Name: 작은 설치류에서 사회적 선호 행동의 역학을 추적하기위한 시스템 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-11-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 38 s
Description: 학습하세요 작은 설치류의 사회적 선호 행동을 자동 추적하는 방법을. 이 시스템은 관찰자 편향을 줄이고 다양한 품종 간 정확한 비교를 가능하게 하여 신경과학 연구에 활용됩니다.

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이 작품은 인간 국경 과학 프로그램 (HFSP 교부금 RGP0019/2015), 이스라엘 과학 재단 (ISF 보조금 #1350/12, 1361/17), 밀그롬 재단과 이스라엘과학기술우주부(그랜트 #3-12068)에 의해 지원되었습니다.

설명된 모든 방법은 하이파 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회(IACUC)에 의해 승인되었습니다.
1. 실험적인 설정
<ol><li>
아레나
	<ol>
<li>마우스를 위한 실험 경기장을 구성(그림 1A,D)흰색 또는 검은 색을 배치하여 (동물의 색상에 따라) 플렉시 유리 상자 (37cm x 22cm x 35cm) 어쿠스틱 챔버의 중간에 (60cm x 65cm x 80cm, 2cm 두께의 거품으로 내부에 코팅 2cm 두께의 나무로 만든). 빛의 경우, 어쿠스틱 챔버 (문 외) 주위에 거품의 스트립 (폭 2cm, 챔버 천장 아래 10cm)을 제거하고 빨간색 또는 흰색 전구 중 하나와 LED 스트립을 연결합니다. 반사를 방지하기 위해 경기장 주변에서 빛이 가능한 한 균일한지 확인하십시오.</li>
		<li>쥐에 대해 위에서 설명한 것과 유사하게 쥐에 대한 경기장을 건설하고, 스프라그-다울리(SD) 랫트의 크기에 적절히 맞는 다른 차원을갖는다(그림 1G). 어쿠스틱 챔버 의 중간에 검은 플렉시 유리 상자 (50cm x 50cm x 40cm)를 놓습니다 (90cm x 60cm x 85cm, 2cm 두께의 거품으로 내부에 코팅 된 2cm 두께의 나무로 만든).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
챔버
	<ol>
<li>마우스의 경우 6mm 두께의 플렉시 글라스에서 두 개의 검은 색 또는 흰색 (모피 색상에 따라 다름) 삼각형 챔버 (12cm 이등변, 35cm 높이, 바닥이 닫혀 있음)를 만듭니다. 아레나의 두 개의 무작위로 선택된 반대쪽 모서리에서 찾습니다(그림1B,E). 에폭시 접착제를 사용하여 각 챔버의 하부에 금속 메쉬(18 mm x 6cm, 1cm x 1cm 구멍)를 붙이고 메쉬를 통해 자극과 직접 상호 작용을 허용합니다(그림1C,F). 피사체에 대한 단서를 제공하지 않고 비디오에서 다른 챔버를 차별할 수 있는 방식으로 각 챔버를 표시합니다(예시예는 그림 1B, E 참조). 참고: 각 챔버는 결국 사회적 자극 (마우스) 또는 개체 (플라스틱 장난감, 5cm x 5cm x 5cm 5cm, 뚜렷한 모양과 색상을 포함; 그림 1C,I 인세트). 에폭시 접착제 냄새가 사용되기 전에 적어도 일주일 동안 증발시키십시오.</li>
		<li>쥐의 경우, 2개의 검은색 삼각형 챔버(20.5 cm 등변, 40cm 높이, 6mm 두께의 플렉시글라스로 제작, 바닥이 닫힌 채)를 만들고, 경기장의 반대쪽 모서리 두개(그림 1H)에각각 금속 메쉬(25 cm x 7 cm, 2.5 cm x 1cm 구멍)를 두 개 씩 배치합니다(그림1I).</li>
	</ol>
</li>
	<li>광각 렌즈가 장착된 고품질 단색 카메라를 어쿠스틱 챔버 상단에 놓고 컴퓨터에 연결하여 상용 소프트웨어를 사용하여 피사체의 행동을 선명하게 보고 기록할 수 있습니다(제안 사항은 재료 표 참조).</li>
</ol>2. 행동 패러다임
참고: 단계 2.1-2.7 마우스에 대 한 행동 패러다임을 설명 합니다. 쥐와 관련된 특정 지침은 섹션 2.8을 참조하십시오.
<ol><li>모든 동물의 케이지 (피험자 : 2-4 개월 된 수컷 마우스; 자극 : 21-30 일 된 청소년 마우스)가 행동 실험을 시작하기 전에 적어도 1 시간 동안 실험실에 남아 있는지 확인하십시오.</li>
	<li>적응 기간이 끝난 후, 두 개의 빈 챔버를 두 개의 반대 쪽 모서리에 무작위로 경기장에 삽입합니다. 15분 동안 경기장 한가운데에 피사체를 놓습니다. 그 시간 동안, 두 사회적 자극을 배치, 습관을 위해 경기장 밖으로 위치한 다른 챔버에 각각. 물체(플라스틱 장난감, 5cm x 5cm x 5cm, 뚜렷한 모양과 색상)를 다른 챔버에 놓습니다.</li>
	<li>소셜 환경 설정(SP) 테스트를 수행하려면 비디오 녹화를 시작하고 테스트가 끝날 때까지 녹화를 계속합니다.</li>
