Name: ההערכה הניסויית של עכבר חברותי בגישת עיבוד תמונה אוטומטית (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-05-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 24 s
Description: למדו להעריך חברותיות בעכברים באמצעות ניתוח וידאו אוטומטי בכלוב תלת-מחלקות. שיטה זו מאפשרת סינון מהיר של תרופות למחקר אוטיזם ומקצרת משמעותית את זמן ההערכה בהשוואה לשיטות ידניות.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

מחקר זה מומן על ידי מענק מימון ממועצת המנהלים לחקר בריאות העמים של וירג&#39;יניה.

הפרוטוקול עבור וקלות ההסבר כבר מחולק ל -2 חלקים: 1) הליך הניסיון ו -2) ניתוח אוטומטי. כל החיות טופלו בהתאם מדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה 15, וכל ההליכים אושרו על ידי ועדת טיפול בבעלי חיים מוסדיים השתמש. 1. נוהל ניסיוני <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הכלוב, שהיא קופסה מלבנית פרספקס שחור שאינו רעיוני (52 x 25 x 23 ס&quot;מ 3) מחולק לשלושה מדורים: חברתי, nonsocial, וכן תא באמצע נייטרלי (איור 1). מניח כוסות חוט הפוכות בכל אחד מתא הסוף במהלך פגישות I ו- II (ראה להלן) ולשכן עכבר הגירוי במהלך הפגישה השנייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את המצלמה באופן שהכלוב ממלא את שדה הראייה. מאז תאורה יכול להפריע התנהגות העכבר, לשמור על בהיקות של לא יותר מ -3.5 לוקס בתוך הכלוב, מאגף אור עקיף מןנורת הליבון נמדד על רצפת הכלוב בכיוון מעלה. כמו כן להשתמש במקור אור אינפרא אדום, אשר עכברים לא יכול לחוש אבל המצלמה יכולה לזהות. להקליט את כל הסרטים ב 720 x 480 סטנדרטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלט מסגרת אחת של כלוב ריק לעיבוד תמונה מאוחר יותר (המכונה &quot;מסגרת ההתייחסות&quot;) ולשמור כתמונה בגוונים אפורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המושב ראשון: הצג עכבר בדיקה אל תוך הכלוב מנפנף עם יד על הכלוב, המציין את תחילת הפגישה (להשוות ניתוח אוטומטי). קלט סרט במשך 10 דקות. בסוף 10 דקות, לשים את העכבר חזרה לכלוב המקורי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מושב שני: שים את העכבר גירוי מתחת לאחד כוסות הפוכה (מתאזן). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש &quot;חברתי שמאל&quot; או &quot;ימין חברתי&quot; על מנת לבחור אם עכבר הגירוי הוא בגביע ההפוך בצד השמאל או בכוס ההפוכה מהימין. הערה: הכוס ההפוכה עם עכבר הגירוי נקראת &quot;הכוס החברתית&quot;, ואילו אחריםכוס &quot;כוס nonsocial&quot;. התא שבו הכוס החברתית ממוקמת נקראת התא החברתי, התא עם כוס nonsocial הוא תא nonsocial, ואת התא באמצע הוא &quot;התא הניטראלי&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הצג את עכבר הבדיקה לתוך הכלוב. יד גל מעל הכלוב כדי לציין את תחילת הפגישה. קלט סרט במשך 10 דקות. חשוב לציין, לשמור עכברים במנגנון החברותי לפני הסרת הכוסות ההפוכות להתחיל מושב III. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מושב שלישי: הסר את הכוסות ההפוכות, שחרר את שני העכברים ולאפשר עכברי הבדיקה ומניעים אינטראקציה בחופשיות אחד עם השני. יד גל מעל הכלוב כדי לציין את תחילת הפגישה. קלט סרט במשך 10 דקות. בסוף 10 דקות, הניח את שני העכברים בחזרה לתוך הכלובים שלהם. </li></ol> 2. ניתוח אוטומטי הערה: הפקודות בפרק 2 מונפק באמצעות ממשק משתמש גרפי (ראה איור 2) con כיקבוצת ביקורת של התוכנה שלנו. כאן נסביר את שלב-אחר-שלב עיבוד כי התוכנה שלנו מאפשרת; גם התוכנה היא מסוגלת לבצע את הניתוח במצב יצווה ללא קלט משתמש. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור כל סרט, לבצע את פעולות העיבוד הבאות: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסרט טען (לחץ על הכפתור Load). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר תצורת כלוב, אשר אומרת לתכנית ניתוח המיקום של גבולות כלוב, גבולות תא, ובמקומות כוס. בחר אחת מארבע תצורות הצילו או להתאים את כל הקואורדינטות באופן ידני. הערה: התצורה בדרך כלל אינו משנה מניסוי אחד למשנהו, ועל כן ניתן לעשות בה שימוש חוזר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור כל מסגרת של הסרט, בצע את השלבים הבאים עיבוד (2.1.3.1-2.1.3.6). