מערכת למעקב אחר הדינמיקה של התנהגות חברתית העדפה מכרסמים קטנים

חשיפת המנגנונים הביולוגיים המשמשים כבסיס להפרעות נוירולוגיות (NDDs) היא אחד האתגרים העיקריים בתחום מדעי המוח¹. הטיפול באתגר זה מחייב תפיסות התנהגותיות ומערכות נסיוניות המטיתאת התנהגותם של מכרסמים בצורה סטנדרטית ובאופן לא משוחד. מחקר בעל השפעה שפורסם לפני יותר מעשור על ידי מוי ועמיתים² הציגו את המבחן שלושה הקאמרית. מאז, בדיקה זו נעשה שימוש נרחב כדי לחקור התנהגות חברתית מודלים מכרסמים של NDDs. בדיקה זו מעריכה שתי נטיות מולדת של מכרסמים: 1) כדי להישאר בסמיכות של גירוי חברתי על אובייקט (היכולת החברתית, הנקרא גם העדפה חברתי [SP]), ו 2) להעדיף את הקירבה של גירוי חברתי הרומן על אחד מוכר (העדפה חברתית החדשנות [snp])^3,4. מספר מחקרים שנעשו לאחר מכן הציעו שיטות לניתוח אוטומטי של הבדיקה התלת-קאמרית תוך שימוש בשיטות ממוחשבות^5,6.

בדיקה זו עדיין סובלת ממספר אזהרות. ראשית, הוא בעיקר בוחן העדפה חברתית מקום ולא את המוטיבציה של הנושא לקיים אינטראקציה ישירה עם גירוי חברתי, למרות שחלק מהקבוצות גם מדידת הריח בחקירה (רחרוח) זמן, או באופן ידני⁷ או שימוש במערכות ממוחשבות מסחריות^8,9,10. שנית, הבדיקה התלת-קאמרית משמשת בעיקר למדידת הזמן הכולל המושקע בנושא בכל חדר, והיא מזניחה את הדינמיקה ההתנהגותית. לבסוף, הוא מסתמך על היבט אחד בלבד של ההתנהגות החברתית, שהוא הזמן המושקע בנושא בכל חדר (או זמן לרחרח, אם נמדד).

כאן אנו מציגים מערכת ניסיונית ומשתלמת שהיא חלופה למנגנון התלת-תאי. זה גם מאפשר ביצועים של אותן בדיקות התנהגותיות תוך כדי פתרון האזהרות הנ ל. מערכת ההתנהגות המוצגת אוטומטית ומודדת את התנהגות התחקיר של מכרסם כלפי שני גירויים. בנוסף, היא מנתחת את הדינמיקה ההתנהגותית באופן עצמאי. יתר על כן, מערכת זו מודדת פרמטרים התנהגותיים מרובים מנתח אלה ברמות הפרט והאוכלוסייה; כך, הוא תומך בניתוח קפדני של התנהגות חברתית הדינמיקה שלה במהלך כל בדיקה. יתר על כן, מיקום אקראי של התאים בפינות הפוכות של הזירה במהלך שלבי הבדיקה השונים מנטרל כל השפעות של זיכרון מרחבי או העדפה. ניתן להשתמש במערכת זו גם עבור בדיקות אפליה אחרות, כגון אפליה מינית. המנגנון המותאם אישית קל לייצור, ומערכת הניתוח נגישה לציבור כקוד פתוח, ובכך מאפשרת את השימוש בו בכל מעבדה. אנו מדגימים את היכולת של מערכת זו כדי למדוד פרמטרים מרובים של התנהגות חברתית בזנים מכרסמים עם צבעי פרווה ברורים במהלך העדפה חברתית העדפה חדשנות חברתית בדיקות. אנו גם לאמת את היכולת של המערכת לחשוף דינמיקה שונה של התנהגות חברתית מכרסמים בעקבות מניפולציות, כגון קיצוץ הקצקר.

מכרסם תוכנה: שלושה אלגוריתמים נכתבו ב MATLAB (2014a-2019a) כדי לעקוב אחר הנושא הניסיוני ואת האינטראקציות שלה עם הגירויים. כל האלגוריתמים הופקד בגיתוב, שנמצאו ב-< https:/i> tfils.pauoniiiiiiiiiiiiiiiiiiienone המטרה העיקרית של כל ארבעת האלגוריתמים היא לעקוב אחר קווי המתאר של גוף הנבדק כדי לזהות מגע ישיר עם האזורים הגירויים.

אלגוריתם מבוסס גוף: אלגוריתם זה יש שלוש גירסאות לעקוב אחר קווי המתאר של עכבר כהה לא קווית על רקע לבן (בלאקהעכבר מבוסס), עכבר לבן על רקע כהה (Whitemousebody מבוסס), או עכברוש לבן על רקע כהה (Whiteratbody מבוסס ). ממשק המשתמש הגרפי (GUI) של התוכנה דורש שהניסוי יבחר ניסוי באמצעות עכברים או חולדות ולאחר מכן יבחר את הקוד הנכון. עבור כל גירסה של האלגוריתם, קיימים שני קודים אופציונליים: אחד המציג את תהליך המעקב על המסך בזמן שהוא מבצע את הניתוח, ואחד שאינו מופיע (מכאן, הוא פועל מהר יותר ונקרא "מהיר"). לדוגמה, שמות הקודים הרלוונטיים לאלגוריתם המבוסס על בלקעכבר הם: "BlackMouseBodyBased23_7_14" ו-"BlackMouseBodyBased23_7_14_Fast". כל האלגוריתמים המסתיימים ב-"fast" אינם מציגים את המעקב המקוון, ומשתמשים חייבים לשמור ישירות את הנתונים בקובץ התוצאות (קובץ. mat). כל האלגוריתמים המבוססים על הגוף דורשים קביעת סף בודד ("סף נמוך" ב-GUI של התוכנה) כדי לאתר את גוף הנושא.