	<li>두 개의 빈 챔버를 제거하고 즉시 개체와 사회적 자극 중 하나를 삽입, 각각 의별개의 챔버에. 이 챔버는 거주 중에 비어 있던 경기장의 반대편 구석에 무작위로 배치됩니다. 대상체가 SP 시험의 5분 동안 자극과 상호 작용할 수 있도록 한다. 테스트가 끝나면 녹화를 중지합니다.</li>
	<li>SP 테스트 후, 경기장에서 자극 함유 챔버를 제거하고 15 분 동안 빈 경기장에 피사체를 둡니다. 10 % 에탄올 와이프로 외부에서 챔버를 청소하십시오.</li>
	<li>사회적 참신 선호도(SNP) 테스트를 수행하려면 비디오 녹화를 시작하고 두 개의 챔버를 경기장에 삽입합니다: 하나는 SP 테스트(친숙한 자극)에 사용되는 동일한 사회적 자극을 포함하고, 다른 하나는 새로운 사회적 자극을 함유합니다. 이 챔버를 경기장의 두 개의 반대쪽 모서리에 무작위로 배치하여 이러한 위치가 SP 테스트에 사용되지 않았는지 확인합니다. 대상체가 SNP 시험의 5분 동안 자극과 상호 작용할 수 있도록 한다.</li>
	<li>SNP 테스트가 끝나면 비디오 녹화를 중지하고 경기장에서 피사체와 챔버를 제거하고 피사체를 홈 케이지에 다시 놓습니다. 다음 실험 (다른 피사체)을 위해 챔버에 자극을 두거나 홈 케이지로 되돌려 놓습니다. 흐르는 물로 경기장과 챔버를 청소한 다음 10% 에탄올을 닦고 건조시다.</li>
	<li>
쥐에 대 한 행동 패러다임
	<ol>
<li>쥐의 경우, 2.1-2.7 단계에 기술된 행동 패러다임을 반복하고, 2개의 수정을 통해: 1) 쥐 대상을 처리하고 실험 전에 2일(매일 10분) 동안 챔버에 사회적 자극을 습관화; 및 2) SP 검정을 15분 동안 연장하여 쥐에게 사회적 자극에 더 긴 노출 기간을 부여한다. 나중에 SP 테스트의 분석을 초기 5분으로 제한합니다. 참고: 단일 세션을 실행하려면 최소 한 개의 경기장과 5개의 챔버가 필요합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 행동 분석을 위해 트랙로덴트 GUI 사용
참고: 트랙Rodent GUI에 대한 그림 2A의 위쪽 패널을 참조하십시오.
<ol><li>오픈 MATLAB (2014a-2019a 테스트) 및 TrackRodent 폴더를 선택합니다.</li>
	<li>각 폴더를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 경로에 추가 |을 선택하여 작업 경로에 모든 하위 폴더를 추가합니다. 선택한 폴더 및 하위 폴더입니다.</li>
	<li>명령 창에서 TrackRodent를 입력하고 Enter를 누릅니다.</li>
	<li>세션 파일 로드(AVI)를 선택하여 단일 파일 또는 여러 비디오 파일(AVI 또는 MP4 형식)을 업로드합니다.</li>
	<li>비디오 클립 프레임별 검사를 허용하는 동영상 검사기는 목록의 첫 번째 파일에 대해 즉시열립니다(그림 2A). 이를 사용하여 비디오 클립을 검사하고 분석할 세그먼트의 첫 번째 및 마지막 프레임을 정의합니다. 나중에 필요한 이러한 프레임의 수를 기록합니다. 완료되면 창을 닫습니다.</li>
	<li>추가 비디오 파일을 검사하기 위해 언제든지 동영상 검사(영화 검사)를 누르고 특정 비디오 파일을 선택하여 비디오 검사자를 엽니다.</li>
	<li>테스트된 종을 선택합니다(마우스 또는 쥐; 마우스가 기본값입니다).</li>
	<li>피사체와 경기장의 색상(검은색 또는 흰색)에 따라 추적을 방해할 수 있는 모든 영역을 제외합니다.
	<ol>
<li>지정된 영역을 제외하려면 영역 제외를누르고 커서가 교차 모양으로 변경된 후 영역의 모든 모서리를 제외로 표시합니다. 완료되면 마우스오른쪽 단추를 클릭한 다음 표시된 영역의 가운데를 두 번 클릭합니다. 제외 된 영역은 화면에 빨간색의 그늘이 될 것입니다. 이 절차를 반복하여 필요한 만큼 영역을 제외합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>제외에서 영역을 제거하려면 제외 영역 제거를누릅니다.</li>
	<li>각 챔버를 '자극' 영역으로 정의하려면 피사체에 의한 조사를 자동으로 감지하려면 적절한 상자를 확인한 다음 자극 X("X"가 1, 2 또는 3를 나타내는 경우)를 눌러 다각형 또는 타원형으로 '자극' 영역의 모양을 선택합니다. 제외된 영역과 유사하게 '자극' 영역을 표시한 다음 노란색으로 표시됩니다. 특정 '자극' 영역의 위치를 변경하려면 자극 X를 다시 누르고 새 영역 위치를 표시합니다(위치가 자동으로 업데이트됩니다). 참고: 모든 파일(예: 모든 SP 테스트 파일에 대해 자극 1로 개체)에 대해 일관된 방식으로 다른 자극 번호를 선택합니다.</li>
