Methodenartikel

Muis Kort-en langlopende bewegingsactiviteit Analyzed door Video Tracking Software

20K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/50252

⸱

20 juni 2013

 ,  ,  , 
1Department of Animal Sciences, University of Illinois at Urbana-Champaign, 2Department of Pathology, Integrative Immunology and Behavior Program, University of Illinois at Urbana-Champaign

In dit artikel

Samenvatting

Locomotorische activiteit (LMA) is een eenvoudige en gemakkelijk uitgevoerde meting van het gedrag bij muizen. Koppeling van video tracking software (VTS) en LMA maakt verbetering van specificiteit en gevoeligheid, vooral in vergelijking met de handmatige, lijn kruising werkwijze LMA analyse. Daarnaast VTS staat lange-termijn follow-up van de muis LMA.

Samenvatting

Locomotorische activiteit (LMA) is een eenvoudige en gemakkelijk uitgevoerde metingen van gedrag in muizen en andere knaagdieren. Verbeteringen in video-tracking-software (VTS) hebben toegestaan ​​dat het wordt gekoppeld aan LMA testen, drastisch te verbeteren specificiteit en sensitiviteit in vergelijking met de lijnoverschrijdingen methode met handmatige scoring. Daarnaast VTS maakt hoge-doorvoer onderzoeksmethoden. Terwijl vergelijkbare geautomatiseerde video volgen voor de open veld test (OFT), LMA testen is uniek in dat het mogelijk muizen in hun kooi blijven en anxiogene stimulus van heldere verlichting niet gebruiken tijdens de actieve fase van de licht-donker cyclus. Traditioneel is LMA is gebruikt voor korte periodes (min), terwijl studies meer beweging (uur-dagen) hebben vaak geïmplanteerde zenders en biotelemetrie. Met de mogelijkheid van real-time tracking, lange, zoals korte termijn LMA testen, kunnen nu worden uitgevoerd met behulp van videografie. Langdurig LMA gebruik vereist een gespecialiseerde, Maar gemakkelijk geconstrueerd kooi zodat voedsel en water (die meestal geplaatst op de kooi geplaatst) niet videografie belemmert. Belangrijker, videografie en VTS staat voor de kwantificering van parameters, zoals de weg van muisbewegingen, die moeilijk of niet haalbaar is om te meten met lijn kruising en / of biotelemetrie zijn. Kortom, LMA testen gekoppeld met VTS verschaft een meer volledige beschrijving van muisbewegingen en de mogelijkheid om voortbeweging onderzoeken over een langere tijdsperiode.

