורך פסיעה. תוצאות דיוק אלה מתאימות לאלה ממערכות זמינות אחרות. נתונים משמעו ± SEM, n = 21. לזווג דגימות t-test הבדלים היו כדלקמן: p < 0.05. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 8. . השוואת הפרמטרים הטמפורלית דפוסי הליכה טמפורלית לבעלי חיים שטופלו בתמיסת מלח (A) ובמינון נמוך (ב). (ג) המחשה של התגובה מרענן-לברוח מחולדה נתן במינון גבוה haloperidol. כמו באיור 5, קוביות צבעוניות מצביעים כאשר כפה היה במגע עם הקרקע (שלב העמידה) ואת החללים הלבנים מצביעים כאשר כפה היה באוויר (הנדנדה שלב). קיצורים: FL, משמאל לפנים ; הל, האחוריות שמאל ; FR, מימין לחזית ; . שעות, ימין האחוריות אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
| ניסוי 1 | הניסוי השני |
| מבחן 1 | מבחן 2 | מבחן 3 | מבחן 4 | מבחן 5 | מבחן 6 | מבחן 7 | מבחן 8 |
| קבוצה א | הלה
| סאל | הלה
| סאל | סאל | האלL
| סאל | האלL
|
| קבוצה ב' | סאל | הלה
| סאל | הלה
| האלL
| סאל | האלL
| סאל |
. שולחן 1 . תכנון ניסיוני שולחן זה ממחיש את העיצוב הניסיוני המשמש במחקר זה. השתמשנו בעיצוב בתוך הנושא שבו כל חולדה נבדקה במינון גבוה לופרידול (האלH), במינון נמוך לופרידול (הלל) ו מלוחים (סאל) תנאים. חולדות חולקו לשתי קבוצות; הבדיקה הייתה מאוזנת לזמן מה של היום וסדר התנאי.
| פרמטר | גדרת |
| אורך פסיעה | מרחק בין אנשי קשר רצופים של אותו כפה |
| אורך פסיעה | מרחק בין המגעים הרצופים של החזית או כפות הרגליים האחוריות לאורך ציר הכיוון של תנועה |
| בסיס תמיכה (BOS) | מרחק בין כפות קדמיות רצופות או רגליים אחוריות בניצב לציר הכיוון של התנועה |
| אזור אנשי קשר מרבי | האזור המרבי שאותר בהדפסה האחוריות |
| מרחק בין הגפיים | המרחק בין החזית הקדמית וכפות הרגליים האחוריות |
| משך העמידה | . משך הזמן שכפה היה במגע עם האדמה |
| משך הנדנדה | . משך הזמן שהכף לא היה על הקרקע |
| עמידה ביחס מתנדנד (SSR) | משך עמידה/משך הנדנדה |
| מהירות דיסקרטית | אורך פסיעה/(משך העמידה + משך הנדנדה) עבור כפה |
| מהירות ממוצעת | ממוצע מהירויות נפרדות בתקופה המשמשת לניתוח |
| השתנות מהירות | אחוז שינוי במהירויות נפרדות במהלך הפעלה |
| מהירות הפעלה | הזמן לחצות את המנהרה/אורך של מנהרה |
. שולחן 2 תיאור של פרמטרים הליכה. טבלה זו מתארת את פרמטרי ההילוך הנפוצים ביותר; אלה המשמשים במחקר זה מצוינים בהדגשה.