ההערכה הניסויית של עכבר חברותי בגישת עיבוד תמונה אוטומטית

המטרה הכוללת של ניסויים התנהגותיים אלה בשילוב עם ניתוח אוטומטי היא לכמת את החברותיות של עכברים בצורה יעילה בזמן. שיטה זו יכולה לסייע בסינון מהיר של תרופות כדי להגביר את החברותיות במודלים עכבריים מאומתים של הפרעות על הספקטרום האוטיסטי. היתרון העיקרי בהכנסת ניתוח אוטומטי הוא בכך שהוא מאיץ את התהליך והופך את הסינון ליעיל יותר.

הצורך בשיטה אוטומטית להערכת התנהגות חברתית של עכברים התעורר מכיוון שסינון חזותי בזמן אמת של מנה בודדת של תרכובת מועמדת לוקח יותר מ-50 שעות. בהמשך הסרטון תדגים הסטודנטית שלי לתואר שני פרנסי ורגזה את הניתוח האוטומטי. התחל בהגדרת הכלוב בעל שלושת התאים עם הקירות השחורים.

בפגישה הראשונה הניחו תיל הפוכה ריקה בכל תא קצה של הכלוב. כעת הכינו את מצלמת הווידיאו לצפייה בכלוב מלמעלה. יש לראות את כל שלושת התאים ברזולוציה של לפחות 720 על 480 פיקסלים.

לאחר מכן האירו את הכלוב בתאורת ליבון עקיפה כך שפנים הכלוב, כאשר נמדד מהרצפה, לא יהיה יותר מ -3.5 לוקס. ספק גם אור אינפרא אדום כדי להאיר את הכלוב ברמה שהמצלמה יכולה לזהות. צלם תמונה של מסגרת אחת של הכלוב הריק לעיון.

בפגישה הראשונה הנח את עכבר הבדיקה בכלוב. ואז כדי לתור את הניתוח האוטומטי של הווידאו, נופף יד מעל הכלוב רק פעם אחת. תן לעכבר לחקור את כלוב הבדיקה במשך 10 דקות.

לאחר מכן החזירו אותו לכלוב הביתי שלו. בפגישה השנייה הניחו את עכבר הגירוי מתחת לאחת משתי הכוסות ההפוכות. בחר איזו בצורה מאוזנת.

בתוכנה ציין מתחת לאיזו הונח עכבר הגירוי. עבור מוסכמות שמות, הכוס המכילה את העכבר הסגור היא הכוס החברתית ואילו הכוס השנייה היא הכוס הלא-חברתית. התאים נקראים באופן דומה.

הצב בתור את תחילת ההפעלה השנייה בהינף יד כמו בהפעלה הראשונה. בתום הפגישה השנייה יש להסיר את הכוסות ההפוכות כדי לשחרר את העכבר השני. השתמש בנפנוף יד נוסף כדי לציין את תחילת הפגישה השלישית ותן לשני העכברים לקיים אינטראקציה בכלוב הבדיקה למשך 10 דקות.

לאחר 10 דקות החזירו את שני העכברים לכלובי הבית שלהם. סעיף זה מסביר כיצד לעבד את הסרטים באמצעות ממשק המשתמש. עם זאת, ניתוח מהיר של מצב אצווה ללא קלט משתמש אפשרי גם כן.

התחל בטעינת הסרט באמצעות כפתור הטעינה. לאחר מכן בחר את תצורת הכלוב. תוכנת האנליזה מאתרת את גבולות הכלוב, התאים והכוסות.

בחר אחת מארבע התצורות המוגדרות מראש או התאם ידנית את הקואורדינטות. כעת, עבור כל פריים של הסרט, בצע את שלבי העיבוד הבאים. ראשית המירו את המסגרות לגווני אפור.

שנית, הפחיתו את מסגרת הייחוס בגווני אפור שנעשתה במהלך ההכנות, ובכך אפסו את ערכי הפיקסלים בכל מקום מלבד מיקום העכבר. שלישית, הפוך את המסגרות לבינאריות על ידי הגדרת כל הפיקסלים מעל בהירות סף ללבן והפיכת כל השאר לשחורים. התאימו הגדרה זו כך שתתאים לתנאי התאורה.

כעת הסר את הזנב מהתמונות באמצעות פונקציית Erode/Dilate. ראשית שחק את התמונה הבינארית שלוש פעמים. לאחר מכן הרחב את המסגרת שש פעמים.

לאחר מכן שחק את המסגרות שלוש פעמים נוספות. פעולה זו עשויה לדרוש התאמה אם נעשה שימוש ברזולוציית פיקסלים שונה. גלי הידיים מזוהים בקלות כקפיצות ענק בנפח הפיקסלים הלבנים.