Protocol

1. Kortlopende LMA Set Up en procedure

  1. Kortlopende LMA kooi zetten
    1. Test korte termijn LMA binnen de kooi van een enkel-gehuisvest muis. Aan VTS-afhankelijke beeldanalyse te vergemakkelijken, gebruik beddengoed in hoog contrast met de muis kleur (dus donker gekleurd beddengoed voor witte muizen en lichtgekleurd beddengoed voor zwarte muizen).
    2. Tijdens een kortstondige LMA testen, bedekken kooien met duidelijke ¼ in plexiglas met 11 x ¼ diameter gaten om geschikte ventilatie ondersteunen.
  2. Kortlopende LMA testkamer
    1. Test muizen in een schone omgeving waarin zij zijn gewend aan ten minste 24 uur 8.
    2. Het verlichten van de testomgeving, gebruiken broedmachine klem lichten met rode bollen (<125 lumen). Voorafgaand aan videografie, past u de hoek en positie van de lichten om reflectie en schittering te verwijderen uit het plexiglas kooibovenkanten.
    3. Verwijderen of te ontwijken lawaaiboven 70 dB. Gebruik een witte ruis generator als intermitterende achtergrondgeluid is onvermijdelijk tijdens muis testen.
    4. Bedek het testen oppervlak waarop de kooien worden geplaatst in de testkamer met een slager of laboratoriumtafel papier van dezelfde kleur aan de kooi beddengoed, wanneer de kooi bodem wordt blootgesteld tijdens videografie.
  3. Kortlopende LMA videografie
    1. Midden en plaats een plafond gemonteerde nachtzicht-staat videocamera met tenminste 120 GB geheugen boven de opname gebied in de testkamer. Neem niet meer dan de resolutie vermogen van de VTS gebruikt door het plaatsen van te veel kooien binnen de video-camera view frame (bijv. Ethovision XT 7 bij Noldus Information Technology (Leesburg VA) kan gelijktijdig volgen 8 muizen in real-time).
  4. Kortlopende LMA testprocedure
    1. Test korte termijn LMA tijdens de actieve / donkere fase van het licht cyclus. Zorg ervoor dat de tijd ten opzichte van het licht cyclus is the hetzelfde in alle groepen, als LMA volgt een schemerig patroon, met meer activiteit tijdens de vroege en latere perioden van de donker-cyclus 1. Omvatten zowel de experimentele en controle proefpersonen in elke groep opgenomen muizen om potentiële effecten van temporele verschillen in LMA zorgen, worden geminimaliseerd.
    2. Individueel huis en acclimatiseren muizen ten minste 24 uur voor aanvang van LMA testen 8.
    3. Plaats de kooi verdelers en kooien (met individuele muizen) direct onder de camera. Verwijder alle nesten / verrijking materiaal van de kooien, want dit kan de weergave van de muis (bijvoorbeeld als de muis holen / dekt zich in met nestmateriaal) belemmeren en verstoren VTS nauwkeurigheid. Plaats een duidelijke plexiglas deksel op elke kooi opgenomen.
    4. Wanneer videoing meerdere kooien tegelijk, zeker van zijn dat de resolutie is compatibel met de gekozen VTS. Aan VTS-analyse te vergemakkelijken, de positie van de kooien identiek binnen elke verdeler (dwz de rechter bovenhoek).
    5. Start de opname. Begin elke video met een leistenen dat alle relevante experimentele gegevens identificeert om de juiste identificatie van de video los van bijkomende niet-videodocumentatie garanderen. Gebruik een timer of stopwatch om de duur van de LMA testen (5-10 min.) te volgen. Als timing informatie verloren, terug te vorderen van de video-opname.
    6. Voor herhaalde metingen met behulp van de korte termijn LMA-methode, zodat muizen toegang tot voedsel en water tijdens de non-meting intervallen.
    7. Tijdens het testen, houden alle onderzoekers uit het zicht van de muizen om niet te werken als een externe visuele cue.
    8. Bij het ​​testen is voltooid, keren / vervangen nestelen / verrijking materiaal, om het potentieel voor de ontwikkeling van angst-achtig gedrag 8 te verminderen.
  5. Kortlopende LMA analyse
    1. Sla de video-opnamen van de testsessie op een archiveringsmedia compatibel is met de VTS gebruikt. Voor Ethovision XT 7, een harde schijf schijf (HDD) wordt gebruikt.
    2. Speel de video's in de VTS met de bijbehorende media player, het analyseren van de video's in real-time. In figuur 1, de detectie variabelen waren: 2 cm / sec begint volgen, 1,75 cm / sec stopt tracking.
    3. In eerste instantie kiest het gehele kooi verdieping als de regio van belang (ROI) voor tracking. Voor geavanceerde analyses, zoals de beoordeling van thigmotaxis, maakt u meerdere intra-kooi ROI.
    4. Voor high-throughput onderzoeken, analyseren van alle kooien in de video tegelijkertijd met individuele all-kooi vloer ROI.
    5. Gebruik de VTS berekent de totale afgelegde afstand (cm), bewegingssnelheid (cm / sec) en duur van de beweging (sec). Voor Ethovision XT 7, exporteer de gegevens gegenereerd in Microsoft Excel voor opslag en aanvullende analyse.