אלגוריתם מבוסס ראש: האלגוריתם השני, הזמין רק עבור עכברים שחורים, מבוסס על אלגוריתם מבוסס גוף, בנוסף לקביעת כיוון הראש. אלגוריתם זה מזהה את האינטראקציות של ראש הנושא עם האזורים "גירויים", ובכך להימנע תוצאות חיוביות שווא שיכול לנבוע מקשרים אקראיים של הנושא ' עם אזורים אלה. עבור אלגוריתם זה, שתי ספי זיהוי של מתארי גוף העכבר מוגדרים: סף גבוה, הכולל את הזנב הבהיר של עכברים שחורים, ואת הסף הנמוך, הכולל את הגוף ללא זנב. לאחר מכן, האלגוריתם מתאים אליפסואיד לגבולות שאותרו באמצעות הסף התחתון ומגדיר את המיקום של ראש העכבר והזנב (ללא הבחנה בין השניים). האפליה הסופית בין הזנב לראש מתבססת על הגבולות המוגדרים על ידי הסף הגבוה יותר.

אלגוריתם בעלי חיים קווית: האלגוריתם השלישי מטרתו למזער את הממצאים הנובעים מכבלי כבלים (כלומר, חוטי חשמל או סיבים אופטיים) המחוברים לבעל החיים, ומאפשר ניתוח של התנהגות בעל החיים בעת התחברות לכבל. אלגוריתם זה יש קודים רק עבור עכברים שחורים ועכברים לבנים. הקוד עבור חולדות דורש את הניסויים להגדיר סף נמוך וגבוה, בעוד קוד העכבר דורש רק סף נמוך.

כל השיטות המתוארות אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים (IACUC) של אוניברסיטת חיפה.

1. הגדרת ניסיוני

1. זירה
   1. לבנות את הזירה ניסיוני עבור עכברים (איור 1A, D) על ידי הצבת לבן או שחור (בהתאם לצבע של בעל החיים) פלקסיגלס box (37 ס"מ x 22 ס"מ x 35 ס"מ) באמצע תא אקוסטי (60 ס"מ x 65 ס"מ x 80 ס"מ, עשוי 2 ס מ עץ עבה מצופה בפנים עם קצף עבה 2 ס מ). לאור, להסיר רצועה (2 ס"מ רוחב, 10 ס מ מתחת לתקרת החדר) של קצף סביב החדר האקוסטי (מלבד הדלת), ולצרף רצועת LED עם נורות אדום או לבן. ודא כי האור הוא אחיד ככל האפשר סביב הזירה כדי למנוע השתקפויות.
   2. בנו את הזירה לחולדות בדומה לאחת שתוארה לעיל עבור עכברים, עם ממדים שונים המתאימים במידה מתאימה לגודל של ג ' ספראג-דאולי (SD) חולדות (איור 1G). מניחים תיבת פלקסיגלס שחורה (50 ס מ x 50 ס"מ x 40 ס מ) באמצע של חדר אקוסטי (90 ס"מ x 60 ס מ x 85 ס"מ, עשוי 2 ס מ עץ עבה מצופה בפנים עם קצף עבה 2 ס מ).
2. צ'יימברס
   1. עבור עכברים, ליצור שני שחור או לבן (בהתאם לצבע הפרווה) חדרי משולשים (12 ס"מ וקיים, 35 ס"מ גובה, עם הרצפה נסגר) מ 6 מ"מ פלקסיגלס עבה. אתרו אותם בשתי פינות הפוכות שנבחרו באופן אקראי לזירה (איור 1ב, ה). לתקוע רשת מתכת (18 מ"מ x 6 ס"מ; 1 ס מ x 1 חורים) בחלק התחתון של כל תא באמצעות דבק אפוקסי כדי לאפשר אינטראקציות ישירות עם הגירוי דרך הרשת (איור 1ג, F). סמנו כל תא באופן המאפשר אפליה מהאחרים בווידאו מבלי לתת רמזים לנושאים (ראו איור 1ב, א לדוגמא).
      הערה: כל תא יהיה בסופו של דבר להכיל גירוי חברתי (עכבר) או אובייקט (צעצוע פלסטיק, 5 ס"מ x 5 ס"מ x 5 ס"מ, עם צורה וצבע ברורים; איור 1ג, אני insets). תנו לדבק האפוקסי ריח התאדה למשך שבוע לפחות לפני השימוש.
   2. עבור חולדות, ליצור שני תאי משולש שחור (20.5 ס מ וקיים, 40 ס"מ גובה, עשוי 6 מ"מ פלקסיגלס עבה, עם הרצפות סגור) ולמקם אותם בשני באופן אקראי בפינות הפוכות של הזירה (איור 1H), כל אחד עם רשת מתכת (25 ס"מ x 7 ס"מ; 2.5 ס"מ x 1ס מחורים)כיסוי החלק ה
3. מקום מצלמה מונוכרומטי באיכות גבוהה, מצויד עדשה רחבת זווית, בחלק העליון של התא האקוסטי ולחבר אותו למחשב כדי לאפשר צפייה ברורה והקלטה של התנהגות הנושא באמצעות תוכנה מסחרית (ראה טבלת חומרים להצעות).