	<li>경기장 내부의 특정 가상 구획에서 피사체의 존재를 추적하려면 '구획' 영역(다각형 또는 타원형)의 모양을 선택한 다음 구획 X("X"가 1, 2, 3, 4 또는 5를 나타내는 경우)를 누릅니다. 제외된 영역이나 자극 영역과 유사하게 '구획' 영역을 표시한 다음 파란색으로 표시됩니다. 특정 '구획' 영역의 위치를 변경하려면 구획 X를 다시 누르고 새 영역 위치를 표시합니다(위치가 자동으로 업데이트됩니다).</li>
	<li>목록에서 원하는 알고리즘(BlackMouseBodyBased이 비디오에 사용되었습니다)을 선택합니다(그림 2B의사용 가능한 알고리즘 참조).</li>
	<li>GUI의 해당 편집 상자에 분석을 위한 시작 및 종료 프레임 수를 작성합니다.</li>
	<li>피사체 바디를 감지하기 위한 임계값을 선택합니다. 참고: 대부분의 알고리즘은 "낮음" 임계값만 사용하고 헤드 방향성 기반 알고리즘은 "높음" 임계값을 사용합니다. "낮음" 임계값의 경우 꼬리가 없는 마우스/래트 본문을 포함하는 레벨을 선택하고 "높음" 임계값에도 꼬리를 포함해야 합니다. 헤드 방향성 기반 알고리즘을 사용하는 경우, 소프트웨어는 헤드 위치를 꼬리 위치와 반대로 결정합니다. 참고: 소프트웨어는 나중에 선택한 임계 값을 사용하여 감지 된 작은 개체를 무시합니다.</li>
	<li>지정된 임계값에 대한 피사체 테두리의 자동 검색을 평가하려면 관련 임계값 필드에 값을 삽입하고 키보드에서 Enter 키를 누릅니다.</li>
	<li>여러 파일을 선택할 때 맨 위에 있는 다음 단추를 사용하여 다음 파일로 이동하고 각 파일에 적합한 정의를 선택합니다. 완료되면 GUI 상단의 이전 및 다음 단추를 사용하여 각 파일 간에 이동하여 모든 파일의 매개 변수 및 영역 위치를 확인합니다. 참고: 모든 영역 및 매개 변수의 정의는 지정된 파일에 만해당합니다.</li>
	<li>선택한 모든 파일의 동작 분석을 시작하려면 첫 번째 파일로 이동하여 시작을 누릅니다.</li>
	<li>분석이 끝나면 각 동영상에 대해 결과 파일(.mat 파일)이 저장됩니다. 참고: 알고리즘의 느린(비빠름) 버전을 사용하는 경우 GUI의 분석된 동영상 토글 단추를 선택하지 않는 한 조사로 감지되는 모든 프레임의 색상을 변경하는 바디 질량 중심의 흰색 십자가가 있는 동영상 버전도 저장됩니다. 이 버전의 영화(원본 동영상과 동일한 이름으로 원본 동영상에 저장됨)를 오프라인으로 사용하여 시스템에서 수행하는 자동 감지 품질을 평가할 수 있습니다.</li>
</ol>4. 결과 프레젠테이션을 위해 트랙로덴트 GUI 사용
참고: 결과 프레젠테이션은 그림 2A의 아래쪽 패널을 참조하십시오.
<ol><li>각 동영상 파일의 결과를 검사하려면 결과 로드 파일을 누르고 동작 분석에 의해 생성된 .mat 파일을 선택합니다.</li>
	<li>토글 버튼 사이를 이동하여 다음 분석 중 하나를 화면에 검사합니다: 마우스 위치추적(그림 2A); 세션에 따라 구획 직업 ('구획'이 정의된 경우, 표시되지 않음); 세션에 따른 자극탐사(도 2C); 구획의 총 시간('구획'이 정의된 경우, 표시되지 않음); 및 총 자극 탐색시간(그림 2D). 참고: '자극' 영역은 소프트웨어가 피사체상호작용을 평가하는 영역이며, '구획' 영역은 소프트웨어가 피사체의 존재를 추적하는 영역입니다. 분석 중지 버튼을 사용하여 분석을 중지하면 마지막으로 분석된 프레임까지 생성된 결과가 자동으로 저장됩니다. 대부분의 컴퓨터의 경우 컴퓨터 성능에 따라 한 번에 최대 20편의 영화를 업로드하고 분석할 수 있어야 합니다.</li>
</ol>5. 인구 분석을 위한 인구 통계 요약GUI 를 사용하여 5.
<ol><li>오픈 MATLAB (2014a-2019a 테스트) 및 TrackRodent 폴더를 선택합니다.</li>
	<li>명령 창에서 TrackRodent채우기 요약을 입력하고 Enter를 누릅니다.</li>
	<li>결과 파일 선택을눌러 여러 TrackRodent 결과 파일(.mat 형식)을 업로드합니다.</li>
	<li>분석을 위해 마지막 프레임의숫자를 입력합니다. </li>
	<li>모든 적절한 상자를 선택하여 선택적 분석 목록에서 원하는 분석을 선택합니다.</li>
	<li>적절한 확인란을 선택하여 스페이드시트로 결과를 내보내기를 선택하여 선택한 분석의 모든 결과를 단일 스프레드시트 파일로 추출합니다.</li>
	<li>시작을 누르고 분석이 완료될 때까지 기다립니다. 참고: 이렇게 하면 분석이 끝납니다. 이 소프트웨어는 모든 것이 TrackRodent 소프트웨어를 사용하여 행동적으로 분석되었다는 점을 감안할 때 원하는만큼 많은 영화 파일의 결과를 분석하는 데 사용할 수 있습니다. 소프트웨어에 의해 수행된 분석은 30Hz의 프레임 속도로 비디오 녹화를 가정합니다. 다른 프레임 레이트레이트(s)를 사용한 경우, 시간을 30으로 곱하고 이를 올바른 값(들)로 변환하기 위해 레코딩에 사용되는 프레임 레이트로 나눈다.</li>
</ol>