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להמיר את המסגרת לגווני אפור על ידי לחיצה על כפתור &quot;גווני אפור&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דיגיטלי להפחית את המסגרת בגווני אפור הפניה (ראה שלב 1.3) על ידי לחיצה על כפתור &quot;פחת&quot;. הערה: המטרה של שלב זה היא להפוך את va פיקסללוקים של המסגרת קרובה מאוד לאפס בכל מקום זול תפקיד העכבר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Binarize המסגרת על ידי הגדרת כל הפיקסלים מתחת לרמה לסף מסוים לשחור, כל הפיקסלים מעל לרמה ללבן (לחץ על כפתור &quot;Binarize&quot;). הערה: הרעיון הוא שמכיוון פיקסלים העכבר יש ערכים גבוהים יותר בדרך כלל מאשר שאר הפיקסלים, הפיקסלים העכבר יהפכו לבן וכל פיקסלים האחרים שחורים. רמת הסף האופטימלית תלוי במצבו התאורה יכולה להיקבע על ידי בחינה של צורת העכבר לאורך סרט. אם הסף נבחר נמוך מדי, העכבר נראה גדול מדי, ופיקסלים שאינם שייך העכבר יכולים להיות בצבע לבן. אם הסף הוא גבוה מדי, העכבר הופך קטן יכול לפורר לחתיכות מנותקות. בסרטים רשמו, הסף האופטימלי היה תמיד בין 20 ו -35 (בסולם בין 0 ל -255). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשחוק 13 פעמים דואר התמונה binarized, ואז מתרחבים 13 2e פעמים, אז eroדה שוב פעמי דואר, על ידי לחיצה על הכפתור &quot;Erod / דיל&quot;. הערה: מטרת נוהל זה היא להסיר את הזנב. לקבלת ההחלטה (720 x 480) ששימש, e = 3 עבד בכל הנסיבות. הערה: התוכנה בודקת באופן אוטומטי את קיומו של יד בתמונה (במהלך ההקלטה של ​​סרטים, ידות מועברות אפילו בתמונה כדי לציין את תחילתה של פגישה). אם יד קיימת, יהיה באופן יוצא דופן רב פיקסלים לבן בפריים binarized כי היד היא הרבה יותר גדולה מאשר עכבר. התנאה בנוכחות יד הוא שיש יותר מ -10,000 פיקסלים לבן בפריים binarized. התוכנה קובעת את ראשיתה של הפעלות I, II ו- III, על ידי גילוי מגוון של מסגרות שבו תנועות ידיים להתרחש. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בפגישות I ו- II, להמשיך כדלקמן: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זיהוי הרכיב המחובר הגדול של הסט של פיקסלים לבן (לחץ על &quot;LComp&quot;). הערה: מטרת of צעד זה הוא לחסל פיקסלים לבנים שאינם שייך העכבר, למשל, נגרם על ידי התנועה של עכבר הגירוי בפגישה שני. המרכיב המחובר הגדול נמצא כמעט בכל מסגרות העכבר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע שני פיקסלים לבן הרחוקים ביותר (נקרא &quot;קצוות&quot; של העכבר) על ידי לחיצה על &quot;מצא מסתיים&quot;. הערה: התוכנה קובע את ההמשכיות של שני הקצוות, כלומר, עבור כל הקצוות בפריים הראשון שאליו הקצוות של המסגרות הבאות הם שייכים. הרעיון הכללי הוא כי מאז מסגרות נרשמות בקצב גבוה, הקצוות לא יכול לנסוע רחוק מסגרת אחד למשנהו, כך להמשך הנכון של הקצוות ממסגרת אחת לאחרת הוא זה אשר ממזער את סכום המרחקים כי הקצוות לזוז. ראה דיון לקבלת פרטים נוספים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע איזה סוף העכבר הוא האף. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע את הכיוון שבו נע העכבר על ידי התבוננות כיצד מרכז הכובד (COG)שינויים ממסגרים למסגרת (של תנועת בורג היא התנועה של הסכום של כל הפיקסלים העכבר). הערה: בורג של קבוצה של פיקסלים p 1, ..., p n עם קואורדינטות x 1, .., x n מוגדרת על ידי: <img alt="משוואה 1" src="/files/ftp_upload/52508/52508eq1.jpg" /> עכברים בדרך כלל להתקדם (כלומר, כלפי האף שלהם). באחד הפרקים של כמה מאות מסגרות, תמיד יש ביטחון גבוה מאוד באיתור ראש / זנב. הערה: התוכנה קובעת באופן אוטומטי שלקראתו של זוהה מסיים את העכבר נע; לשם כך מזוהה עם האף מסומן בעיגול אדום בסרט. כאשר האף זוהה הוא מסומן בעיגול אדום בכל מסגרת, המשתמש יכול לבדוק את איכות האיתור. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במפגש השלישי, להמשיך כדלקמן: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זיהוי שני מרכיבים גדולים של פיקסלים לבן. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם שני הם בגודל מקובל בבוקרעל יד הבית והמרכזי שלהם כובד (ברגים) עולה בקנה אחד עם ברגי העכבר של המסגרת הקודמת, שקולים שני המרכיבים הללו לשני עכברים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שקל העכבר גדל מקובלים אם הם לא השתנו על ידי יותר מ -20% מאז המסגרת הקודמת, ולשקול שיני שתי מסגרות רצופות כתואמים אם ההבדל שלהם הוא לא גדול יותר מאשר מרחק עכבר יכול לנסוע בזמן בין מסגרות (מרחק זה כדלקמן מן מהירות העכבר המרבית, כפי שניתן לקבוע במסגרת ההכנות של סדרת ניסוי על ידי ניתוח התנועה של עכברים כמה בודדים (כמו בפגישות I ו- II). הערה: אם שני המרכיבים הגדולים ביותר הם גדלים מקובלים ולא עכבר, או הברגים שונים מדי מאלה המסגרת הקודמת, התוכנה באופן אוטומטי מעלה את סף binarization עד שני המרכיבים הגדולים ביותר הם של גודל מקובל וגלגלי השיניים שלהם עולות בקנה אחד עם אלה של המסגרת הקודמת. