Name: Una funzione motoria animale singola romanzo Tracking System utilizzando il Software semplice, prontamente disponibile (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-31T13:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 22 s
Description: Scopri un sistema automatizzato per quantificare i deficit motori nei ratti utilizzando un algoritmo di tracciamento con software accessibile. Questo metodo riduce gli errori umani e fornisce metriche oggettive per la valutazione comportamentale.

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

Questo studio è stato sostenuto dal Merit Award Review # B1495-R (per Jeffrey R. Capadona) e il premio alla carriera precoce presidenziale per scienziato e ingegneri (PECASE) (di Jeffrey R. Capadona) da Dipartimento di Stati Uniti di Veterans Affairs riabilitazione Servizio ricerca e sviluppo. Inoltre, questo lavoro è stato supportato in parte dall'ufficio di assistente segretario della difesa per gli affari di salute attraverso il Peer recensione di programma di medica ricerca sotto Premio Nr. W81XWH-15-1-0608. Gli autori riconoscono la fonte per la ricerca di estate sostegno finanziario. I contenuti non rappresentano le opinioni della United States Department of Veterans Affairs o di governo degli Stati Uniti. Gli autori vorrei ringraziare Hiroyuki Arakawa nel nucleo di comportamento del roditore CWRU per la sua guida nella progettazione e test del roditore protocolli comportamentali. Gli autori inoltre ringraziare James Drake e Kevin Talbot dalla CWRU dipartimento di meccanica e ingegneria aerospaziale per il loro aiuto nella progettazione e produzione la prova scaletta del roditore.