זה מאפשר זיהוי אוטומטי של התחלות הפעלה וסדר הפעלות. בכל הפעלה זהה את הרכיב הגדול ביותר של פיקסלים לבנים באמצעות הפקודה L/Comp. פעולה זו מבטלת את הפיקסלים שאינם שייכים לעכבר.

לאחר מכן השתמש בפונקציה Find Ends כדי לקבוע את שני הפיקסלים הרחוקים ביותר בתוך הרכיב הגדול ביותר של פיקסלים לבנים. אלה הם האף והזנב. התוכנה קובעת את מרכז הכובד או COG עבור אובייקט הפיקסל הלבן ומחשבת את כיוון התנועה שלו ממסגרת למסגרת.

עבור הפעלות עם שני עכברים יש לעקוב אחר שני אובייקטים. בחר וכיוון את שני האובייקטים הלבנים הגדולים ביותר באמצעות אותה ערכת פקודות. התוכנה בודקת אוטומטית את ה-COG ממסגרת למסגרת.

אם אחד האובייקטים משתנה בגודלו ביותר מ-20% או ש-COG זז רחוק יותר מהאפשרי עבור עכבר, סף הבינאריזציה גדל אוטומטית עד לעמידה בקריטריונים אלה. התוכנה בודקת אוטומטית את מרכזי הכובד ממסגרת למסגרת. אם אחד האובייקטים משתנה בגודלו ביותר מ-20% או שמרכז הכובד זז רחוק יותר מהאפשרי עבור עכבר, סף הבינאריזציה מותאם אוטומטית עד לעמידה בקריטריונים אלה.

אינטראקציות מזוהות באופן אוטומטי כאשר האובייקטים נמצאים בטווח של שני סנטימטרים. מקטעים אלה מושמעים לקלט המשתמש. עבור כל קטע תייגו את נקודת המבט של עכבר המבחן כהימנעות חברתית, גישה חברתית או אף אחד מהם.

כדי לאמת את הניתוח האוטומטי, טען את הסרט באמצעות לחצן טען. לאחר מכן לחץ על התחל מפגש 1 כדי להציג את המסגרת הראשונה של אותו מפגש. השתמש בפקודה הפעל/עצור כדי לשלוט בהפעלה.

הסרטים המעובדים מראים כל עכבר עם עיגול בצבע שונה בראשו ובזנבו. כמו כן, מדדי החברותיות מוצגים על המסך ומתעדכנים במהלך ההפעלה. תקן את כל השגיאות שנתקלו בהן בניתוח האוטומטי.

השגיאה הנפוצה ביותר היא היפוך זנב ראש שניתן לתקן באמצעות כלי בממשק. זה קורה בכ-20% מהסרטונים. במקרה הנדיר של שגיאה מסובכת יותר ניתן לפתור אותן בדרך כלל על ידי ציון ידני של מיקום האף של העכבר על פני סדרה מסוימת של פריימים וידאו.

לאחר האימות, ייצא את נתוני החברותיות בפורמט גיליון אלקטרוני באמצעות הפונקציה Export. כדי לייצא נתונים מסרטים מרובים כגיליון אלקטרוני יחיד, יש לאגד את הסרטים בתיקיה אחת, והפונקציה 'הידור נתונים' מבצעת את הפעולה. במפגש הראשון עקבו אחר עכבר מבחן BALB/c בן ארבעה שבועות כשהוא נע בין תאים 59 פעמים במשך 10 דקות.

זמן השהות בכל תא נחשב לקו בסיס להעדפת תאים ללא גירוי חברתי. במפגש השני הוצגה גביעונית חברתית ולא חברתית עם עכבר ICR נסתר בן ארבעה שבועות. הייתה הטיה ברורה לבילוי זמן בתא החברתי.

באופן ספציפי, העכבר בילה יותר זמן עם הכוס החברתית מאשר עם הכוס הלא חברתית. בפגישה השלישית הגביעוניות הורמו והעכברים הורשו לקיים אינטראקציה. בסך הכל נעשו 35 פניות חברתיות במשך 10 דקות.

לאחר פיתוחה, טכניקה זו מאפשרת סינון מהיר יותר של תרופות מבטיחות כדי לשפר את תחום הסימפטומים המרכזי של פגיעה בחברותיות במודלים עכבריים מאומתים של הפרעות על הספקטרום האוטיסטי. ניתן להתאים את העיבוד האוטומטי לעיצובים ומינים שונים של כלובים. ניתן להעריך כל התנהגות מעניינת כל עוד ניתן לפתח אלגוריתם שיזהה אותה באופן מהימן.