자동화 된 이미지 처리 방식을 사용하여 마우스 사교성의 실험 평가

요약

이 프로토콜은 마우스 사교성을 정량하는 방법을 설명한다. 그들이 이동하고 특별한 케이지에서 상호 작용하는 마우스는 녹화됩니다. 동영상 처리가 뛰어난 정확성과 신뢰성 사교성의 자동화 된 정량화 수 있습니다.

초록

마우스 사교성을 높이기위한 약물을 시험하기위한 바람직한 모델 생물이다. 우리 실험 마우스 표준화기구에 배치되어 해당 동작은 세 가지 세션 (호출 세션 I, II 및 III)을 평가하는 마우스 사교성을 정량하는 방법을 제시한다.

장치는 세 개의 구획 (그림 1 참조)이, 왼쪽과 오른쪽 구획 ( "경기 부양 마우스"라고 함) 마우스를 수용 할 수있는 반전 컵이 포함되어 있습니다.

세션 I에서, 시험 마우스 케이지에 넣고 그 이동성 구획간에 천이의 수에 의해 특징된다. 세션 II에서, 자극 마우스 반전 컵 중 하나에 배치되어 상기 테스트 마우스 사교성은 그것이 비어 반전 컵 대 동봉 자극 마우스를 포함하는 컵 근방 보내는 시간의 양에 의해 정량화된다. 세션 III에서, 반전 된 컵이 제거 D 두 마우스는 자유롭게 상호 작용합니다. 세션 III의 시험 쥐의 사교성은 그 자극 마우스 향해 접근하게 사회의 숫자로하고 자극 마우스에 의한 사회 접근을 방지하는 횟수에 의해 정량화된다.

영화의 자동화 평가 세션 I과 II의 모든 설명 사교성 조치의 결정 수있는 테스트 마우스의 코 검출 (세션 III에를 접근은 자동으로 식별하지만 수동으로 분류된다). 코를 찾으려면 빈 케이지의 화상 디지털 동영상의 각 프레임으로부터 감산되고, 결과적인 이미지는 마우스 픽셀을 식별 치화된다. 마우스 꼬리는 자동으로 제거되고, 나머지 마우스의 두 개의 가장 먼 점들이 결정된다; 이러한 코와 꼬리의 기지 가까이에 있습니다. 마우스의 움직임을 분석하여 연속 인자를 사용함으로써, 코 식별된다.

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3 세션 동안 사교성 그림 1. 평가 세션 I (상) :.. 케이지에 테스트 마우스의 적응도 세션 II (가운데). 자극 마우스를 거꾸로 컵에 동봉되는 동안 테스트 마우스가 케이지에서 자유롭게 이동 세션 III (아래) : 테스트 마우스와 자극 마우스 모두 서로 자유롭게 이동과 상호 작용을 할 수있다.

서론

장애인 사교성은 자폐증 스펙트럼 장애 (의 ASD) ^{1, 2를} 포함하는 신경 발달 장애의 범위의 기본 증상 도메인 중 하나입니다. 그것은 심각한 관계를 개발하는 환자의 능력을 제한하고 크게 환자, 가족, 보호자 ^{2,3 영향을} 미칩니다.

더 나은 치료를 손상 사교성 기초가되는 메커니즘을 이해하고 개발하기위한 노력의 일환으로 여러 마우스 모델 ^1,4-9을 연구 하였다. 그러한 변형은 BALB / C 마우스, ASD5 ^8-12 환자에서 본 기능을 닮은, 현저하게 낮은 사교성을 나타내는 타고난 변형이다. 예를 들어, BALB / C 마우스는 사회적 접근과 스위스 웹스터 비교 균주 ^(10)보다 자극 마우스 (예를 들어, 사회 회피)에 의한 사회적 접근에 일반적으로 부정적인 응답의 낮은 주파수를 표시합니다.

제안 된 치료가 effectiv 있는지 여부를 테스트하려면사교성을 높이는 전자는 객관적 조치가 필요하다. 널리 받아 워크 세 구획되어있는 표준 장치에서 사교성를 분석하는 것이다 (도 1 참조).

왼쪽과....