2. פרדיגמה התנהגותית

הערה: שלבים 2.1-2.7 מתארים את הפרדיגמה ההתנהגותית לעכברים. ראה סעיף 2.8 עבור הוראות ספציפיות המערבות חולדות.

1. ודא כי הכלובים של כל בעלי החיים (נושאים: 2-4 חודשים בן גברים עכברים; גירויים: 21-30 היום עכברים בני נוער) להישאר בחדר ניסיוני לפחות 1 h לפני תחילת הניסוי התנהגותי.
2. לאחר תקופת הסתגלות, הכניסו שני חדרים ריקים לזירה באופן אקראי בשתי פינות מנוגדות. מניחים את הנושא באמצע הזירה במשך 15 דקות של הרגלה. באותו זמן, מניחים את שני הגירויים החברתיים, כל אחד בחדר אחר הממוקם מחוץ לזירה להרגלה. מניחים אובייקט (צעצוע פלסטיק, 5 ס"מ x 5 ס"מ x 5 ס"מ, עם צורה וצבע ברורים) בחדר אחר.
3. כדי לבצע את בדיקת ההעדפה החברתית (SP), הפעל הקלטת וידאו והמשך להקליט עד סוף הבדיקה.
4. הסירו את שני התאים הריקים ומיד הכניסו את החפץ ואחד הגירויים החברתיים, כל אחד בחדר נפרד. אתר את התאים האלה באופן אקראי בפינות הפוכות של הזירה שהיו ריקות במהלך הרגלה. אפשר לנושא לקיים אינטראקציה עם הגירויים עבור 5 הדקות של מבחן SP. . בסוף הבדיקה, תפסיק להקליט
5. בעקבות מבחן SP, להסיר את החדרים המכילים לגירויים מן הזירה ולהשאיר את הנושא בזירה הריקה 15 דקות. נקו את התאים מבחוץ עם 10% מגבונים אתנול.
6. כדי לבצע את ההעדפה חדשנות חברתית (SNP) מבחן, להתחיל הקלטת וידאו ולהכניס שני חדרי לזירה: אחד המכיל את הגירוי החברתי אותו משמש הבדיקה SP (גירוי מוכר), ואת השני המכיל את הגירוי החברתי הרומן. מניחים את החדרים האלה באופן אקראי בשתי פינות הפוכה של הזירה, וודא שמיקומים אלה לא היו בשימוש עבור מבחן SP. לאפשר לנושא אינטראקציה עם גירויים עבור 5 דקות של מבחן SNP.
7. בסוף מבחן SNP, להפסיק את הקלטת וידאו, להסיר את הנושא ואת התאים מהזירה, ולמקם את הנושא חזרה בכלוב הבית שלה. השאירו את הגירויים בתאים לניסוי הבא (עם נושא אחר) או החזר אותם לכלוב הבית שלהם. לנקות את הזירה ואת התאים עם מים זורמים ואחריו 10% אתנול ולתת יבש.
8. פרדיגמה התנהגותית לחולדות
   1. עבור חולדות, חזור על הפרדיגמה התנהגותית המתוארת בשלבים 2.1-2.7, עם שני שינויים: 1) לטפל בנושאי החולדה ולhabituate את הגירויים החברתיים לתאים במשך יומיים (10 דקות בכל יום) לפני הניסוי; ו 2) להאריך את בדיקת SP עבור 15 דקות לתת לחולדות תקופה ארוכה יותר של חשיפה לגירויים חברתיים. מאוחר יותר, הגבל את ניתוח הבדיקה של SP ל-5 דקות ראשוניות.
      הערה: יש צורך בזירה אחת לפחות ובחמישה תאים כדי להריץ פגישה אחת.