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</ol>

저자는 공개 할 것이 없다.

여기에 설명된 실험 시스템은 3챔버 장치2,5에대한 대안으로 설계되었으며, 그 한계중 일부를 해결하면서 동일한 시험의 성능을 허용한다. 직사각형 경기장의 두 개의 반대쪽 모서리에 위치한 삼각형 챔버를 사용하면 피사체-자극 상호 작용 영역이 잘 정의된 평면으로 제한되므로 조사 동작을 정밀하게 자동화할 수 있습니다. 한 가지 장점은 분석 소프트웨어(TrackRodent)를 사용하여 각 테스트에 대해 여러 동작 매개 변수를 계산하는 것입니다. 또한 패러다임의 다양한 단계에서 경기장의 임의의 반대쪽 구석에 있는 챔버의 위치를 재배치하여 공간 탐색 기술의 효과를 중화할 수 있습니다.
또한, 각 스테이지동안 비어 있는 경기장의 두 모서리는 피사체에게 휴식과 그루밍을 위한 편리한 장소를 제공하고 챔버에서 멀어지게 하여 가양성 결과를 최소화합니다. 따라서, 시스템은 SP 및 SNP 시험 도...

신경 발달 장애 (NDDs)의 근본적인 생물학 기계장치를 드러내는 것은신경과학1의 필드에 있는 주요 도전의 한개입니다. 이 문제를 해결하려면 설치류의 행동을 표준적이고 편견없는 방식으로 대표하는 행동 패러다임과 실험 시스템이 필요합니다. Moy와 동료2에 의해 10 년 이상 전에 간행된 영향력 있는 연구 결과는 3 개의 챔버 시험을 제출했습니다. 그 이후로, 이 시험은 NDDs의 설치류 모형에 있는 사회적인 행동을 조사하기 위하여 널리 이용되었습니다. 이 시험은 설치류의 두 가지 타고난 경향을 평가한다: 1) 객체에 대한 사회적 자극의 근접에 머무르기(사교성, 또한 사회적 선호 [SP]라고도 함), 2) 친숙한 것보다 새로운 사회적 자극의 근접성을 선호하는 (사회적 참신선호도 [SNP])3,4. 몇 가지 후속 연구는 전산화 된 방법을 사용하여 3 챔버 테스트의 자동화 된 분석 방법을 제안5,6.
이 테스트는 여전히 몇 가지 주의 사항으로 고통받고 있습니다. 첫째, 일부 그룹은 후각 조사(스니핑) 시간을 측정하기도 하지만, 일부 그룹은 수동적으로또는 상업용 전산 시스템을 사용하는 경우8,9,10을사용하여 사회적 자극과 직접 상호 작용하는 대상체의 동기보다는 사회적 장소 선호도를 주로 조사한다. 둘째, 3 챔버 시험은 주로 각 챔버에서 피사체가 소비한 총 시간을 측정하는 데 사용되며, 행동 역학을 무시한다. 마지막으로, 그것은 사회적 행동의 한 측면에 의존, 이는 각 챔버에서 피사체에 의해 소요 되는 시간 (또는 스니핑 시간, 측정 하는 경우).
여기에서 우리는 3 챔버 장치에 대한 대안인 새로운 저렴한 실험 시스템을 제시합니다. 또한 위에서 언급 한 주의 사항을 해결하는 동안 동일한 행동 테스트의 성능을 허용합니다. 제시된 행동 시스템은 설치류의 조사 행동을 두 자극으로 자동및 직접 측정한다. 또한 관찰자 독립적인 방식으로 행동 역학을 분석합니다. 또한 이 시스템은 여러 행동 매개 변수를 측정하고 개인 및 모집단 수준에서 이를 분석합니다. 따라서, 그것은 각 테스트 동안 사회적 행동과 역학의 엄격한 분석을 지원합니다. 또한, 다양한 테스트 단계 동안 경기장의 반대쪽 모서리에 챔버의 임의의 재배치는 공간 메모리 또는 환경 설정의 효과를 중화. 이 시스템은 성차별과 같은 다른 차별 테스트에도 사용할 수 있습니다. 사용자 지정 장치는 생산하기 쉽고 분석 시스템은 오픈 소스 코드로 공개적으로 액세스 할 수 있으므로 모든 실험실에서 사용할 수 있습니다. 우리는 사회적 선호와 사회적 참신 선호도 테스트 동안 뚜렷한 모피 색상을 가진 설치류 균주에서 사회적 행동의 여러 매개 변수를 측정하는이 시스템의 능력을 보여줍니다. 우리는 또한 수염 트리밍과 같은 조작에 따라 설치류에서 사회 행동의 수정 된 역학을 공개하는 시스템의 능력을 검증합니다.
TrackRodent 소프트웨어: 실험 주제와 자극과의 상호 작용을 추적하기 위해 MATLAB(2014-2019a)에 세 가지 알고리즘이 작성되었습니다. 모든 알고리즘은 GitHub에 기탁되었으며,에서 찾을 수 있습니다 .;https://github.com/shainetser/TrackRodent>. 네 가지 알고리즘의 주요 목표는 자극 영역과의 직접적인 접촉을 감지하기 위해 피사체의 신체 윤곽을 추적하는 것입니다.