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על עכבר המבחןהמסגרת הראשונה. השתמש ניתוח 2.3.1 לזהות הן מבחן ועכבר גירוי בכל מסגרת של מושב III. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זהה את המסגרות בפגישה III שבה עכבר האחד חברתי מתקרב אחרים. הערה: התוכנה מיישמת שלב זה על ידי סימון אוטומטי שהמרחק בין העכברים הוא קטן ממרחק האינטראקציה הטיפוסי של עכברים (אנו משתמשים 2 סנטימטר). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כשתוכנת משחק קטע קצר של הסרט עם הגישה זוהתה למשתמש, ללחוץ על כפתור כדי לציין אם גישה זו נחשבת גישה חברתית על ידי עכבר הבדיקה, הימנעות חברתית על ידי עכבר הבדיקה, או אף אחד מהם. הערה: שלב 2.3.4 ניתן automatized אם ידוע אשר העכבר הוא עכבר הבדיקה. מכיוון שמידע זה הולך לאיבוד כאשר העכברים להתקרב יותר מדי זה לזה (או לטפס על גבי אחד את השני), ומאז יש לנו עדיין לא מצאו דרך לתייג העכברים בצורה כי ניתן לאתר באופן מהימן על ידי התוכנה שלנו ועושה לא להשפיע על התנהגותם, והחזרנו אלסיווג ידני לעת עתה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להעריך סרטים מעובדים, סרט עומס באמצעות כפתור Load. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על התחל מושב 1 כדי להציג את הפריים הראשון של מושב 1 (או התחלה 2 מושב כדי להציג את הפריים הראשון של הפגישה 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על Play / Stop לשחק ולהפסיק סרטים. הערה: סרטי מעובד יציג עכבר עם הראש והזנב מסומן עיגולים צבעוניים. כל האמצעים החברותיים מוצגים על המסך ומעודכן כפי שסרט המשחק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נתונים חברותי יצוא בפורמט Excel על ידי לחיצה על &quot;יצוא&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על &quot;לאסוף נתונים&quot; לרכז את כל הנתונים של כל הסרטים בתיקייה לתוך קובץ יחיד ב- Excel. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Brodkin, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BALB%2Fc+mice%3A+Low+sociability+and+other+phenotypes+that+may+be+relevant+to+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">BALB/c mice: Low sociability and other phenotypes that may be relevant to autism.</a> Behavioural Brain Research. 176, 53-65 (2007).</li>
<li>Deutsch, S. I., Burket, J. A., Urbano, M. R., Herndon, A. L., Winebarger, E. E. Impaired sociability of the BALB/c mouse, an animal model of autism spectrum disorders, is attenuated by NMDA receptor agonist interventions: clinical implications. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDeutsch%2C+SI+%22Comprehensive+Book+on+Autism+Spectrum+Disorders%22">Comprehensive Book on Autism Spectrum Disorders</a>. Mohammadi, M. A. , InTech. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.intechopen.com/books/a-comprehensive-book-on-autism-spectrum-disorders/impaired-sociability-of-the-balb-c-mouse-an-animal-model-of-autism-spectrum-disorders-is-attenuated">http://www.intechopen.com/books/a-comprehensive-book-on-autism-spectrum-disorders/impaired-sociability-of-the-balb-c-mouse-an-animal-model-of-autism-spectrum-disorders-is-attenuated</a> 323-342 (2011).</li>
<li>Dunn, M. E., Burbine, T., Bowers, C. A., Tantleff-Dunn, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Moderators+of+stress+in+parents+of+children+with+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Community+Mental+Health+Journal%22%5BJournal%5D)">Moderators of stress in parents of children with autism.</a> Community Mental Health Journal. 37, 39-52 (2001).</li>
<li>Babineau, B. A., Yang, M., Berman, R. F., Crawley, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low+home+cage+social+behaviors+in+BTBR+T%2Btf%2FJ+mice+during+juvenile+development%5BTitle%5D)+AND+%22Physiology+%26+Behavior%22%5BJournal%5D)">Low home cage social behaviors in BTBR T+tf/J mice during juvenile development.</a> Physiology & Behavior. 114-115, 49-54 (2013).</li>
<li>Benson, A. D., Burket, J. A., Deutsch, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BALB%2Fc+mice+treated+with+d-cycloserine+arouse+increased+social+interest+in+conspecifics%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research+Bulletin%22%5BJournal%5D)">BALB/c mice treated with d-cycloserine arouse increased social interest in conspecifics.</a> Brain Research Bulletin. 99, 95-99 (2013).</li>