<ol><li>Beery, A. K., Kaufer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stress%2C+social+behavior%2C+and+resilience%3A+insights+from+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiology+of+Stress%22%5BJournal%5D)">Stress, social behavior, and resilience: insights from rodents.</a> Neurobiology of Stress. 1, 116-127 (2015).</li>
<li>Crawley, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+phenotyping+of+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Comparative+Medicine%22%5BJournal%5D)">Behavioral phenotyping of rodents.</a> Comparative Medicine. 53, 140-146 (2003).</li>
<li>Wolf, A., Bauer, B., Abner, E. L., Ashkenazy-Frolinger, T., Hartz, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Comprehensive+Behavioral+Test+Battery+to+Assess+Learning+and+Memory+in+129S6%2FTg2576+Mice%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">A Comprehensive Behavioral Test Battery to Assess Learning and Memory in 129S6/Tg2576 Mice.</a> PLoS One. 11, 0147733(2016).</li>
<li>Metz, G. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+and+subcortical+lesions+impair+skilled+walking+in+the+ladder+rung+walking+test%3A+a+new+task+to+evaluate+fore-+and+hindlimb+stepping%2C+placing%2C+and+co-ordination%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Cortical and subcortical lesions impair skilled walking in the ladder rung walking test: a new task to evaluate fore- and hindlimb stepping, placing, and co-ordination.</a> Journal of Neuroscience Methods. 115, 169-179 (2002).</li>
<li>Bailey, K. R., Crawley, J. N. Anxiety-Related Behaviors in Mice. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBailey%2C+KR+%22Methods+of+Behavior+Analysis+in+Neuroscience%22">Methods of Behavior Analysis in Neuroscience</a>. Buccafusco, J. J. , CRC Press/Taylor & Francis. Boca Raton, FL. chapter 5 (2009).</li>
<li>Prut, L., Belzung, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+open+field+as+a+paradigm+to+measure+the+effects+of+drugs+on+anxiety-like+behaviors%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review.</a> European Journal of Pharmacology. 463, 3-33 (2003).</li>
<li>Porsolt, R. D., Bertin, A., Jalfre, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+despair+in+mice%3A+a+primary+screening+test+for+antidepressants%5BTitle%5D)+AND+%22Archives+Internationales+de+Pharmacodynamie+et+de+Th%C3%A9rapie%22%5BJournal%5D)">Behavioral despair in mice: a primary screening test for antidepressants.</a> Archives Internationales de Pharmacodynamie et de Thérapie. 229, 327-336 (1977).</li>
<li>Porsolt, R. D., Brossard, G., Hautbois, C., Roux, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rodent+models+of+depression%3A+forced+swimming+and+tail+suspension+behavioral+despair+tests+in+rats+and+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Protocols+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Rodent models of depression: forced swimming and tail suspension behavioral despair tests in rats and mice.</a> Current Protocols in Neuroscience. , Chapter 8, Unit 8 10(2001).</li>
<li>Dunham, N. W., Miya, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+note+on+a+simple+apparatus+for+detecting+neurological+deficit+in+rats+and+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Pharmaceutical+Association%22%5BJournal%5D)">A note on a simple apparatus for detecting neurological deficit in rats and mice.</a> Journal of the American Pharmaceutical Association. 46, 208-209 (1957).</li>
<li>Forstmeier, W., Wagenmakers, E. J., Parker, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detecting+and+avoiding+likely+false-positive+findings+-+a+practical+guide%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+Reviews+of+the+Cambridge+Philosophical+Society%22%5BJournal%5D)">Detecting and avoiding likely false-positive findings - a practical guide.</a> Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society. 92, 1941-1968 (2017).</li>
<li>Reason, J. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10854390">Human error: models and management.</a> The Western Journal of Medicine. 172, 393-396 (2000).</li>
<li>Goss-Varley, M. <a target="_blank" href="https://www.jove.com/video/57829/rodent-behavioral-testing-to-assess-functional-deficits-caused">Rodent Behavioral Testing to Assess Functional Deficits Caused by Microelectrode Implantation in the Rat Motor Cortex.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2018).</li>
<li>Goss-Varley, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microelectrode+implantation+in+motor+cortex+causes+fine+motor+deficit%3A+Implications+on+potential+considerations+to+Brain+Computer+Interfacing+and+Human+Augmentation%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Microelectrode implantation in motor cortex causes fine motor deficit: Implications on potential considerations to Brain Computer Interfacing and Human Augmentation.</a> Scientific Reports. 7, 15254(2017).</li>
<li>Metz, G. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ladder+rung+walking+task%3A+a+scoring+system+and+its+practical+application%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visual+Experiments%22%5BJournal%5D)">The ladder rung walking task: a scoring system and its practical application.</a> Journal of Visual Experiments. (28), e1204(2009).</li>
<li>Chesler, E. J., Wilson, S. G., Lariviere, W. R., Rodriguez-Zas, S. L., Mogil, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influences+of+laboratory+environment+on+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Influences of laboratory environment on behavior.</a> Nature Neuroscience. 5, 1101-1102 (2002).</li>
<li>Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetics+of+mouse+behavior%3A+interactions+with+laboratory+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment.</a> Science. 284, 1670-1672 (1999).</li>
<li>Richter, S. H., Garner, J. P., Auer, C., Kunert, J., Wurbel, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+variation+improves+reproducibility+of+animal+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Systematic variation improves reproducibility of animal experiments.</a> Nature Methods. 7, 167-168 (2010).</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

La parte più critica del protocollo per garantire un'analisi forte è la contaminazione coerente. Se i video sono ben illuminate e girato nella posizione corretta, come discusso nella prima sezione del protocollo, è possibile che il sistema sarà in grado di fare un'analisi precisa. Come con qualsiasi problema di elaborazione delle immagini, il lavoro svolto nella pre-elaborazione renderà il post-processing più preciso e semplice. Come tale, assicurandosi che l'apparecchio e gli animali sono ben illuminati durante il test ...