2. Langdurige LMA Testing Set Up en procedure

  1. Langdurige LMA testen kooiconstructie
    1. Snijd een 5,5 cm diameter gat in het korte-end wallvan een standaard muis kooi. Maak een afdekking van het gat met ¼ in gegalvaniseerd staal gaas. Snijd de maas, creëerde ½ in openingen om de muis toegang tot voedsel toe. Polijsten alle gesneden gaas om scherpe randen te verwijderen.
    2. Met extra maas externe hopper rechtstreeks op de maaswijdte van de 5,5 cm opening af te maken. Sluit de trechter aan de maas gebruikt om het gat te dekken, en sluit de vergadering om de kooi met aluminium klinknagels.
    3. De bouw van een fles water van een standaard 50 ml conische (Corning) en een 1-gat rubberen stop (Fisher) die is over-geboord om voor het inbrengen van no-drip druppelbuis (Sta-Pure Systems). Zet de fles water naar de kooi met klittenband (3M) en steek de druppelbuis door het gaas overdekte opening.
    4. Tijdens een langdurige LMA testen, bedekken kooien met duidelijke ¼ in plexiglas met 11 x ¼ diameter gaten om geschikte ventilatie ondersteunen.
  2. Langdurige LMA testkamer
    1. Langdurige LMA testkamer opgezet is identiek aan de korte termijn LMA. Zie paragraaf 1.2 voor de procedure.
  3. Langdurige LMA videografie
    1. Midden en plaats een plafond gemonteerde infrarood, beveiliging-stijl, camera direct gekoppeld aan een PC boven de opname gebied in de testkamer. Alleen opnemen van het aantal kooien in een keer, dat resulteert in individuele resolutie kooi binnen het vermogen van de VTS gebruikt (bv. Ethovision XT 7 kan gelijktijdig volgen 8 muizen in real-time).
  4. Langdurige LMA testprocedure
    1. Testen op lange termijn LMA tijdens de actieve / donkere fase van het licht cyclus. Zorg ervoor dat de tijd ten opzichte van het licht cyclus is hetzelfde in alle groepen, als LMA volgt een schemerig patroon met meer activiteit tijdens de vroege en latere perioden van de donker-cyclus 1. Test zowel de experimentele en controle proefpersonen in elke groep opgenomen muizen tot minimalisering van potentiële zorgeneffecten van temporele verschillen in LMA.
    2. Individueel huis en wennen de proefmuizen in het gemodificeerde kooien ten minste 24 uur.
    3. Plaats de kooi verdelers en kooien (met individuele muizen) direct onder de camera. Verwijder alle nesten / verrijking materiaal van de kooien te zorgen voor een vrij uitzicht van de muis. Muis gravende in het nestmateriaal zal interfereren met het vermogen van de VTS om de muis te volgen. Plaats een helder plexiglas deksel op elk van de kooien te nemen.
    4. Bij het opnemen van meerdere kooien tegelijk, moet u de resolutie is compatibel met de gekozen VTS. Om VTS analyse, positie kooien identieke gemak binnen elke verdeler (dwz de rechter bovenhoek).
    5. Langdurig LMA testen algemeen geanalyseerd real-time, en een video-opname wordt meestal niet gemaakt. Een video-opname kan worden vastgelegd met behulp van een tweede camera of via een DVD-recorder die met de primaire camera. Zorg ervoor dat gedetailleerde dossiers van individuele houdenmuis en groep informatie.
    6. Stel de VTS voor real-time analyse. De hele kooi vloer moet de ROI voor het bijhouden omvatten. Opgezet ROI voor alle kooien wordt opgenomen. Gebruik de VTS berekent de totale afgelegde afstand (cm), bewegingssnelheid (cm / sec) en duur van de beweging (sec). In figuur 2, de detectie variabelen waren: 2 cm / sec gaat volgen; 1,75 cm / sec stopt tracking.
    7. Beginnen met het opnemen muis langdurige LMA. Bewaken van de duur van de lange termijn LMA testen via de klok verbonden met de analyserende computer.
    8. Tijdens het testen, houden alle onderzoekers uit het zicht van de muizen om niet te werken als een externe visuele cue.
    9. Bij het ​​testen is voltooid, keren / vervangen nestelen / verrijking materiaal, om het potentieel voor de ontwikkeling van angst-achtig gedrag 8 te verminderen.
  5. Langdurige LMA analyse
    1. Langdurig LMA analyse gebeurt in real-time zonder het genereren van een video opname. De gegevens te exporteren naar Microsoft Excel voor opslag en analyse, als het gebruiken Ethovision XT 7.
    2. Om een ​​video op te nemen voor de lange termijn LMA genereren, gebruik dan een secundaire camera. Wees er zeker van de tweede camera heeft voldoende opslagcapaciteit voldoende zijn om de mogelijk langdurige opname (s) op te slaan.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Een voorbeeld van de resultaten van herhaalde maatregelen wordt op korte termijn LMA proef getoond in figuur 1. Uit deze figuur blijkt dat na lipopolysaccharide (LPS) administratie, muizen gehuisvest in individueel geventileerde kooien (IVC) herstellen kortlopende bewegingsactiviteit sneller dan muizen gehuisvest in omgevingsomstandigheden kooien (AEC) 6. Terwijl het eerste verlies van de bewegingsactiviteit is vergelijkbaar tussen LPS geïnjecteerde groepen, het herstel aan basale LMA is snel...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Symptomen van ziekte bij muizen zijn oa lusteloosheid, verlies van interesse in sociale en ecologische omgeving, malaise en anorexia 2-3. In muizen en andere knaagdieren, LMA kan worden gebruikt om ziekte na immuunactivatie 4-5 evalueren. Bovendien, op lange termijn LMA biedt de mogelijkheid om beweging te volgen over een 24-uurs (of hoger) periode, waardoor de analyse van de behandeling-geïnduceerde veranderingen in circadiane gedrag of verstoringen in de slaap / waak patronen. LMA biedt verschill...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

Auteurs verklaren geen belangenconflicten.