바디 기반 알고리즘: 이 알고리즘에는 흰색 배경(BlackMouseBodyBased), 어두운 배경에 있는 흰색 마우스(WhiteMouseBodyBased) 또는 어두운 배경의 흰색 쥐(WhiteRatBodyBased)에서 유선되지 않은 어두운 마우스의 윤곽을 추적하는 세 가지 버전이 있습니다. ). 소프트웨어의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)는 실험자가 마우스 또는 쥐를 사용하여 실험을 선택한 다음 올바른 코드를 선택하도록 요구합니다. 알고리즘의 각 버전에 대해 두 가지 선택적 코드가 있습니다: 분석을 수행하는 동안 화면에 추적 프로세스를 제공하는 코드와 그렇지 않은 코드(따라서 더 빠르게 실행되고 "빠름"이라고 불릴 수 있음)가 있습니다. 예를 들어 BlackMouseBodyBased 알고리즘의 관련 코드 이름은 "BlackMouseBodyBased23_7_14" 및 "BlackMouseBodyBased23_7_14_Fast"입니다. "빠빠움"으로 끝나는 모든 알고리즘은 온라인에 추적을 표시하지 않으며 사용자는 데이터를 결과 파일(.mat file)에 직접 저장해야 합니다. 모든 바디 기반 알고리즘은 피사체의 본문을 감지하기 위해 단일 임계값(소프트웨어GUI의 "낮은 임계값")을 설정해야 합니다.
헤드 지향성 기반 알고리즘: 검은 마우스에서만 사용할 수 있는 두 번째 알고리즘은 머리 방향성을 결정하는 것 외에도 바디 기반 알고리즘을 기반으로 합니다. 이 알고리즘은 "자극"영역과 피사체의 머리의 상호 작용을 감지, 따라서 이러한 영역과 피사체의 임의의 접촉에서 발생할 수있는 거짓 긍정을 피. 이 알고리즘의 경우 마우스 본문 윤곽선의 두 가지 감지 임계값이 정의됩니다: 검은 마우스의 밝은 꼬리를 포함하는 높은 임계값과 꼬리가 없는 바디를 포함하는 낮은 임계값. 그 후, 알고리즘은 낮은 임계값을 사용하여 검출된 경계에 타원체를 맞춥니다 및 마우스 헤드와 테일의 위치를 정의합니다(둘 사이에 구별 없음). 꼬리와 머리 사이의 최종 판별은 더 높은 임계값에 의해 정의된 경계를 기반으로 합니다.
유선 동물 알고리즘: 세 번째 알고리즘은 동물에 연결된 케이블(예: 전선 또는 광섬유)으로 인한 아티팩트를 최소화하여 케이블에 연결된 상태에서 동물의 행동을 분석할 수 있도록 하는 것을 목표로 합니다. 이 알고리즘에는 검은 쥐와 흰 쥐에 대한 코드만 있습니다. 쥐에 대한 코드는 실험자가 낮은 임계값과 높은 임계값을 모두 정의해야 하는 반면 마우스 코드는 낮은 임계값만 있으면 됩니다.

<table><tbody><tr><td>Flea3 1.3 MP 모노 USB3 Vision</td><td>FLIR (이전 PointGrey)</td><td>FL3-U3-13Y3M-C</td><td>단색 카메라</td></tr><tr><td>FlyCap 2.0</td><td>FLIR (이전 PointGrey)</td><td>FlyCapture 2.13.3.61X64</td><td>비디오 녹화 소프트웨어</td></tr><tr><td>홈 5 분 에폭시 접착제</td><td>Devocon</td><td>20845</td><td>플렉시 유리 자극 챔버에 금속 메쉬 접착</td></tr><tr><td>용 Matlab 2014-2019</td><td>MathWorks</td><td>R2014a - R2019a</td><td>프로그래밍 환경</td></tr><tr><td>플렉시 글라스 보드 (6mm 두께) Black or white)</td><td>Melina (1990) LTD, Israel</td><td>NaN</td><td>경기장 및 자극 챔버 건설 용</td></tr><tr><td>12V 전원 공급 장치에 연결된 빨간색 LED 스트립 (미터당 60 led)</td><td>2012topdeal eBay 공급 업체</td><td>NaN</td><td>음향 챔버 조명용</td></tr></tbody></table>

작은 설치류에서 사회적 선호 행동의 역학을 추적하기위한 시스템

A System for Tracking the Dynamics of Social Preference Behavior in Small Rodents