Ci sono molti metodi consolidati per valutare entrambi motore funzionale e comportamento e cognitivi1,2,3. Alcuni dei metodi più comunemente impiegati includono test funzione motoria fine via zampa placement, rafforzamento e coordinamento degli arti su una scaletta prova4, test lorda funzione motoria e lo stress comportamento tramite il test di griglia campo aperto5 ,6e test per paura, depressione e disperazione attraverso il nuoto forzato test7,8 o rotore asta9. Tuttavia, molti di questi metodi si basano su ricercatori umani a "segnare" l'animale o per giudicare le prestazioni soggettivamente. La necessità di una valutazione soggettiva umana può rallentare la generazione e l'analisi dei dati, nonché a presentare l'opportunità per un'influenza intenzionale o non intenzionale della polarizzazione di ricerca in Studio10. Ulteriore valutazione soggettiva dei dati presenta anche il rischio di rappresentazione di dati inesatti, sia attraverso la dimenticanza, scarsa motivazione, formazione improprio o negligenza11.
Recentemente abbiamo segnalato l'uso di sia un test di griglia di campo aperto e uno scaletta in ratti impiantati con microelettrodi intracortical12,13. A causa della novità dei risultati in quegli studi, abbiamo subito iniziato a coloro che impiegano e ulteriori test funzionale in molti studi in corso nel laboratorio. In attesa della variabilità di generati non intenzionali derivanti da un aumento del numero di valutatori soggettive e per migliorare il throughput di analisi, abbiamo deciso di creare un programma automatizzato, computer-assistita di segnare test comportamentali, e limitare notevolmente il potenziale di errore.
Qui, segnaliamo sullo sviluppo del BVAS. Il BVAS utilizza analisi computerizzata per segnare un test di griglia di campo aperto e un test di scala metrica della funzione motoria lorda e fine, rispettivamente. I risultati possono essere usati per delucidare i deficit di funzione motoria possibile causati da infortunio o malattia, indipendentemente dal modello di infortunio o malattia. I codici di analisi possono essere adattati per tenere conto delle modifiche comportamento apparecchiatura di collaudo o di segnare diverse metriche della funzione motoria. Pertanto, il BVAS può essere implementato in molte applicazioni, oltre la nostra destinazione d'uso o l'uso previsto di quelli attualmente impiegati da altri laboratori.
Si noti che i test di griglia e la scaletta di campo aperto richiedono registrazione video. Di conseguenza, ogni test richiederà una videocamera [1080p, minimi 15 fotogrammi al secondo (fps)], un computer portatile e una camera per memorizzare i dati video. Per entrambi i test, è possibile posizionare la fotocamera in posizione centrata, consentendo l'intero apparato deve essere visto sul telaio. Ancorare la fotocamera su un treppiede o un ponteggio affinché non si sposti durante il test. Mantenere i bordi del fotogramma video più vicino al parallelo con i bordi dell'apparato di test possibili. Assicurarsi che lo stesso personale completano tutti i test e la camera è ben illuminata con un sistema di controllo della temperatura. Utilizzare la stessa camera per tutti gli animali nel corso della sperimentazione, con modifiche minime alla camera. Cereali o chips di banana fanno buone ricompense per incoraggiare gli animali per completare i test di comportamento.

<table><tbody><tr><td>Ratti Sprague Dawley, maschio, 201-225 g</td><td>Charles River</td><td>CD</td><td></td></tr><tr><td>Webcam HD Pro c920</td><td>Logitec</td><td>960-000764</td><td></td></tr><tr><td>Excel</td><td>Microsoft</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Matalb 2017a, Computer Vision System Toolbox</td><td>Mathworks</td><td>N/A Test</td><td></td></tr><tr><td>della griglia in campo aperto</td><td>Realizzato internamente presso la Case Western Reserve University</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Test della scala</td><td>Realizzato internamente presso la Case Western Reserve University</td><td>N/A</td><td></td></tr></tbody></table>

una funzione motoria animale singola romanzo tracking system utilizzando il software semplice, prontamente disponibile

A Novel Single Animal Motor Function Tracking System Using Simple, Readily Available Software