3. באמצעות GUI מכרסם העקיבה עבור ניתוח התנהגותי

הערה: לראות את הפאנל העליון של איור 2A עבור GUI מכרסם trackrodent

1. פתח את MATLAB (נבדק עם 2014a-2019a) ובחר את התיקייה TrackRodent כרסם.
2. הוסף את כל תיקיות המשנה לנתיב העבודה על-ידי לחיצה ימנית על כל אחת מהתיקיות ובחירה באפשרות ' הוסף לנתיב ' | תיקיות ומתיקיות ממשנה נבחרות.
3. הקלד מכרסם העקיבה בחלון הפקודה והקש Enter.
4. העלה קובץ בודד או קבצי וידאו מרובים (בתבנית AVI או MP4) על-ידי בחירה באפשרות טעינת קובץ הפעלה (avi).
5. מפקח סרטים, המאפשר את בדיקת סרטון הווידאו מסגרת אחר מסגרת, ייפתח באופן מיידי עבור הקובץ הראשון ברשימה (איור 2א). השתמש בו כדי לבדוק את סרטון הווידאו ולהגדיר את המסגרות הראשונות והאחרונות של המקטע שינותחו. הקלט את מספרי המסגרות האלה, שיידרשו בהמשך. סגור את החלון כשתסיים.
6. לבדיקת קבצי וידאו נוספים, פתח את מפקח הווידיאו בכל עת על-ידי הקשה על הסרט בדוק ובחירת קובץ וידאו מסוים.
7. בחר את המינים נבדק (עכבר או עכברוש; העכבר הוא ברירת המחדל).
8. הוצא את כל האזורים שעלולים להפריע למעקב, בהתאם לצבעי הנושא והזירה (שחור או לבן).
   1. כדי לא לכלול אזור נתון, הקש על אזור אי- כלילהולאחר שהסמן ישתנה לצורת צלב, סמן את כל פינות האזור לשם אי-הכללה. בסיום, לחץ לחיצה ימנית על העכבר ולאחר מכן לחץ לחיצה כפולה על מרכז האזור המסומן. האזור שאינו נכלל יהיה גוון אדום על המסך. חזור על הליך זה כדי לא לכלול מספר רב ככל הנדרש.
9. כדי להסיר אזור מתוך הדרה, לחץ על הסר אזור שלא נכלל, אז (באמצעות הסמן חצה) לחץ על האזור כדי להסירו מן הדרה.
10. כדי להגדיר כל תא כאזור ' גירוי ', לגילוי אוטומטי של החקירה שלו על ידי הנושא, לבחור את הצורה של האזור ' גירוי ' להיות מצולע או אליפטי על ידי בדיקת התיבה המתאימה, ולאחר מכן לחיצה על גירוי x (כאשר "X" מייצג 1, 2, או 3). סמן את האזורים "גירוי" בדומה לאזורים שלא נכללו, אשר לאחר מכן יהפוך צהוב בצבע. עבור שינוי המיקום של האזור ' גירוי ' מסוים, הקש גירוי X שוב ולסמן את מיקום האזור החדש (זה יעדכן באופן אוטומטי את המיקום).
    הערה: בחר את מספר הגירויים השונים באופן עקבי עבור כל הקבצים (כלומר, אובייקט כגירוי 1 עבור כל קבצי הבדיקה SP).
11. כדי לעקוב אחר נוכחות של הנושא בתא וירטואלי מסוים בתוך הזירה, לבחור את הצורה של אזור ' תא (מצולע או אליפטי), ולאחר מכן הקש על תא X (כאשר "X" מייצג 1, 2, 3, 4, או 5). סמן את האזורים של ' תא ' בדומה לאזורים שאינם נכללים או גירויים, אשר לאחר מכן יהפכו לכחולים בצבע. עבור שינוי המיקום של אזור ' תא ' ספציפי, הקש על תא X שוב וסמן את מיקום האזור החדש (פעולה זו תעדכן באופן אוטומטי את המיקום).
12. בחר את האלגוריתם הרצוי (Blackmouseבסיס שימש את הווידאו) מהרשימה (ראה אלגוריתמים זמינים באיור 2ב).
13. כתוב את מספר מסגרות ההתחלה והסיום עבור הניתוח בתיבות העריכה המתאימות של GUI.
14. בחר סף לזיהוי גוף הנושא.
    הערה: רוב האלגוריתמים משתמשים במסף "נמוך" בלבד, ואילו האלגוריתמים המבוססים על כיוון הראש משתמשים גם בהסף הגבוה. עבור הסף "נמוך", לבחור רמה הכוללת את העכבר/גוף חולדה ללא הזנב (ככל האפשר), בעוד הסף "גבוה" צריך גם לכלול את הזנב. במקרה של שימוש באלגוריתמים המבוססים על כיווניות הראש, התוכנה תקבע את מיקום הראש כמנוגד למיקום הזנב.
    הערה: התוכנה מאוחר יותר מתעלמת מאובייקטים קטנים שאותרו באמצעות הסף שנבחר.
15. כדי להעריך את הזיהוי האוטומטי של גבולות הנושא עבור סף נתון, הוסף ערך לשדה הסף הרלוונטי והקש Enter במקלדת.
16. בעת בחירת קבצים מרובים, עבור לקובץ הבא (באמצעות הלחצן הבא בחלק העליון) ובחר את ההגדרות המתאימות עבור כל קובץ. כשתסיים, אמת את הפרמטרים ואת מיקומי האזור עבור כל הקבצים על-ידי הזזת בין כל, שימוש בלחצנים ' הקודם ' ו'הבא ' בראש GUI.
    הערה: ההגדרות של כל האזורים והפרמטרים הן ספציפיות לקובץ נתון.
17. להפעלת ניתוח התנהגותי של כל הקבצים שנבחרו, עבור לקובץ הראשון ולחץ על Start (התחל).
18. בסוף הניתוח, קובץ התוצאות (קובץ. mat) נשמר עבור כל סרט באותה ספריה של קבצי הסרט.
    הערה: אם נעשה שימוש בגירסה האיטית (לא מהירה) של האלגוריתם, היא גם תשמור גירסה של הסרט עם צלב לבן של מרכז מסת הגוף, אשר משנה את צבעו בכל מסגרת המזוהה כבדיקה, אלא אם כן הלחצן שמור את הסרט הדו לאחר ניתוח של GUI אינו מסומן. גירסה זו של הסרט (נשמר באותה ספריה, עם אותו שם כמו הסרט המקורי, עם הסיומת ' סרט מנותח ') ניתן להשתמש במצב לא מקוון כדי להעריך את איכות הזיהוי האוטומטי שבוצעה על-ידי המערכת.

4. באמצעות GUI מכרסם העקיבה עבור מצגת תוצאות

הערה: עיין בלוח התחתון של איור 2א עבור מצגת תוצאות.

1. כדי לבדוק את התוצאות של כל קובץ סרט, לחץ על טעינת קובץ תוצאות ובחר את קבצי. mat שנוצרו על ידי ניתוח התנהגותי.
2. מעבר בין הלחצנים דו-מצביים כדי לבדוק את המסך של אחד הניתוחים הבאים: מעקב אחר מיקום העכבר (איור 2א); מתאים הכיבוש לאורך הפעלה (אם ' תאים ' הוגדרו, לא הראו); מחקר הגירויים לאורך המפגש (איור 2ג); הזמן הכולל בתאים (אם הוגדרו "תאים", לא הוצגו); וזמן החקירה הכולל לגירויים (איור 2ד).
   הערה: האזורים "גירוי" הם אזורים בהם התוכנה מעריכה את האינטראקציה בנושא, בעוד שהאזורים ' תא ' הם אזורים בהם התוכנה עוקבת אחר נוכחות הנושא. עצירת הניתוח באמצעות לחצן ניתוח העצירה תשמור באופן אוטומטי את התוצאות שנוצרו עד למסגרת האחרונה שנותחה. עבור רוב המחשבים, ניתן להעלות ולנתח עד 20 סרטים בו (בהתאם לביצועי המחשב).