사회적 행동의 신경 생물학적 메커니즘을 탐구하는 것은 편견과 관찰자 독립적 인 방식으로 동물 모델에 적용 할 수있는 행동 테스트가 필요합니다. 천년의 시작부터, 3 챔버 테스트는 널리 작은 설치류의 사교성 (사회적 선호) 및 사회적 참신 선호도를 평가하는 표준 패러다임으로 사용되어왔다. 그러나 이 테스트는 공간 탐색에 대한 의존성 및 행동 역학의 과실을 포함하여 여러 가지 제한을 겪습니다. 여기에 제시되고 검증된 것은 3챔버 테스트에 대한 대안을 제공하는 새로운 실험 시스템으로, 또한 주의사항 중 일부를 해결합니다. 이 시스템은 개인 및 인구 수준에서 여러 행동 매개 변수를 자동으로 측정하고 분석하는 간단하고 저렴한 실험 장치와 공개적으로 이용 가능한 오픈 소스 분석 시스템이 필요합니다. 그것은 어떤 사회적인 차별 시험 도중 작은 설치류의 행동 역학의 상세한 분석을 허용합니다. 우리는 성인 남성 마우스와 쥐에 의해 수행된 사회적 선호도 및 사회적 신규성 선호도 시험 동안 사회 행동의 역학을 분석하는 시스템의 효율성을 입증합니다. 또한, 우리는 수염 트리밍과 같은 조작에 따라 설치류에서 사회 행동의 수정 된 역학을 공개하는 시스템의 능력을 검증합니다. 따라서, 시스템은 작은 설치류 모델에서 사회적 행동과 역학의 엄격한 조사를 허용하고 균주, 조건 및 치료 사이의 보다 정확한 비교를 지원합니다.

C57BL/6J 마우스의 사회적 선호도 테스트에 시스템 사용 그림 1은 실험 설정의 세 가지 버전을 보여 주다. 첫 번째 버전(그림 1A-C)은C57BL / 6J 마우스와 같은 어두운 모피 색상을 가진 마우스를 위해 설계되었습니다. 두 번째(그림 1D-F)는BALB/c 또는 ICR(CD-1) 마우스와 같은 밝은 모피 색상을 가진 마우스에 대해 계획되어 있다. 세 번째는 더 큰(그림 1G-I)SD 쥐와 같은 밝은 모피 색상을 가진 쥐를 위해 설계되었습니다. 조사된 첫 번째 피험자는 순진한 성인(8-12주 령), 그룹 수용(케이지당 2~5...

여기에 설명된 새로운 자동화 된 실험 시스템은 3 챔버 테스트에 대한 대안을 제공하고 또한 몇 가지 주의 사항을 해결합니다. 이 시스템은 사회적 선호도 및 사회적 신규성 선호도 테스트 중에 작은 설치류 행동 역학을 엄격하게 분석할 수 있는 여러 행동 매개 변수를 제공합니다.

Exploring the neurobiological mechanisms of social behavior requires behavioral tests that can be applied to animal models in an unbiased and ...