Recentemente abbiamo dimostrato che impiantando intracorticali microelettrodi nel motore corteces di ratti provoca deficit motori immediato e duraturo. Motorie manualmente sono stati quantificati attraverso una prova di griglia del campo aperto per misurare la funzione di motore lorda e attraverso un test di scala per misurare la funzione motoria fine. Discutiamo qui, una tecnica per la quantificazione automatizzata delle prove video-registrato utilizzando il nostro personalizzato Capadona comportamentale dei Video analisi sistema: griglia e scaletta Test o BVAS. Sfruttando semplici e facilmente accessibili software di codifica (Vedi la Tabella materiali), questo programma permette il tracciamento di un singolo animale sia la griglia di campo aperto e le prove di scaletta. In aprire la griglia del campo di rilevamento, le soglie di codice il video per intensità, tiene traccia della posizione del ratto nel corso della durata di 3 min della prova griglia e analizza il percorso. Quindi calcola e restituisce le misurazioni per la distanza totale percorsa, la velocità massima raggiunta, il numero di giri a sinistra e mano destra e il numero totale di linee di griglia attraversata da ratto. In scaletta, il codice nuovo di monitoraggio soglie il video per intensità, segue il movimento del ratto attraverso la scala, e restituisce misure calcolate compreso il tempo impiegato il ratto di attraversare la scala, il numero di zampa scivola che si verificano sotto il piano dei pioli e l'incidenza di danni dovuti a ristagno o inversioni. Immaginiamo che il BVAS sviluppato qui può essere impiegato per l'analisi della funzione motoria in una varietà di applicazioni, tra cui molti modelli di infortunio o malattia.

In seguito i metodi presentati qui, ratti completato la griglia di campo aperto e scaletta prove 2 volte a settimana. I dati sono stati analizzati utilizzando BVAS sia manualmente, sia con un cronometro di addestrato e utenti alle prime armi. I risultati presentati sono una media dei punteggi settimanali crudi da un animale singolo controllo non impiantati nel corso di uno studio di 8 settimane, dove la settimana "0" corrisponde al collaudo della linea di base. Nota non c'era nessun test ...

Lo studio corrente ha mirato per automatizzare la quantificazione dei deficit motori in ratti. Il modello di valutazione iniziale valuta motore perdite derivanti da un impianto di microelettrodo intracorticali nella corteccia motoria. Segnaliamo sullo sviluppo e l'uso di un algoritmo di rilevamento utilizzando facilmente adattabile, semplice e prontamente disponibili software di codifica.

Una funzione motoria animale singola romanzo Tracking System utilizzando il Software semplice, prontamente disponibile

We have recently demonstrated that implanting intracortical microelectrodes in the motor corteces of rats&#160;results in immediate and lasting motor ...

Questo metodo può aiutare a migliorare la coerenza nei test comportamentali sui piccoli animali creando metriche oggettive della funzione motoria. Il vantaggio di questa tecnica è che, a differenza dei metodi convenzionali, i risultati sono quantificati da un sistema informatico che riduce l'errore umano, lo sforzo e il tempo. A dimostrare questa procedura saranno Marina Yu e Sydney Lindner, ricercatori universitari del Capadona Lab.Inizia le riprese e posiziona l'animale al centro della griglia, rivolto lontano dal ricercatore per iniziare il test della griglia. Lascia che l'animale corra liberamente per tre minuti mentre viene registrato dall'alto. Interrompi le riprese quando il periodo di tempo di tre minuti è scaduto e riporta l'animale nella sua gabbia di casa.Pulire la griglia con uno sterilizzante a base di biossido di cloro, avendo cura di asciugare completamente le superfici prima del test. Successivamente, per il test della scala, posizionare l'animale in una gabbia temporanea pulita. Posiziona l'apparato della scala in modo che si estenda su due gabbie, dove la gabbia iniziale è una gabbia pulita e la gabbia finale è la gabbia vivente dell'animale, un incentivo per comp

a-novel-single-animal-motor-function-tracking-system-using-simple

Research

Ricerca

JoVE Journal

Behavior

Comportamento

Attività locomotoria (LMA) è una misura semplice e di facile esecuzione di comportamento nei topi. Accoppiamento di software di video tracking (VTS) e LMA permette il miglioramento della specificità e sensibilità, soprattutto se confrontato con il manuale, linea metodo di attraversamento LMA analisi. Inoltre VTS permette il monitoraggio a lungo termine di topo LMA.

Mouse a breve e lungo termine di attività locomotoria analizzati da Tracking Software Video

Presentato qui è un protocollo per raccogliere e analizzare la cinematica tridimensionale della locomozione quadrupede nei roditori per studi preclinici.

3D Kinematic Gait Analysis for Preclinical Studies in Rodents

Il roditore è comunemente usato per studiare abilità abili, ma richiede tempo e sforzi significativi per implementare il compito e analizzare il comportamento. Descriviamo una versione automatizzata di persone che raggiungono con il tracciamento del movimento e la ricostruzione tridimensionale delle traiettorie di raggiungimento.