<li>Burket, J. A., Benson, A. D., Tang, A. H., Deutsch, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapamycin+improves+sociability+in+the+BTBR+T%28%2B%29Itpr3%28tf%29%2FJ+mouse+model+of+autism+spectrum+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Rapamycin improves sociability in the BTBR T(+)Itpr3(tf)/J mouse model of autism spectrum disorders.</a> Brain Research Bulletin. 100, 70-75 (2014).</li>
<li>Burket, J. A., Benson, A. D., Tang, A. H., Deutsch, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((D-Cycloserine+improves+sociability+in+the+BTBR+T%2B+Itpr3tf%2FJ+mouse+model+of+autism+spectrum+disorders+with+altered+Ras%2FRaf%2FERK1%2F2+signaling%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research+Bulletin%22%5BJournal%5D)">D-Cycloserine improves sociability in the BTBR T+ Itpr3tf/J mouse model of autism spectrum disorders with altered Ras/Raf/ERK1/2 signaling.</a> Brain Research Bulletin. 96, 62-70 (2013).</li>
<li>Burket, J. A., Herndon, A. L., Deutsch, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Locomotor+activity+of+the+genetically+inbred+BALB%2Fc+mouse+strain+is+suppressed+by+a+socially+salient+stimulus%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Locomotor activity of the genetically inbred BALB/c mouse strain is suppressed by a socially salient stimulus.</a> Brain Research Bulletin. 83, 255-256 (2010).</li>
<li>Deutsch, S. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((D-cycloserine+improves+sociability+and+spontaneous+typic+behaviors+in+4-week+old+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">D-cycloserine improves sociability and spontaneous typic behaviors in 4-week old mice.</a> Brain Research. 1439, 96-107 (2012).</li>
<li>Jacome, L. F., Burket, J. A., Herndon, A. L., Deutsch, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetically+inbred+BALB%2Fc+mice+differ+from+outbred+Swiss+Webster+mice+on+discrete+measures+of+sociability%3A+relevance+to+a+genetic+mouse+model+of+autism+spectrum+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Autism+Research%22%5BJournal%5D)">Genetically inbred BALB/c mice differ from outbred Swiss Webster mice on discrete measures of sociability: relevance to a genetic mouse model of autism spectrum disorders.</a> Autism Research. 4, 393-400 (2011).</li>
<li>Jacome, L. F., Burket, J. A., Herndon, A. L., Cannon, W. R., Deutsch, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((D-serine+improves+dimensions+of+the+sociability+deficit+of+the+genetically-inbred+BALB%2Fc+mouse+strain%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research+Bulletin%22%5BJournal%5D)">D-serine improves dimensions of the sociability deficit of the genetically-inbred BALB/c mouse strain.</a> Brain Research Bulletin. 84, 12-16 (2011).</li>
<li>Deutsch, S. I., Burket, J. A., Jacome, L. F., Cannon, W. R., Herndon, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((D-Cycloserine+improves+the+impaired+sociability+of+the+BALB%2Fc+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research+Bulletin%22%5BJournal%5D)">D-Cycloserine improves the impaired sociability of the BALB/c mouse.</a> Brain Research Bulletin. 84, 8-11 (2011).</li>
<li>Shih, F. Y. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aShih%2C+FY+%22Image+Processing+and+Mathematical+Morphology%3A+Fundamentals+and+Applications%22">Image Processing and Mathematical Morphology: Fundamentals and Applications</a>. , CRC Press. (2009).</li>
<li>Nixon, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNixon%2C+M+%22Feature+Extraction+%26+Image+Processing%22">Feature Extraction & Image Processing</a>. , Academic Press. (2008).</li>
<li>National Research Council. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Guide+for+the+Care+and+Use+of+Laboratory+Animals%22">Guide for the Care and Use of Laboratory Animals</a>. , Eighth Edition, The National Academic Press. (2011).</li>
</ol>