사회적 행동의 신경 생물학 기계장치를 탐구하는 것은 편견과 관찰자 독립적인 방식으로 동물 모형에 적용될 수 있는 행동 시험이 필요합니다. 우리의 시스템은 작은 설치류 모델에서 사회적 행동과 역학에 대한 상세한 조사를 허용하고 균주, 조건 및 치료 사이의 정확한 비교를 지원합니다. 이 시스템은 남성과 여성 간의 차별과 같은 모든 유형의 사회적 차별 시험에 사용될 수 있습니다.또한, 피사체의 크기에는 제한이 없습니다. 이 분석은 추적을 위한 최적의 매개 변수를 선택하는 데 몇 가지 경험이 필요합니다. 새 사용자의 경우 초기 평가를 위해 컴퓨터 화면에서 추적을 모니터링하는 것이 좋습니다.분석 전에 적어도 한 시간 전에 적응을 위한 실험실에 있는 모든 마우스의 홈 케이지를 배치합니다. 적응 기간이 끝나면 경기장의 두 개의 반대 쪽 구석에 두 개의 빈 챔버를 경기장에 삽입합니다. 그런 다음, 음향 챔버 내의 경기장을 찾아 15 분 동안 경기장 의 중간에 피사체 마우스를 배치합니다.이 기간 동안, 습관에 대한 경기장 외부에 위치한 다른 챔버에 두 개의 사회 자극 마우스를 배치. 그리고 다른 챔버에서 뚜렷한 모양과 색상이있는 5x5x5 센티미터 플라스틱 장난감. SP 테스트를 수행하려면 비디오 카메라로 녹화를 시작합니다.즉시 두 개의 빈 챔버를 제거하고 습관화 중에 비어 있던 경기장 구석에 사회 및 물체 자극 챔버를 배치합니다. 피사체가 레코딩을 중지하기 전에 5분 동안 자극과 상호 작용할 수 있도록 하고 경기장에서 챔버가 포함된 자극을 제거합니다. 그런 다음 피사체를 빈 경기장에 15분 동안 둡니다.사회적 참신한 선호도 시험을 수행하기 위해 비디오 녹화를 시작하고, SP 테스트에 사용되는 것과 동일한 사회적 자극 동물을 포함하는 챔버를 삽입하고 SP 테스트에 사용되지 않은 경기장의 두 모서리에 새로운 사회적 자극 마우스를 포함하는 챔버를 삽입한다. 피사체가 5분 동안 자극과 상호 작용한 후 녹음을 중지하고 경기장에서 피사체와 챔버를 제거하도록 허용합니다. 그런 다음, 흐르는 물과 10 %에탄올로 경기장과 챔버를 청소하십시오.트랙 설치류 그래픽 사용자 인터페이스를 사용하여 마우스 동작을 분석하려면 MATLAB을 열고 트랙 설치류 디렉터리를 선택하고 마우스 오른쪽 단추를 클릭하여 경로에 추가, 선택한 폴더 및 하위 폴더를 선택하여 모든 하위 폴더를 작업 경로에 추가합니다. TrackRodent를 명령 창에 입력하고 Enter. 로드 세션 파일 선택하여 단일 또는 여러 비디오 파일을 업로드합니다.비디오 클립의 프레임별 프레임을 허용하는 영화 관리자는 목록의 첫 번째 파일에 대해 즉시 열립니다. 추가 비디오 파일을 검사하려면 동영상 검사기를 클릭하여 동영상 검사기를 열고 언제든지 관심있는 특정 비디오 파일을 선택합니다. 필요한 경우 테스트된 종을 선택하고 영역 제외를 클릭하여 피사체와 경기장의 색상에 따라 추적을 방해하는 모든 영역을 제외합니다.각 챔버를 피사체에 의한 조사를 자동으로 감지하기 위한 자극 영역으로 정의하려면 다각형 또는 타원형 상자를 확인하고 자극 영역을 표시할 수 있도록 자극 X를 클릭합니다. 그런 다음 목록에서 원하는 알고리즘을 선택하고 해당 편집 상자에서 분석에 대한 시작 및 끝 프레임 번호를 입력합니다. 지정된 임계값에 대한 피사체 테두리의 자동 검색을 평가하려면 관련 임계값 필드에 값을 입력하고 Enter를 누릅니다.선택한 모든 파일에 대한 행동 분석을 시작하려면 첫 번째 파일로 이동하여 시작을 클릭합니다. 올바른 임계값을 찾는 것은 매우 중요하며 경험이 필요합니다. 새 사용자는 빠르지 않은 알고리즘을 사용하고 온라인 분석을 모니터링하여 제대로 작동하는지 확인하는 것이 좋습니다.분석이 끝나면 결과 파일이 영화 파일의 동일한 디렉터리에서 각 동영상에 대해 저장됩니다. 각 동영상 파일의 결과를 검사하려면 결과 로드 파일을 클릭하고 동작 분석에 의해 생성된 MAT 파일을 선택합니다. 토글 버튼 사이를 이동하여 마우스 위치 추적, 세션 및 총 자극 탐색 시간을 따라 자극 탐색을 검사합니다.MATLAB의 TrackRodent 폴더의 인구 분석을 위해 명령 창에서 한 단어로 TrackRodentPopulation요약을 입력합니다. 결과 파일을 입력하고 선택하여 여러 TrackRodent 결과 파일을 업로드합니다. 분석, 테스트 이름, 자극 한 이름 및 자극 두 이름을 위해 마지막 프레임의 숫자를 채우고 선택적 목록에서 원하는 해석에 적합한 모든 상자를 선택합니다.내보내기 상자를 선택하여 결과를 단일 파일의 스프레드시트로 추출합니다. 그런 다음 프로그램 시작을 클릭하고 상태 줄에 있는 프로그램이 분석 매개 변수와 데이터가 저장될 때까지 기다립니다. 이 실험에서, 두 자극의 각각을 향한 피험자의 인구의 평균 총 조사 시간은 사회적 자극을 향한 주제의 명확한 선호를 묘사합니다.세션 초반에 선호도가 약간 강해 보였지만, 세션 내내 주제에 의해 사회적 선호도가 유지되었습니다. 각 자극에 대한 조사 시간은 총 조사 시간 외에 짧고 중간 및 긴 시합으로 시합 기간에 따라 분류 될 수 있습니다. 관찰된 바와 같이, 짧은 시합에서 자극사이에 차이가 없었지만, 중간 및 긴 시합에서 C57 Black 6J 마우스 의 짧은 시합은 호기심을 반영하는 반면, 긴 시합은 피사체와 자극 사이의 상호 작용을 반영한다는 것을 시사합니다.또한, 시험 과정에서 사회적 자극과 물체를 향한 조사 시합의 열지도는 시합 기간을 코딩하는 색상을 가진 피험자의 전체 인구에 대해 생성될 수 있다. 중요한 것은, 한 자극에서 다른 자극으로 피험자에 의한 전환의 비율은 점차적으로 감소하기 전에 시험의 처음 2 분 도중 가장 높았습니다. 시간이 지남에 따라 평균 전환률분포에서도 같은 경향을 보였습니다.이 방법은 와이어에 의해 전기 생리학적 기록 또는 광유전학 자극 시스템에 연결된 마우스와 함께 사용할 수 있습니다. 이를 위해 우리는 특별한 알고리즘을 사용합니다. 우리의 시스템은 현재 작은 설치류 추적을 필요로 하는 다양한 패러다임에 대 한 전세계 여러 실험실에 의해 사용.그것은 어떤 차별 테스트에서 행동 역학을 평가하는 데 사용될 수있다.