Acquisto automatico di ratti a pellet con ricostruzione tridimensionale delle traiettorie di paw e cifre

Descritto qui è un nuovo sistema sperimentale automatizzato che offre un'alternativa al test a tre camere e risolve anche diversi avvertimenti. Questo sistema fornisce più parametri comportamentali che consentono un'analisi rigorosa delle piccole dinamiche comportamentali dei roditori durante i test di preferenza sociale e di preferenza di social novella.

Un sistema per tenere traccia delle dinamiche del comportamento delle preferenze sociali nei piccoli roditori

Questo protocollo descrive come costruire una videocamera piccola e versatile e come utilizzare video ottenuti da essa per addestrare una rete neurale a tracciare la posizione di un animale all'interno di camere di condizionamento operanti. Si tratta di un valido complemento alle analisi standard dei log dei dati ottenuti da test di condizionamento operanti.

Monitoraggio dei ratti nelle camere di condizionamento operanti utilizzando una videocamera fatta in casa versatile e DeepLabCut

Abbiamo sviluppato un'unica piattaforma per tracciare il comportamento degli animali durante due attività di apprendimento associativo dipendenti dalla fibra di arrampicata. Il design a basso costo consente l'integrazione con esperimenti optogenetici o di imaging diretti verso l'arrampicata dell'attività cerebellare associata alle fibre.

Una piattaforma flessibile per il monitoraggio dell'apprendimento associativo sensoriale dipendente dal cervelletto

Il presente protocollo valuta l'attività locomotoria di Drosophila tracciando e analizzando il movimento delle mosche in un'arena fatta a mano utilizzando il software open source Fiji, compatibile con plugin per segmentare i pixel di ogni fotogramma in base alla registrazione video ad alta definizione per calcolare i parametri di velocità, distanza, ecc.

Una semplice tecnica per analizzare l'attività locomotoria nella Drosophila

Il protocollo descrive la metodologia di registrazione extracellulare nella corteccia motoria (MC) per rivelare le proprietà elettrofisiologiche extracellulari in topi coscienti che si muovono liberamente, nonché l'analisi dei dati dei potenziali di campo locale (LFP) e dei picchi, utile per valutare l'attività neurale della rete alla base dei comportamenti di interesse.

Registrazione extracellulare multicanale in topi che si muovono liberamente

Qui, presentiamo un protocollo per rilevare e quantificare il comportamento di inseguimento predatorio in un modello murino. Questa piattaforma fornisce un nuovo paradigma di ricerca per studiare le dinamiche e i meccanismi neurali del comportamento di inseguimento predatorio nei topi e fornirà una piattaforma standardizzata per lo studio del comportamento di inseguimento.

Un sistema interattivo in tempo reale per lo studio del comportamento di inseguimento conflittuale nei roditori

Questo protocollo introduce vmTracking, un metodo che consente il tracciamento delle pose ad alta precisione nei video di più animali che si muovono liberamente e senza marcatori, anche in condizioni di affollamento in cui gli animali sono densamente raggruppati. Questo approccio fornisce dati affidabili per l'analisi delle interazioni sociali che si verificano in ambienti seminaturali dove gli animali possono muoversi liberamente.

Utilizzo di vmTracking per migliorare l'accuratezza della stima della posa multi-animale negli studi sul comportamento sociale dei roditori

Questo protocollo stabilisce una pipeline di valutazione cinematica degli arti posteriori del ratto utilizzando un test su tapis roulant senza marker con auto-etichettatura multiarticolare guidata dal deep learning, che consente la quantificazione riproducibile del movimento.

Tracciamento sincrono multiarticolare basato su deep learning per la quantificazione oggettiva della cinematica locomotoria degli arti posteriori nei ratti

Scopri un sistema automatizzato per quantificare i deficit motori nei ratti utilizzando un algoritmo di tracciamento con software accessibile. Questo metodo riduce gli errori umani e fornisce metriche oggettive per la valutazione comportamentale.

Una funzione motoria animale singola romanzo Tracking System utilizzando il Software semplice, prontamente disponibile

Esplora altri video