5. שימוש בשיטת המעקב ממשק משתמש (איור 2E)

1. פתח את MATLAB (נבדק עם 2014a-2019a) ובחר את התיקייה TrackRodent כרסם.
2. הקלד סיכום הפניות בחלון הפקודה והקש Enter.
3. טעינת קבצי תוצאות מכרסמים מרובים (. mat בפורמט) על ידי לחיצה על בחירת קבצי תוצאות.
4. למלא את מספר המסגרת האחרונה לניתוח, שם בדיקה, גירוי שם 1, ו גירוי 2 שם.
5. בחר את הניתוחים הרצויים מרשימת הניתוחים האופציונליים על-ידי בדיקת כל התיבות המתאימות.
6. בחר באפשרות ' ייצוא תוצאות ' לspeadsheet על-ידי בדיקת התיבה המתאימה כדי לחלץ את כל התוצאות של הניתוחים שנבדקו כקובץ גיליון אלקטרוני יחיד.
7. לחץ על התחל והמתן עד שהניתוח יושלם.
   הערה: . זה מסכם את הניתוח התוכנה ניתן להשתמש כדי לנתח את התוצאות של כמה קבצי הסרט כרצונך, בהתחשב בכך שהם נותחו במהלך היום באמצעות תוכנת TrackRodent. הניתוח שבוצע על-ידי התוכנה מניח הקלטת וידאו בקצב מסגרות של 30 Hz. במקרה בו נעשה שימוש בקצב מסגרות שונה, הכפל את הזמן ב-30 וחילוק לפי קצב המסגרות המשמש להקלטה כדי להמירו לערכים הנכונים.

שימוש במערכת לבדיקת העדפה חברתית בעכברים C57BL/6J
איור 1 מציג שלוש גרסאות של הגדרת הניסוי. הגרסה הראשונה (איור 1א-ג) מיועדת לעכברים עם צבעי פרווה כהה, כגון עכברים C57BL/6j. השניה (איור 1D-F) מתוכננת לעכברים עם צבעי פרווה בהירים, כגון עכברים balb/c או icr (CD-1). השלישי גדול יותר (איור 1G-I) ומיועד חולדות עם צבעי פרווה בהיר, כגון חולדות SD. הנבדקים הראשונים שנבדקו היו מבוגרים תמימים (8-12 שבועות), קבוצה שוכנו (שניים עד חמש בעלי חיים לכל כלוב) גברים C57BL/6J. גירויים חברתיים היו קטינים (21-30 ימים), קבוצה שוכנת (שניים עד שישה בעלי חיים לכל כלוב), עכברים זכרים C57BL/6J. גירויים האובייקט היו צעצועים פלסטיק ריח עם צבעים שונים (insets באיור 1ג, אני). קבצי וידאו של הניסויים נותחו באמצעות תוכנת TrackRodent (אלגוריתם מבוסס גוף, ראה לדוגמה תמונת המסך GUI באיור 2א), אשר באופן אוטומטי וברציפות מיקום נושא המבוסס על 1) מרכז הגוף 2) המגע של מתארי הגוף שלה עם החדרים המכילים גירויים.

הניתוח השתתף בהליכים הבאים. לאחר העלאת קובץ סרט והגדרה גרפית של אזורים שלא נכללו בניתוח, מגדירים הניסויים באופן גרפי שני אזורים, כל אחד מהם כולל תא נפרד, כגירויים (איור 2א, שטחים צהבהבים). משתמשים יכולים גם להגדיר עד חמישה אזורים כמו "תאים" וירטואליים. לאחר מכן, משתמשים בוחרים באלגוריתם "BlackMouseBodyBased23_7_14_Fast" מתוך רשימת האלגוריתמים האפשריים (איור 2ב). לאחר לחיצה על לחצן ניתוח התחל , התוכנה מעקב אחר מיקום בעלי חיים מסגרת על-ידי-מסגרת ומתוארת מעקב מיקום העכבר בזירה (איור 2A, כחול קו). במהלך ניתוח זה, התוכנה גם מעקב אחר הקשר בין אזורי הגירויים ומתאר הגוף של הנושא (איור 2ג). אירועי קשר כאלה הוגדרו כחקירות ושימשו לחישוב זמן החקירה של כל גירוי והזמן שבמהלכו לא הוצגה התנהגות חקירה (איור 2ד). כפי שנראה באיור 2ג, D מציג את הסרט ניתח, זמן חקירה גבוה יותר עבור ' גירוי 2 נצפתה ', אשר היה גירוי חברתי, לעומת האובייקט, אשר במקרה זה הוגדר ' גירוי 1 '.

ניתוח אוכלוסין של מבחן ההעדפה החברתית בעכברים C57BL/6J
לאחר התרת תוכנת TrackRodent כרסמים לנתח את כל קבצי הווידאו של הקבוצה הניסיונית, ניתוח האוכלוסייה עבור קבוצה זו בוצע באמצעות "המעקב התקציר" GUI (איור 2E), תוך בחירת כל הניתוחים האפשריים של תוכנה זו. תפוקות ברורות של ניתוחים אלה עבור הבדיקה SP שבוצעו עם 58 C57BL/6J בוגרים גברים עכברים מוצגים באיור 3, בדיוק כפי שהם הופיעו על מסך המחשב, עם כל השגיאות שגיאה המתארים SEM. ניתוחים סטטיסטיים של תוצאות אלה פורסמו בעבר11.