Dankbetuigingen

Ondersteuning: Dit onderzoek werd gesteund door de National Institutes of Health (DK064862, NS058525 en AA019357 te GGF).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Video cameraSonyHDR-XR500VAndere, vergelijkbare videocamera's kunnen ook werken. Het bestandsopslagformaat (codec/container) moet compatibel zijn met de gebruikte VTS. Het wordt aanbevolen om bij het aanvankelijk opzetten van een VTS eerst de VTS te kiezen en met de leverancier samen te werken bij het kiezen van een geschikte camera, met name met betrekking tot bestandsformaat en videoresolutiecompatibiliteit.
Ondoorzichtige kooischeidingswandenOp maat gemaakt op basis van specifieke kooiafmetingen. Om beeldanalyse te vergemakkelijken, moeten de scheidingswanden een vergelijkbare kleur hebben als de kooibedding. Structureel bevestigde scheidingswanden zijn de voorkeur omdat ze de opzet tussen experimenten met meerdere muizen versnellen, zoals die met herhaalde metingen. Robuuste, verplaatsbare kooischeidingswanden kunnen worden geconstrueerd van 1/2 inch ondoorzichtig plastic en worden verbonden via een reeks kruislapjes.
Lichte of donkere bedden (het tegenovergestelde van de vachtkleur van de muis)Verkrijgbaar bij verschillende leveranciers van laboratoriumdierbenodigdheden, afhankelijk van de locatie.
Heldere Plexiglas kooitoppenOp maat gemaakt op basis van kooi-afmetingen.
Geautomatiseerde videotrackingsoftware (EthoVision XT 7)Noldus Information TechnologyEr bestaan verschillende fabrikanten van VTS, het gebruik van andere software kan volstaan.
PCDell Inc.Zie minimale PC-vereisten van VTS-softwareleveranciers
Witte ruisgeneratorDohmDSEr zijn verschillende witte ruisgeneratoren beschikbaar, afhankelijk van de behoefte.
Broederklemmen met rode gloeilampenEr zijn verschillende maten en stijlen beschikbaar. Het vereiste aantal hangt af van de grootte van de ruimte/belichtingsbehoeften. Overschrijd niet meer dan 125 lumen in de testruimte.
Labbank of slagerspapierHet papier moet overeenkomen of zeer vergelijkbaar zijn in kleur met de kooibedding.

Referenties

  1. Goulding, E. H., Schenk, A. K., Juneja, P., MacKay, A. W., Wade, J. M., Tecott, L. H. A robust automated system elucidates mouse home cage behavioral structure. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 20575-20582 (2008).
  2. Kent, S., Bluthé, R. M., Kelley, K. W., Dantzer, R. Sickness behavior as a new target for drug development. Trends Pharmacol. Sci. 13, 24-28 (1992).
  3. Dantzer, R. Cytokine, sickness behavior, and depression. Immunol. Allergy Clin. North Am. 29, 247-264 (2009).
  4. Godbout, J. P., et al. Exaggerated neuroinflammation and sickness behavior in aged mice following activation of the peripheral innate immune system. FASEB J. 19, 1329-1331 (2005).
  5. York, J. M., et al. The biobehavioral and neuroimmune impact of low-dose ionizing radiation. Brain Behav. Immun. 26, 218-227 (2012).
  6. York, J. M., et al. Individually ventilated cages cause chronic low-grade hypoxia impacting mice hematologically and behaviorally. Brain Behav. Immun. 26, 951-958 (2012).
  7. Jennings, M., et al. Refining rodent husbandry: the mouse. Report of the Rodent Refinement Working Party. Lab. Anim. 32, 233-259 (1998).
  8. York, J. M., Blevins, N. A., Baynard, T., Freund, G. G. Mouse testing methods in psychoneuroimmunology. Methods in Molecular Biology. 934, 243-276 (2012).
  9. Dantzer, R., O'Connor, J. C., Freund, G. G., Johnson, R. W., Kelley, K. W. From inflammation to sickness and depression: when the immune system subjugates the brain. Nat. Rev. Neurosci. 9, 46-56 (2008).
  10. Crawley, J. N. Behavioral phenotyping of rodents. Comp. Med. 53, 140-146 (2003).
  11. Karelina, K., et al. Social isolation alters neuroinflammatory response to stroke. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106, 5895-5900 (2009).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Testen in de thuiskooikortetermijn LMAlangetermijn LMAanalyse van muisbewegingenafgelegde afstandsnelheidsmetingreal time trackingaanpassing van de kooi

Gerelateerde artikelen