프로토콜

1) 실험 과정과 2) 자동 분석 : 설명의 편의를 위해 프로토콜은 두 부분으로 나누어 져있다. 모든 동물은 실험 동물 ^(15)의 관리 및 이용에 대한 안내에 따라 처리하고, 모든 절차는 기관 동물 관리 및 사용위원회에 의해 승인되었습니다.

1. 실험 절차

1. nonsocial 사회, 중성 중간 구획 (그림 1) : 검은 비 반사 유리 야 직사각형 상자 세 구획으로 나누어 (52 × 25 X 23cm ^3)이다 케이지를 설정합니다. 세션에서 최종 구획의 각 반전 와이어 컵을 놓고 I (아래 설명) II 및 세션 II 동안 자극 마우스를 수용.
2. 케이지는 시야를 채우는 방식으로 카메라를 설정합니다. 조명이 마우스의 동작을 방해 할 수 있기 때문에,에서 간접 광에서 오는 케이지 안에 이하 3.5 룩스의 휘도를 유지백열 전구 및 상향 방향의 카 바닥에 측정 하였다. 또한 감지 할 수 있지만, 카메라를 검출 할 수있는 쥐 적외선 광원을 사용한다. 720 × 480 표준 해상도의 모든 동영상을 기록합니다.
3. (이하 "기준 프레임"이라고합니다) 나중에 이미지 처리를위한 빈 케이지의 단일 프레임을 기록하고 그레이 스케일 이미지로 저장합니....

결과

그림 3은 빈 케이지와 행동 영화의 컬러 프레임을 보여줍니다. 마우스는 아직 케이지에 도입되지 않았습니다. (사회적 nonsocial) 컵 및 구획 경계의 위치는 중첩된다. 도 4에 도시 된 참조 프레임으로 사용 된 비어있는 케이지의 색 프레임은 8 비트 그레이 스케일로 변환된다. 기준 프레임은 캡쳐 된 동영상의 모든 다른 프레임으로부터 감산된다.

그림 5는 중첩 구획 경계와 컵의 위치를 다시, 세션 I 동안 영화에서 프레임 중 하나를 보여줍니다. 참조 프레임을 차분 프레임이라고 샘플 프레임 결과로부터 감산되어,도 6에 도시된다.

도 7은 상기 차분 프레임의 진화 버전이다. (섹션 2.1.3.3 참조). 그림은 또한 코 (빨간색 원)의 위치와 TA의 기본을 보여줍니다김정일 (.......

토론

찍고 마우스 및 자동 동영상 분석을 결합함으로써, 우리는 저렴한 가격, 신뢰성이 높은 처리량 스크리닝 기술을 만들었습니다.

자동 분석의 정확도는 100 개 이상의 영화 매뉴얼 분석의 결과와 비교 하​​였다. 프레임의 프레임들의 대다수 (> 99 %)에서의 마우스의 코 양호한 정밀도로 식별된다. 영화의 약 80 %는 임의의 수정이 필요하지 않도록 (소수) misdetections보다도, 사교성 측정에 영향을 미치지 않는다.

지금까지 가장 일반적인 문제는 머리와 꼬리가 혼란, 그래서 우리는 소프트웨어에서 영화 세그먼트에 대해 머리와 꼬리를 전환 할 수있는 간단한 방법을 포함했다는 점이다, misdetections를 포함 할 그 영화. 영화를 확인하고 모두 misdetections를 해결하기위한 본 경우에도 평가 시간이 매우 짧게 유지되도록,이 검사는 약 3 배 실시간 속도로 수행 될 수있다. 영화의 섹션실린더 중 하나가 더.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
플렉시 글라스 케이지	Norva Plastics, Norfolk, VA	맞춤 제작	원고에 설명 된 치수 및 레이아웃, 필요에 따라 조정할 수 있습니다 . 이미지 처리를 용이하게하기 위해 비 반사 플렉시 글라스를 사용하십시오
와이어 컵	주방 플러스	315	자극 마우스를 수용하기 위해 하나, 빈
비디오 카메라	소니	HDR-PJ790	다음과 같은 모든 카메라로 교체 가능 비교 가능한 사양
OpenCV(이미지 처리 라이브러리)	Willow Garage	N/A	모든 최신 이미지 처리 라이브러리 사용할 수 있습니다.