זמן החקירה הממוצע הכולל של אוכלוסיית הנושאים כלפי כל אחד משני הגירויים (הגירוי החברתי של אותו מין ואובייקט) מוצג באיור 3א, המתאר העדפה ברורה של הנושא כלפי הגירוי החברתי. למרות האלגוריתם הוא פשוט, מתאם מצוין נצפתה (r2 = 0.91, p < 10-6, מתאם פירסון) בין זמן החקירה נמדד באופן ידני על ידי משקיף מיומן ואת הערך המחושב על ידי התוכנה. הדינמיקה של העדפה זו ניתן לראות באיור 3B, שבו זמן החקירה הממוצע עבור כל גירוי מותווה לאורך זמן ב 20 תיבות. כמתואר, העדפה חברתית מתוחזק על ידי הנבדקים במהלך המפגש, למרות שזה נראה חזק יותר בשלבים המוקדמים.

איור 3C מתאר את זמן החקירה עבור כל גירוי, מסווג לפי משך הקרב לתוך קצר (≤ 6 s), בינוני (> 6 s, ≤ 19 s), ו ארוך (> 19 s) הקרבות, יחד עם זמן החקירה הכולל. חלוקת זמן חקירה עבור כל גירוי בהתאם לאורך הזמן ב-1 פחים מוצג באיור 3ד. כפי שמוצג באיור 3ג, D, לא היה הבדל בין גירויים בקרבות קצרים, בעוד התקפי בינוני וארוך הראו העדפות חברתיות ברורות. תוצאות אלה מרמזות כי בעכברים C57BL/6J, התקפי קצר משקפים סקרנות, בעוד התקפי זמן משקפים אינטראקציה בין הנושא וגירויים. המשך היחסי של החקירה (RDI, [האובייקט החברתי]/[החברתי + האובייקט]) ערכים עבור כל קטגוריה (קצר, בינוני וארוך התקפי), כמו גם עבור זמן החקירה הכולל, מוצגים באיור 3E. כפי שמוצג, ערך ה-RDI הגבוה ביותר מושגת עם הקרבות הארוכים, ומציע להם לשקף באופן הטוב ביותר את ההעדפות החברתיות של הנושאים.

כדי לנתח את הדינמיקה של הקשר חקירה במהלך המבחן, הפצות לאורך זמן עבור כל קטגוריה הותוות בנפרד. ההפצות לאורך זמן קצר (איור 3F) ובינונית (איור 3G) בקרבות חקירה מצביעים על הפחתה. הדרגתית של הקרבות האלה לאורך זמן לעומת זאת, ניתוח דומה של התקפי הזמן (איור 3H) מראה עלייה הדרגתית במהלך המבחן. נטייה זו משתקפת גם בהפצת המשך הקרב הממוצע (איור 3I), המראה עלייה הדרגתית לאורך זמן. לפיכך, נראה שהנושאים הציגו סקרנות בעיקר בשלבים המוקדמים של הבחינה, בעוד שמאוחר יותר הם מוצגים עם הגירויים יותר אינטראקציות. יש לציין כי ברגע האחרון, יש הטיה בלתי מובנית של הניתוח לקראת התקפי קצר, משום שתקופות ארוכות הסתיימו באופן מלאכותי בסוף המפגש. לכן, כאשר בהתחשב במהלך הזמן של התקפי החקירה, יש להתעלם מהרגע האחרון.

ניתחנו גם את המרווחים בין התקפי החקירה הרצופים לאותו גירוי (כלומר, הזמן שלקח את הנושא לחזור לגירוי זהה לאחר סיום כל החקירות). פרמטר זה משקף את הדחף של הנושא לחזור לאותו גירוי ולחקירה. כאן, מרווחי הזמן היו גם מסווגים קצר (≤ 5 s), בינוני (> 5 s, ≤ 20 s), ו ארוך (> 20 s) התקפי, אשר מוצגים יחד עם מרווחי זמן הכולל עבור גירוי באיור 3J. ההיסטוגרמה של המרווחים ב-1 סלים מוצגים באיור 3K. כפי שמוצג באיור 3J, K, המרווחים בין חקירות של הגירוי החברתי היו קצרים הרבה יותר מאלה שבין חקירות של החפץ. בהתאם לכך, ערכי RDI המרווחים בטווח הארוך הניבו את הערך המוחלט הגבוה ביותר (איור 3ל); לפיכך, הם עשויים לשמש משתנה בלתי תלוי בזמן חקירה הערכת העדפה חברתית. ההפצות לאורך זמן המרווחים המותוות בנפרד עבור כל קטגוריה (איור 3M-O) מציעות הפחתה הדרגתית במרווחי זמן קצרים ובינוניים ושינוי הפוך במרווחים ארוכים בין התקפי חקירה, שככל הנראה משקפים את התארכות כללי של התקפי חקירה. בדומה להפצת התקפי חקירה, הרגע האחרון של מרווחי הזמן מוטה כלפי ערכים קצרים ויש להתעלם ממנו.