החוקרים אין לי מה לחשוף.

על ידי שילוב של עכברים בוידאו וניתוח סרט אוטומטית, יצרנו סבירה, טכניקת תפוקה גבוהה הקרנה אמינה. הדיוק של הניתוח האוטומטי הושווה עם התוצאות של ניתוח הוראות עבור יותר מ -100 סרטים. ברוב המוחלט של מסגרות (&gt; 99%) של מסגרות, האף של העכבר מזוהה עם דיוק טוב. רוב misdetections (מעט) אין השפעה על האמצעים חברותיות, כך כ -80% מן הסרטים אינם דורשים תיקונים שום. <p class="jove_content" style=";text-align:right;directio...

חברותיות פגומים הוא אחד התחומים התסמין העיקרי במגוון של הפרעות התפתחותיות, כולל הפרעות ספקטרום האוטיזם (ASDs) 1,2. זה מגביל מאוד את היכולת של המטופלים לפתח יחסים מאוד משפיע חולים, משפחות ומטפל 2,3. במאמץ להבין טוב יותר את המנגנון הבסיסי חברותי לקויים ולפתח טיפולים, מודלי עכבר כמה נחקרו 1,4-9. אחת זן כזה הוא עכבר BALB / ג, זן טהור שמספק חברותיות נמוכה להפליא, דומה תכונות אצל חולים עם ASD5 8-12. לדוגמא, עכבר BALB / ג מציג בתדירות נמוכה יותר של גישות חברתיות תשובה שלילית בדרך כלל לגישות חברתיות על ידי עכבר גירוי (למשל, הימנעות חברתית) מאשר זן קומפרטור השויצרי וובסטר 10. כדי לבדוק אם הטיפול המוצע הוא אפקדואר בהגדלת חברותיות, מדדים אובייקטיביים נדרשים. מסגרת מקובלת היא לנתח את החברותיות במנגנון סטנדרטי כי יש שלושה תאים (ראה איור 1). התאים על ימין ועל שמאל כל להכיל כוס חוט הפוכה שבו שוכנת עכבר גירוי בולט חברתי. עכבר המבחן משתחרר לתוך המנגנון במשך שלושה במרווחים של 10 דקות (מפגשי I-III); הפגישה הייתי מעריך את הפעילות של התנועה של עכבר הבדיקה, תוך מפגשי II ו- III להעריך אספקטים שונים של החברותיות של עכבר הבדיקה. ב אני בפגישה, עכבר הבדיקה מותר להסתגל המנגנון. בפגישה זו, מספר מעברים כי עכבר הבדיקה עושה בין התאים השונים נמדד. חשוב לציין, אמצעי חברותיות שהושגו במנגנון שלושת התאים הסטנדרטיים תלויים פעילות של תנועה, ופעילות של תנועה מופחתת יכולה לבלבל פרשנות של Sociנתוני יכולת. בפגישה השנייה, עכבר הבדיקה נע בחופשיות עכבר גירוי מושם תחת אחד הכוסות ההפוכות (מתאזן). עכברי הגירוי הם 4 שבועות זכר outbred ישנים עכברי ICR, לגיל ומין עכברי הבדיקה. עכבר גירוי מוקף כוס הפוכה בצד כאזור התא החברתי, ואת הכוס ריקה הפוכה מושמת בצד כאזור תא nonsocial. בפגישה השנייה, החברותיות של עכבר הבדיקה היא לכמת ידי השוואה בין הזמן שהוא מבלה ליד הכוס &quot;החברתית&quot; ההפוכה (פחות מ -2 סנטימטרים משם) לעומת הזמן שהוא מבלה ליד הכוס ההפוכה &quot;nonsocial&quot;, ועד הוא מבלה בתא החברתי לעומת הזמן שהוא מבלה בתא nonsocial. עכברים קומפרטור שוויצרי וובסטר משקיעים הרבה יותר זמן בתא החברתי ליד הכוס החברתית ההפוכה בהשוואה לעכברי BALB / ג כי לא מראים העדפה משמעותית עבור חברתיכוס הפוכה או בתא החברתי 12. במפגש שלישי, עכברי בדיקת גירוי מותרים לקיים יחסי גומלין חופשי (כוסות הפוכות יוסרו). מדדי חברותיות, התנהגויות סטריאוטיפיות ומעברים בין התאים מתקבלים באופן אמין פגישת 10 דקות השלישית של אינטראקציה חופשית בין בדיקה ועכברי גירוי ונותח. בדו&quot;ח זה, החברותיות של עכבר הבדיקה היא לכמת באמצעות שני מדדים: 1) מספר גישות חברתיות זה הופך לעבר עכבר הגירוי, שבו גישה חברתית מוגדרת לנוע קדימה (אף ראשון) לכיוון עכבר הגירוי כך האף הוא פחות מ -2 ס&quot;מ מן העכבר גירוי; 2) המספר והימנעויות של גישות חברתיות על ידי עכבר הגירוי. עכבר המבחן נחשב הימנעות הגישה אם יתברר או מתרחק מן עכבר הגירוי, או אם הוא מפסיק זמנית נעים ( &quot;הקפאת התנהגות&quot;) לאחר עכבר הגירוי פנה עכבר הבדיקה. BALB /עכברי ג מצביעים על ירידה במספר הגישות חברתיות שנעשו כלפי עכבר הגירוי וגידול במספר התגובות שליליות לגישות חברתיות על ידי עכבר הגירוי, לעומת זן קומפרטור השויצרי וובסטר 10. ההערכה של הסרטים התנהגותי מסורתית נעשתה באופן ידני, כלומר, על ידי צפייה בסרט בזהירות (ואולי במהירות מופחתת) והפעיל סטופרים בפעם העכבר מבלה בתא מסוים או בסמוך לאחד הכוסות ההפוכים 10. שיטה זו דורשת צופה הסרט שוב ​​ושוב היא, אם כן, מאוד זמן רב. כמו כן, את הדיוק מוגבל על ידי זמן התגובה של המדרג למדידות סטופר היכולת לתפוש אם סמן העכבר נמצא בתוך 2 ס&quot;מ של כוס הפוכה. בשנים האחרונות עבודה, שני מתחמים, (D-סרין ו- D-cycloserine) הוכיחו יעילות בהשבת חברותיות בעכברים BALB / ג 9,10,12. זה ידוע כי הן modu הרכיביםמאוחר הקולטן NMDA, אשר ידוע לשחק תפקיד מרכזי בהתנהגות חברתית 2,12. מערך גדול של תרכובות ידועים לווסת פעילות הקולטן NMDA במגוון דרכים מוגדרות היטב, ואת הפוטנציאל לפריצת דרך בטיפול ASD הופך את ההערכה המזורזת של תרכובות אלה בעדיפות שיטה אוטומטית מהירה להערכה רצויה מאוד. מתואר להלן הוא הליך ניתוח אוטומטי שפותח עבור ההערכה של חברותיות עכבר. היא משתמשת בשיטות עיבוד תמונה על כל המסגרות של סרטים בעכבר כדי לזהות את המיקום של העכבר או עכברים. בפגישות I ו- II, זה עוד יותר מזהה מיקום אף ומשתמש בו כדי לחשב צעדים חברותיים. במפגש שלישי, זה מזהה אוטומטית את כל הגישות, אלא על סיווג ידני (גישה חברתית, הימנעות חברתית, או אחרת) נדרש.