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Research

연구

JoVE Journal

Behavior

행동

여기 크롤리의 사교성과 사회 노벨티 테스트를위한 환경 설정을 사용하여 생쥐에서 사교성의 시험에 대한 자세한 프로토콜을 설명합니다. 우리는 결과의 올바른 해석에 중요한 중요한 세부 사항을 포함하여이 절차에 대한 장점과 가능한 응용 프로그램을 설명합니다.

사회적 상호 작용 동작 평가

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.

자동화 된 이미지 처리 방식을 사용하여 마우스 사교성의 실험 평가

이 기사는 사회적 보상을 위해 조작적 조건화를 사용하여 생쥐의 사회적 동기를 정량적으로 측정하기 위한 새로운 프로토콜에 대해 설명합니다. 이 프로토콜은 자폐증 및 기타 사회적 행동 장애의 마우스 모델에서 사회적 동기를 측정하는 데 유용합니다.

조건화를 사용하여 마우스 사회적 동기 부여를 정량화

이 종이 쥐에 음식 특혜의 사회적인 전송의 조사에 대 한 프로토콜을 제공합니다. 장점 및이 절차에 대 한 가능한 응용 프로그램 예를 들어, 광고 마우스 모델에서 초기 변화를 감지에 강조 표시 됩니다. 결론 하려면, 중요 한 세부 사항에 비추어 결과의 해석 설명 되어 있습니다.

식품 환경 설정 행동의 사회적인 전송에 대 한 평가

이 프로토콜은 공간 학습 및 반 즈 미로 사용 하 여 메모리를 측정 합니다. 새로운 계 집 아이-에서-조 난 패러다임 쥐에서 prosocial 동작과 운동 활동을 평가 하는 데 사용 됩니다.

공간 학습 및 반 즈 미로 계 집 아이-에서-조 난 패러다임을 사용 하 여 마우스 Prosocial 동작 분석

신경 정신 장애의 병인에 있는 최근에 발견된 질병 관련 유전자의 역할은 모호하게 남아 있습니다. 자궁 전기 기화 기법에서 수정된 양자간은 뉴런의 큰 인구에서 유전자 전송을 허용하고 사회적 행동에 대한 유전자 발현 변화의 원인 효과의 검사를 허용한다.

자궁 전자기화에서 양자 간을 사용하여 설치류 행동에 대한 유전적 영향을 심문하는 파이프라인

이 프로토콜은 쥐 모델에서 사회적 계층 구조를 검사하는 방법을 설명합니다. 쥐는 수중 다이빙과 수영의 의지에 따라 뚜렷한 계층 구조를 형성하는 복잡한 다이빙 용 음식 작업을 수행하여 음식 펠릿을 얻습니다. 이 방법은 소그룹으로 매우 사회적인 동물 들 간의 의사 결정 과 사회적 관계를 이해하는 데 사용됩니다.

쥐의 사회 조직 및 상호 작용을 조사하기 위한 복잡한 다이빙-음식 작업

설치류 모델은 자폐 스펙트럼 장애(ASD)와 관련된 핵심 행동을 연구하는 데 유용한 도구입니다. 이 기사에서는 생쥐에서 ASD의 핵심 기능을 모델링하기 위한 두 가지 행동 테스트, 즉 반복적인 행동을 평가하는 셀프 그루밍(self-grooming)과 사회적 장애를 문서화하는 3개의 챔버 사회적 상호 작용 테스트(three-chamber social interaction test)에 대해 설명합니다.

생쥐의 자폐증과 유사한 행동을 평가하기 위한 전략

이 프로토콜은 튜브 테스트를 사용하여 설치류의 사회적 우세를 평가하기 위한 행동 분석을 설명합니다. 사회적 우위는 시간이 지남에 따라 안정적으로 유지되며, 발달 및 신경 장애의 여러 모델은 강력한 사회적 지배 이상을 나타냅니다. 따라서 튜브 검사는 기계론적 연구 또는 전임상 치료 스크리닝을 위한 편리한 결과 측정 역할을 합니다.

튜브 테스트를 사용한 마우스 모델의 사회적 지배력 평가

여기에서는 마우스 모델에서 포식적 추격 행동을 감지하고 정량화하는 프로토콜을 제시합니다. 이 플랫폼은 생쥐의 포식적 추격 행동의 역학 및 신경 메커니즘을 연구하기 위한 새로운 연구 패러다임을 제공하고 추격 행동을 연구하기 위한 표준화된 플랫폼을 제공할 것입니다.

설치류의 대립적 추격 행동을 연구하기 위한 실시간 인터랙티브 시스템

설치류에서 제브라피시까지 다방 사회적 선호 과제가 적용되어 모델 생물의 사회적 행동 연구를 용이하게 합니다. 이 프로토콜은 웹캠과 오픈소스 소프트웨어를 활용한 저비용 3챔버 오픈 탱크 작업을 검증하여 제브라피시의 사회적 선호도를 측정하여 학부 연구와 교육에 접근성을 높입니다.

3개 방 개방형 수조 자유수영 과제를 이용한 제브라피시(Danio rerio)의 사회적 선호를 조사하는 저비용 대안

학습하세요 작은 설치류의 사회적 선호 행동을 자동 추적하는 방법을. 이 시스템은 관찰자 편향을 줄이고 다양한 품종 간 정확한 비교를 가능하게 하여 신경과학 연구에 활용됩니다.

작은 설치류에서 사회적 선호 행동의 역학을 추적하기위한 시스템

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