ניתחנו גם את המעברים שנצפו בנושאים מגירוי אחד למשנהו. העלילה הזאת מוצגת באיור 3P, שבו כל נקודת זמן הנושא התחיל לחקור גירוי חדש מסומן בנקודה כחולה, כל שורה מייצגת נושא נפרד, והקו האדום מייצג את קצב המעבר הממוצע. לכאורה, שיעור המעבר היה הגבוה ביותר (~ 1.5 מעברים/דקות) במהלך 2 הדקות הראשונות של הבדיקה והופחת בהדרגה לפחות מ 50% מהשיא. אותה נטייה ניכרת מהתפלגות שיעור המעבר הממוצע לאורך זמן (איור 3Q).

בסופו של דבר, מפות החום של מבחני החקירה לקראת הגירוי החברתי (איור 3R) והאובייקט (איור 3s) במהלך הבדיקה עבור כל נושא מוצגים, עם הצבעים לסמן את המשך (איור 3S). בסך הכל, התוצאות מרמזות כי בעכברים C57Bl/6J, הבדיקה SP מחולקת בערך לשלב מחקר מוקדם (המאופיין בקצב מעבר גבוה והתקפי חקירה קצרים) ובשלב האינטרקציה המאוחרת (מאופיין בקצב מעבר נמוך והתקפי חקירה ארוכים).

האוכלוסייה ניתוח מבחן העדפה החדשנות חברתית בחולדות SD
איור 4 מראה את אותו ניתוח כמו לעיל עבור הבדיקה snp שבוצעה על ידי 59 חולדות SD. בדרך כלל, ההעדפה של הרומן vs. גירוי חברתי מוכר הוא חלש יותר מאשר העדפה לקראת גירוי חברתי הרומן vs. אובייקט, הציג על ידי עכברים במבחן SP (איור 3). עם זאת, העדפת החדשנות החברתית משתקפת בבירור בכל הפרמטרים. במיוחד, כפי שסיכם לעיל מבחן SP בעכברים, התקפי חקירה ארוכים ומרווחי זמן ארוכים הם הפרמטרים הבולטים ביותר מציג הבדלים בין גירויים, כפי שניתן לראות על ידי ערכי RDI המוחלט הגבוה ביותר שלהם (איור 4E, L; יש לציין כי ערכי rdi עבור מבחן snp מוגדרים כ [מוכר

אובדן של שפם פוגע העדפה חברתית הן עכברים C57BL/6J ו חולדות SD
כדי להעריך את ההשפעות של מניפולציה המגע על הדינמיקה של התנהגות חברתית, ניתוח בוצע של הבדיקה SP הושלמה על ידי C57BL/6J עכברים ו 33 החולדות SD בעקבות קיצוץ הקצקר (שנערך 3-7 ימים לפני בדיקה). לאחר מכן, תוצאות אלה הושוו לשליטה בעלי חיים. כפי שהוא מוצג באיור 5A-F, העכברים הגזומים לא מעדיפים את הגירוי החברתי על האובייקט, כפי שמתבטא בהעדר הבדל בזמן החקירה בין שני הגירויים (השוואת איור 5לאיור 5ד) והפסד במהלך חקירה ממושכת לקראת גירוי חברתי (השוואת איור 5ב' לאיור 5E). מעניין, עכברים גזוז המוגזם הראה גם שיעורי מעבר מוגבר לעומת עכברים שליטה (להשוות את הדמות 5ג ' לדמות 5F).

בסך הכל, נתונים אלה מראים כי הקצפה עכברים גזוז הפחיתו במידה ניכרת את משך האינטראקציות שלהם עם גירוי חברתי. בניגוד לעכברים, עכברים גזוז הקצנקר לא איבדו את ההעדפות הסוציאליות שלהם (איור 5G-L). עם זאת, הם שינו באופן משמעותי את התנהגותם במהלך הדקה הראשונה של הבחינה, כאשר היו להם פחות התקפי חקירה ארוכים ( להשוות את איור 5H כדי להבין 5K) ומעברים רבים יותר (להשוות איור 5אני להבין 5L). לפיכך, זמירה הויקר שינה באופן משמעותי את התנהגותם של חולדות ועכברים במבחן SP, אך באופן שונה מאוד בין שני המינים. תוצאות אלה מרמזות על תפקיד ברור עבור גירוי הקשחושים הקשתיים התלויים באינטראקציה חברתית של חולדות ועכברים.