<table><tbody><tr><td>כלוב פרספקס</td><td>Norva Plastics, Norfolk, VA</td><td>בהתאמה אישית</td><td>מידות ופריסה המתוארות בכתב היד, ניתנות להתאמה בהתאם לצרכים. השתמש בפרספקס לא רפלקטיבי כדי להקל על עיבוד תמונה</td></tr><tr><td>כוסות חוט</td><td>מטבח פלוס</td><td>315</td><td>השתמש באחד כדי לשכן עכבר גירוי, מצלמת וידאו ריקה</td></tr><tr><td></td><td>אחת SONY</td><td>HDR-PJ790</td><td>ניתן להחליף בכל מצלמה עם מפרטים דומים</td></tr><tr><td>OpenCV (ספריית עיבוד תמונה)</td><td>Willow Garage</td><td>N/A</td><td>ניתן להשתמש בכל ספריית עיבוד תמונה מודרנית .</td></tr></tbody></table>

ההערכה הניסויית של עכבר חברותי בגישת עיבוד תמונה אוטומטית

Experimental Assessment of Mouse Sociability Using an Automated Image Processing Approach

עכבר הוא אורגניזם המודל המועדף לבדיקת תרופות שנועדו להגדיל חברותיות. אנו מציגים שיטה לכמת עכבר החברותי שבו עכבר המבחן יוצב מנגנון סטנדרטי והתנהגויות רלוונטיות מוערכות בשלושה מפגשים שונים (אני מושב שנקרא, II ו- III). המנגנון יש שלושה תאים (ראה איור 1), התאים על ימין ועל שמאל להכיל כוס הפוכה אשר יכול לאכלס עכבר (המכונה &quot;עכבר גירוי&quot;). ב אני בפגישה, עכבר המבחן מושם בכלוב והניידות שלה מאופיינת במספר המעברים בין תאים. בפגישה השנייה, עכבר גירוי מושם תחת אחד הכוסות ההפוכות ואת החברותיות של עכבר הבדיקה היא לכמת ידי סכומי הזמן מבלה ליד הכוס המכילה את עכבר הגירוי הסגור מול הכוס ההפוכה הריקה. במפגש שלישי, הכוסות ההפוכות הם הסירו<html> ד בשני עכברי אינטראקציה בחופשיות. צורת ההתחברות של עכבר המבחן בפגישה III היא לכמת במספר הגישות חברתיות זה הופך לעבר עכבר גירוי על ידי מספר הפעמים שהוא ימנע גישה חברתית על ידי עכבר הגירוי. ההערכה האוטומטית הסרט מזהה את האף של עכבר הבדיקה, המאפשר קביעה בכל האמצעים החברותיים המתוארים שאני פגישה השנייה (בפגישה III, גישות מזוהות באופן אוטומטי אבל מסווגים באופן ידני). כדי למצוא את האף, את התמונה של כלוב ריק מופחתת באופן דיגיטלי כל מסגרת של הסרט ואת התמונה המתקבלת היא binarized לזהות את הפיקסלים העכבר. זנב העכבר יוסר באופן אוטומטי ושני במעוזים המרוחקים ביותר של העכבר שנותר נקבעים; אלה קרובים האף ובסיס הזנב. על ידי ניתוח התנועה של העכבר באמצעות טיעוני המשכיות, האף מזוהה. <img alt="&lt;/ Html">&quot;איור 1&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 52,508 / 52508fig1.jpg&quot; /&gt; הערכת איור 1. החברותיות במהלך 3 מפגשים מושב לי (למעלה):.. הסתגלות של עכבר מבחן לכלוב מושב השנייה (באמצע):. עכבר המבחן לנוע בחופשיות בכלוב בזמן שעכבר גירוי מוקף כוס הפוכה המושב III (למטה): שניהם עכבר מבחן ועכבר גירוי רשאי לנוע בחופשיות לתקשר אחד עם השני.

