Method Article

Het bijhouden van ratten in Operant Conditioning Kamers met behulp van een veelzijdige zelfgemaakte videocamera en DeepLabCut

DOI:

10.3791/61409

⸱

June 15th, 2020

 ,  ,  ,  , 
1Basal Ganglia Pathophysiology Unit, Dept. Experimental Medical Science, Lund University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol beschrijft hoe je een kleine en veelzijdige videocamera bouwen en hoe je video's gebruiken die daaruit zijn verkregen om een neuraal netwerk te trainen om de positie van een dier in operant-conditioneringskamers te volgen. Dit is een waardevolle aanvulling op standaard analyses van datalogs verkregen uit operne-conditioneringen.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Operant conditionering kamers worden gebruikt om een breed scala van gedragstests uit te voeren op het gebied van neurowetenschappen. De opgenomen gegevens zijn meestal gebaseerd op het activeren van hendel- en neus-porne sensoren die aanwezig zijn in de kamers. Hoewel dit een gedetailleerd beeld geeft van wanneer en hoe dieren bepaalde reacties uitvoeren, kan het niet worden gebruikt om gedragingen te evalueren die geen sensoren activeren. Als zodanig is het zelden mogelijk om te beoordelen hoe dieren zich positioneren en zich in de kamer bewegen. Om deze informatie te verkrijgen, moeten onderzoekers over het algemeen video's opnemen en analyseren. Fabrikanten van operant conditioneringkamers kunnen hun klanten doorgaans voorzien van hoogwaardige camera-opstellingen. Echter, deze kunnen zeer kostbaar zijn en niet noodzakelijkerwijs kamers van andere fabrikanten of andere gedragstest setups passen. Het huidige protocol beschrijft hoe je een goedkope en veelzijdige videocamera bouwen met hobby-elektronicacomponenten. Het beschrijft verder hoe het beeldanalyse softwarepakket DeepLabCut te gebruiken om de status van een sterk lichtsignaal, evenals de positie van een rat, in video's verzameld vanuit een operant conditionering kamer te volgen. De eerste is een groot hulpmiddel bij het selecteren van korte segmenten van belang in video's die hele testsessies bestrijken, en de laatste maakt analyse van parameters die niet kunnen worden verkregen uit de data logs geproduceerd door de operant kamers.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Op het gebied van gedragsneurowetenschappen, onderzoekers vaak gebruik operant conditionering kamers om een breed scala van verschillende cognitieve en psychiatrische kenmerken bij knaagdieren te beoordelen. Hoewel er verschillende fabrikanten van dergelijke systemen zijn, delen ze doorgaans bepaalde kenmerken en hebben ze een bijna gestandaardiseerd ontwerp1,2,3. De kamers zijn over het algemeen vierkant- of rechthoekvormig, met een muur die kan worden geopend voor het plaatsen van dieren binnen, en een of twee van de resterende muren met componenten zoals hendels, neus-poke....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Alle procedures die de behandeling van dieren omvatten zijn goedgekeurd door de Malmö-Lund Ethische commissie voor dieronderzoek.

1. Het bouwen van de videocamera

OPMERKING: Een lijst van de onderdelen die nodig zijn voor het bouwen van de camera is opgenomen in de tabel met materialen. Zie ook figuur 1, figuur 2, figuur 3, figuur 4, figuur 5.

  1. Bevestig de magnetische metalen ring (die gepaard gaat met de fisheye lens pakket) rond de openin....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Prestaties van videocamera's

De representatieve resultaten werden verzameld in operant conditioneringskamers voor ratten met vloeroppervlakken van 28,5 cm x 25,5 cm en een hoogte van 28,5 cm. Met de fisheye lens bevestigd, de camera vangt de volledige vloer en grote delen van de omliggende muren, wanneer geplaatst boven de kamer (Figuur 7A). Als zodanig kan een goed uitzicht worden verkregen, zelfs als de camera buiten het midden op de bovenkant v.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol beschrijft hoe u een goedkope en flexibele videocamera bouwen die kan worden gebruikt om video's op te nemen van operant conditioningkamers en andere gedragstestopstellingen. Het laat verder zien hoe deeplabcut te gebruiken om een sterk lichtsignaal in deze video's te volgen, en hoe dat kan worden gebruikt om te helpen bij het identificeren van korte videosegmenten van belang in videobestanden die volledige testsessies dekken. Ten slotte beschrijft het hoe het bijhouden van het hoofd van een rat te gebruiken.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hoewel materialen en middelen van de stichting Raspberry Pi in dit manuscript zijn gebruikt en aangehaald, was de stichting niet actief betrokken bij de voorbereiding of het gebruik van apparatuur en gegevens in dit manuscript. Hetzelfde geldt voor Pi-Supply. De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd ondersteund door subsidies van de Swedish Brain Foundation, de Zweedse Parkinson Foundation, en de Zweedse regering Fondsen voor Klinisch Onderzoek (M.A.C.), evenals de Wenner-Gren stichtingen (M.A.C, E.K.H.C), Åhlén foundation (M.A.C) en de stichting Blanceflor Bongnim ludmoovisi, n Bildéet (S.F).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
32 Gb micro SD card with New Our Of Box Software (NOOBS) preinstalledThe Pi hut (https://thpihut.com)32GB
330-Ohm resistorThe Pi hut (https://thpihut.com)100287This article is for a package with mixed resistors, where 330-ohm resistors are included.
Camera module (Raspberry Pi NoIR camera v.2)The Pi hut (https://thpihut.com)100004
Camera ribbon cable (Raspberry Pi Zero camera cable stub)The Pi hut (https://thpihut.com)MMP-1294This is only needed if a Raspberry Pi zero is used. If another Raspberry Pi board is used, a suitable camera ribbon cable accompanies the camera component
Colored LEDsThe Pi hut (https://thpihut.com)ADA4203This article is for a package with mixed colors of LEDs. Any color can be used.
Female-Female jumper cablesThe Pi hut (https://thpihut.com)ADA266
IR LED module (Bright Pi)Pi Supply (https://uk.pi-supply.com)PIS-0027
microcomputer motherboard (Raspberry Pi Zero board with presoldered headers)The Pi hut (https://thpihut.com)102373Other Raspberry Pi boards can also be used, although the method for automatically starting the Python script only works with Raspberry Pi zero. If using other models, the python script needs to be started manually.
Push button switchThe Pi hut (https://thpihut.com)ADA367
Raspberry Pi power supply cableThe Pi hut (https://thpihut.com)102032
Raspberry Pi Zero caseThe Pi hut (https://thpihut.com)102118
Raspberry Pi, Mod my pi, camera stand with magnetic fish eye lens and magnetic metal ring attachmentThe Pi hut (https://thpihut.com)MMP-0310-KIT

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Pritchett, K., Mulder, G. B. Operant conditioning. Contemporary Topics in Laboratory Animal Science. 43 (4), (2004).
  2. Clemensson, E. K. H., Novati, A., Clemensson, L. E., Riess, O., Nguyen, H. P. The BACHD rat model of Huntington dise....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Operant Conditioning ChambersVideo Camera SetupDeepLabCut TrackingRat Head TrackingVideo Frame AnalysisInfrared IlluminationProtocol Step IndicatorNeural Network TrainingCSV File OutputBehavioral Test Analysis

Related Articles