איור 1: הגדרת ניסיוני. (א) תיאור סכמטי של הזירה הניסיונית המיועדת לעכברים בעלי פרווה שחורה. (ב) תמונה של הזירה מלמעלה, באמצעות אור אדום עמום, מראה עכבר נושא C57BL/6j בזירה. (ג) תמונה המציגה את אזור המחסן של תא לבן, שדרכו הסובייקט מקיים את הגירוי (הזחה: תמונה של גירוי אובייקט המשמש לעכברים). (D-F) כפי שמוצג פאנלים A-C, הזירה והתאים הניסיוניים המיועדים עכברים עם פרווה בהירה. (G-I) כפי שמוצג פאנלים A-C, הזירה הניסיונית והתאים המיועדים חולדות עם פרווה בהירה (שיבוץ [אני]: תמונה של גירוי אובייקט המשמש חולדות). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: תוכנת TrackRodent כרסמים. (א) מסך של מחשב המפעיל את תוכנת trackrodent. משמאל: תמונת הוידיאו בתחילת הסרט שנותח (המסגרת הראשונה שנבחרה על-ידי הנסבית), המציגה את האזורים המתויגים ונתיב התנועה המסומנים בנושא C57BL/6J. מימין: התוכנה GUI. (ב) רשימת הקודים האופציונליים של התוכנה לשימוש עם GUI. כל אחד מהקודים האלה. מתאים למצב ניסיוני מובהק (ג) ניתוח הניסוי הספציפי המוצג בלוח A, כאשר נבחרה האפשרות לטיפול בגירויים לאורך הפעלה במקטע הצגת התוצאות של GUI. העלילה הזאת מראה (בכל מסגרת) אם הנושא היה במגע עם ' גירוי 1 ' או ' גירוי 2 '. במקרה המוצג, העדפה ברורה כלפי ' גירוי 2 ' הוא בולט על ידי מספר גבוה יותר ומשך של התקפי חקירה שאותרו לקראת גירוי זה. (ד) ניתוח הניסוי המוצג בחלוניות A ו-C, כאשר האפשרות של הזמן הכולל לגירויים היתה נבחרה במקטע הצגת התוצאות של GUI. גם כאן, העדפה ברורה כלפי ' גירוי 2 ' ניכרת מהרמה הגבוהה יותר של זמן החקירה לקראת גירוי זה. (ה) הGUI של תוכנת המעקב של התוכנה המאפשרת ניתוח והתוויית התוצאות מאוכלוסיה של בעלי חיים, שכל אחד מהם מנותח באמצעות תוכנת Trackמכרסמים (ראה איור 3 לתוצאות של ניתוח כזה). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: ניתוח התנהגות החקירה של עכברים C57BL/6J במהלך הבדיקה SP באמצעות תוכנת TrackRodent. איור זה מציג את החלקות השונות של כל הניתוחים האופציונליים של התוכנה המסכמת את תוכנת הסיכום (איור 2E) המועסקים עבור אוכלוסיה של 58 C57BL/6j עכברים זכרים מבוגרים בביצוע מבחן SP. החלקות השונות מוצגות בסדר ובאופן דומה, כפי שהופיעו על מסך המחשב (עיין בסעיף התוצאות המייצג להסבר מפורט של כל מזימה). (A) הזמן הכולל של החקירה גירויים, (ב) חקירת גירויים לאורך זמן, (ג) קצר לעומת התקפי ארוך-סה כ הזמן, (ד) 1S היסטוגרמה של התקפי, (ה) קצר לעומת התקפי ארוך-rdi, (ו) < 6 התקפי לאורך זמן, (G) 6 לשחק התקפי s 19 לאורך הזמן, (H) > התקפי של 19 לאורך זמן, (אני) מתכוון המשך משך הזמן, (J) קצר לעומת מרווחי זמן ארוך-סה כ, (K) 1 s היסטוגרמה של רווחים, (L) קצר vs ארוך מרווחי זמן-rdi, (M) < מרווחים של 5 שעות לאורך הזמן, (N) 5 מרווחי שעות של 20 לאורך הזמן, (O) > 20 מרווחי הזמן, (P) מעברים בין גירויים-רסטר עלילה, (Q) מעבר בין גירויים לאורך, (R) החום-מפה של משך הקרב עם החום, (עם) ה אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: ניתוח התנהגות החקירה של חולדות SD במהלך מבחן SNP באמצעות תוכנת TrackRodent. מגרשים עבור כל הניתוחים האופציונליים של התוכנה לסיכום העקיבה (איור 2E) המועסקים עבור אוכלוסיה של 59 מבוגרים SD גברים חולדות ביצוע מבחן snp. החלקות השונות מוצגות בסדר ובאופן דומה, כפי שהופיעו על מסך המחשב (עיין בסעיף התוצאות המייצג להסבר מפורט של כל מזימה). (א-ש) זהה למתואר באיור 3. (R) חום-מפת המשך עם מוכר, (עם) חום-מפה של המשך עם רומן. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: הקצקר-זמירה של עכברים וחולדות באופן מכריע התנהגות חברתית. (א) מגרש של זמן חקירה מרושע (נמדד ב -20 ס מ) במהלך המבחן SP עבור C57BL זכר/6j עכברים (n = 58). (ב) הפצה (1 דקות) של ממוצע הזמן הכולל של מבחנים ארוכים (> 19) לאורך מבחן SP המוצג בלוח א' לגירויים חברתיים ומעצמים. שימו לב לזמן הארוך בהרבה של התקפי חקירה ארוכים כלפי הגירוי החברתי בהשוואה לעצם. (ג) הפצה (1 דקות) של קצב המעבר לאורך זמן בדיקת ה-SP המוצגת ב (א). (D-F) כפי שמוצג פאנלים A-C, 29 שפזקן של עכברים נחתכו כשבוע לפני המבחן. בעלי חיים אלה איבדו את העדפותיהם החברתית, כפי שניכר בזמן החקירה הכלליתו-(ה) הפצת הקרבות הארוכים. הם גם הציגו שיעור כללי גבוה יותר של מעברים (F), הרומז על האינטראקציות הפחות מתמשכת עם הגירוי החברתי. (G-I) כפי שמוצג פאנלים A-C, 60 החולדות SD ביצעו את מבחן SP. שימו לב לדינמיקה השונה של התנהגות העכברושים בהשוואה לעכברים, עם שיעורי מעבר נמוכים יותר ותקופות ארוכות יותר של התקפי חקירה ארוכים בשלב המוקדם (2 דקות) של המבדק. (י-ל) כפי שמוצג פאנלים G-H, 33 חולדות היו הקצלו. שים לב כי בעוד החולדות לא לאבד העדפה חברתית בעקבות הקצנקר-זמירה כמו עכברים עשה, את הדינמיקה של ההתנהגות החברתית שלהם ב 2 הדקות הראשונות של הבדיקה השתנתה, מראה מעברים יותר והתקפי פחות ארוך. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

. למחברים אין מה לגלות