איור 3 מראה מסגרת צבע של סרט התנהגותית עם כלוב ריק. העכבר לא הוכנס לתוך הכלוב עדיין. עמדת הכוסות, (חברתי nonsocial) ואת גבולות התא מורכבת. מסגרת צבע של כלוב ריק מומר 8 בגווני אפור קצת כפי שמוצג באיור 4 ומשמש כמסגרת התייחסות. מסגרת ההתייחסות מופחתת בכל מסגרת אחרת של הסרט בשבי. איור 5 מראה אחד של פריימים מתוך הסרט במהלך הייתי בפגישה, שוב עם גבולות תא ועמדות כוס חופ...

פרוטוקול זה מתאר שיטה לכמת חברותיות עכבר. עכברים הם צילמו כאשר הם עוברים ולתקשר בכלוב מיוחד. עיבוד סרט מאפשר כימות האוטומטיות של חברותיות עם דיוק ואמינות מעולים.

Mouse is the preferred model organism for testing drugs designed to increase sociability. We present a method to quantify mouse sociability in which the ...

המטרה הכוללת של ניסויים התנהגותיים אלה, בשילוב עם ניתוח אוטומטי, היא לכמת את החברתיות של עכברים באופן יעיל מבחינת זמן. שיטה זו יכולה לסייע בסריקה מהירה של תרופות להגברת החברתיות במודלים מאומתים של עכברים להפרעות בספקטרום האוטיסטי. היתרון המרכזי של הכנסת ניתוח אוטומטי הוא שהוא מאיץ את התהליך והופך את הסריקה ליעילה יותר.הצורך בשיטה אוטומטית להערכת התנהגות חברתית בעכברים נובע מכך שסריקה חזותית בזמן אמת של מנה בודדת של תרכובת מועמדת אורכת למעלה מ-50 שעות. בהמשך הסרטון, סטודנטית הדוקטורט שלי, Frency Varghese, תדגים את הניתוח האוטומטי. התחילו בהכנת הכלוב בעל הקירות השחורים בעל שלושת התאים.עבור המפגש הראשון, הניחו כוס רשת הפוכה וריקה בכל אחד מתאי הקצוות של הכלוב. כעת הכינו את מצלמת הווידאו לצפייה בכלוב מלמעלה. יש לראות את שלושת התאים ברזולוציה של לפחות 720 על 480 פיקסלים.לאחר מכן, האירו את הכלוב בתאורה עם ברנילה עקיפה כך שבתוך הכלוב, במדידה מהרצפה, לא יעלה גובה התאורה על 3.5 Lux. ספקו בנוסף תאורת אינפרא-אדום להארת הכלוב ברמה שהמצלמה יכולה לזהות. צלמו תמונה של פריים בודד של הכלוב הריק לצורכי ייחוס.בסשן הראשון, הניחו את עכבר הניסוי בכלוב. לאחר מכן, כדי להפעיל את הניתוח האוטומטי של הווידאו, הניפו יד מעל הכלוב פעם אחת בלבד. אפשרו לעכבר לחקור את כלוב הניסוי במשך 10 דקות.לאחר מכן החזירו אותו לכ

experimental-assessment-mouse-sociability-using-an-automated-image

Research

JoVE Journal

Behavior

התנהגות

כאן אנו מתארים פרוטוקול מפורט לבדיקה של חברותיות בעכברים באמצעות חברותיות של קרולי והעדפה מבחן החידוש החברתי. אנו מתארים את היתרונות יישומים אפשריים עבור הליך זה, כולל פרטים קריטיים חשוב הפירוש הנכון של התוצאות.

הערכת התנהגויות אינטראקציה חברתית

ניטור ממושך והמקיף של עכברים בסביבת כלוב-הבית מספק הבנה עמוקה יותר של התנהגות חריגה במודלים עכבריים של מחלות מוח. מאמר זה מתאר את ההתנהגות המשולבת התחנה (INBEST) כמרכיב המרכזי בניתוח התנהגות עכשווי.

ההתנהגות phenotyping של מודלי Murine מחלות עם ההתנהגות המשולבת התחנה (INBEST)

אנו מציגים מבחן ריח פשוט ובלתי מוטה בעכברים. עם פרוטוקול זה ניתן להעריך אפליה, העדפה, הימנעות ורגישות לריח חדש בהשוואה למים במפגשים התנהגותיים בודדים. שיטה זו מיועדת לנסיין יחיד והניתוח מבוסס על עיבוד וידאו בעזרת מחשב.

פשוט וחוש ריח בדיקה לעכברים בסיוע מחשב

קולות קוליים של עכברים משמשים כפרוקסי למודל הבסיסים הגנטיים של ליקויים בתקשורת קולית במודלים של עכברים להפרעות נוירו-פסיכיאטריות. הפרוטוקול הנוכחי מתאר שלושה הקשרים ניסיוניים המעוררים באופן מהימן קולות קוליים מגורים (לאורך כל ההתפתחות) ועכברים בוגרים (אינטראקציות חד מיניות, אינטראקציות זכר-ייחום).

הקלטת עכבר Ultrasonic קולות של להערכת תקשורת חברתית

Tameness בבעלי חיים כולל הפחתה של תגובות הימנעות בני אדם (tameness פסיבי) ועלייה גישות פעיל לבני (tameness פעיל). כאן, אנו מתארים פרוטוקולים מפורט עבור שלוש בדיקות התנהגותית (tameness פעיל tameness פסיבי, השהייה בבנמצא בדיקות) למדוד בנפרד את tameness פעיל וסביל של עכברים.

מדידת Tameness פעילים וסבילים בנפרד בעכברים

המתואר כאן הוא מערכת ניסיונית אוטומטית המציעה חלופה למבחן שלושה בחדר וגם פותרת מספר אזהרות. מערכת זו מספקת פרמטרים התנהגותיים מרובים המאפשרים ניתוח קפדני של דינמיקה התנהגותית קטנה מכרסם במהלך העדפה חברתית והעדפה החדשנות חברתית בדיקות.

מערכת למעקב אחר הדינמיקה של התנהגות חברתית העדפה מכרסמים קטנים

התפקיד של גנים הקשורים למחלות שהתגלו לאחרונה בפתוגנזה של הפרעות נוירופסיכיאטריות נשאר מעורפל. דו-צדדי שונה בטכניקת אלקטרופורציה ברחם מאפשר העברת גנים באוכלוסיות גדולות של נוירונים ובחינת ההשפעות הסיבתיות של שינויים בביטוי גנים על ההתנהגות החברתית.

צינור באמצעות אלקטרופורציה דו-צדדית ברחם כדי לחקור השפעות גנטיות על התנהגות מכרסמים

מודלים של מכרסמים הם כלים רבי ערך לחקר התנהגויות ליבה הקשורות להפרעת הספקטרום האוטיסטי (ASD). במאמר זה, אנו מסבירים על שני מבחנים התנהגותיים למידול מאפייני הליבה של ASD בעכברים: טיפוח עצמי, המעריך התנהגות חוזרת, ומבחן אינטראקציה חברתית בן שלושה חדרים, המתעד ליקויים חברתיים.

אסטרטגיות להערכת התנהגויות דמויות אוטיסטיות בעכברים

על ידי זיווג חוויות בעלות ערך שלילי או חיובי עם מטרות חברתיות בודדות, פיתחנו משימות התנהגות לבחינת זיהוי הזהות של עכברי C57BL/6. משימות אלה מאפשרות לחקור מנגנוני זיכרון חברתי של מטרות חברתיות בודדות במודלים של עכברים בריאים וקשורים למחלות עם קוגניציה חברתית לקויה.

משימות התנהגותיות לבחינת זיהוי זהות בעכברים

בדקנו את השימושיות של יישום מבוסס מחשב לוח מחשב (EmoCogMeter) בחוקר את ההשפעות של גיל על קוגניציה. תוצאות מראות ירידה קוגניטיבית הקשורה לגיל, ובכך להוכיח את השימושיות של היישום שלנו. ממצאים מדגישים את הפוטנציאל קליני ומעשי הגדול של יישום מבוסס Tablet לאיתור וניטור של תפקוד קוגניטיבי.

הערכה של שינויים הקשורים בגיל בתפקודים קוגניטיביים באמצעות EmoCogMeter, גישה החדשנית Tablet-מחשב מבוסס

למדו להעריך חברותיות בעכברים באמצעות ניתוח וידאו אוטומטי בכלוב תלת-מחלקות. שיטה זו מאפשרת סינון מהיר של תרופות למחקר אוטיזם ומקצרת משמעותית את זמן ההערכה בהשוואה לשיטות ידניות.

ההערכה הניסויית של עכבר חברותי בגישת עיבוד תמונה אוטומטית

גלה סרטונים נוספים