Method Article

Nowatorski system śledzenia funkcji motorycznych pojedynczego zwierzęcia za pomocą prostego, łatwo dostępnego oprogramowania

DOI:

10.3791/57917

⸱

August 31st, 2018

 ,  ,  , 
1Advanced Platform Technology Center, Rehabilitation Research and Development, Louis Stokes Cleveland Department of Veterans Affairs Medical Center, 2Department of Biomedical Engineering, Case Western Reserve University

In This Article

Summary

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

Obecne badanie miało na celu zautomatyzowanie kwantyfikacji deficytów motorycznych u szczurów. Wstępny model oceny ocenia utratę motoryczną wynikającą z implantacji mikroelektrody wewnątrzkorowej w korze ruchowej. Informujemy o rozwoju i wykorzystaniu algorytmu śledzenia za pomocą łatwego do adaptacji, prostego i łatwo dostępnego oprogramowania do kodowania.

Abstract

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

Ostatnio wykazaliśmy, że wszczepienie mikroelektrod wewnątrzkorowych do kortek ruchowych szczurów powoduje natychmiastowe i trwałe deficyty motoryczne. Upośledzenie motoryczne zostało ręcznie określone ilościowo za pomocą testu siatki w otwartym polu w celu zmierzenia funkcji motoryki dużej oraz za pomocą testu drabinkowego w celu zmierzenia funkcji motoryki małej. W tym miejscu omawiamy technikę automatycznej kwantyfikacji testów nagranych wideo przy użyciu naszego niestandardowego systemu behawioralnej analizy wideo Capadona: Test siatki i drabiny lub BVAS. Wykorzystując proste i łatwo dostępne oprogramowanie do kodowania (patrz tabela materiałów), program ten pozwala na śledzenie pojedynczego zwierzęcia zarówno na siatce na otwartym polu, jak i podczas testów drabinowych. W przypadku śledzenia siatki w otwartym polu kod proguje intensywność wideo, śledzi pozycję szczura w ciągu 3 minut trwania testu siatki i analizuje ścieżkę. Następnie oblicza i zwraca pomiary całkowitej przebytej odległości, maksymalnej osiągniętej prędkości, liczby skrętów w lewo i w prawo oraz całkowitej liczby linii siatki przekroczonych przez szczura. W przypadku śledzenia drabiny kod ponownie proguje intensywność wideo, śledzi ruch szczura po drabinie i zwraca obliczone pomiary, w tym czas, w którym szczur przeszedł przez drabinę, liczbę poślizgnięć łap występujących poniżej płaszczyzny szczebli drabiny oraz częstotliwość awarii spowodowanych stagnacją lub odwróceniem. Przewidujemy, że opracowany tutaj BVAS może być wykorzystany do analizy funkcji motorycznych w różnych zastosowaniach, w tym w wielu modelach urazów lub chorób.

Introduction

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

Istnieje wiele sprawdzonych metod oceny zarówno funkcjonalnych, jak i behawioralnych zaburzeń motorycznych i poznawczych1,2,3. Niektóre z częściej stosowanych metod obejmują testowanie funkcji motorycznych poprzez ułożenie łapy, krok i koordynację kończyn na drabinie test4, testowanie funkcji motoryki dużej i zachowania w stresie za pomocą testu siatki w otwartym polu5,6, oraz testowanie strachu, depresji i rozpaczy za pomocą testu wymuszonego pływania

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

Protocol

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

Wszystkie procedury i praktyki opieki nad zwierzętami zostały zatwierdzone i wykonane zgodnie z Komitetem ds. Opieki nad Zwierzętami i Użytkowania Zwierząt Louis Stokes Cleveland Department of Veterans Affairs Medical Center. Protokół testów behawioralnych jest ściśle zgodny z wcześniej opublikowanymi work12,13.

1. Testy behawioralne: filmowanie zadań

UWAGA: Tutaj zwierzęta były testowane przez 8 tygodni, aby wykryć jakiekolwiek przewlekłe zmiany w zachowaniu. Czas trwania badania zależy od modelu zastosowania/urazu/choroby użytego w badaniu.

  1. ....

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

Results

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

Zgodnie z przedstawionymi tutaj metodami, szczury wykonywały testy siatki i drabiny na otwartym polu 2 razy w tygodniu. Dane były analizowane zarówno przy użyciu BVAS, jak i ręcznie za pomocą stopera przez przeszkolonych i początkujących recenzentów. Przedstawione wyniki są średnią z surowych tygodniowych wyników uzyskanych od pojedynczego nieimplantowanego zwierzęcia kontrolnego w ciągu 8-tygodniowego badania, gdzie tydzień "0" odpowiada testom wyjściowym. Należy pamiętać, że w pierwszym.......

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

Discussion

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

Najważniejszą częścią protokołu, która zapewnia solidną analizę, jest konsekwentne filmowanie. Jeśli filmy są dobrze oświetlone i nakręcone we właściwej pozycji, jak omówiono w pierwszej sekcji protokołu, system będzie w stanie przeprowadzić precyzyjną analizę. Podobnie jak w przypadku każdego problemu z przetwarzaniem obrazu, praca wykonana w procesie przetwarzania wstępnego sprawi, że przetwarzanie końcowe będzie dokładniejsze i prostsze. W związku z tym upewnienie się, że aparatura i zwierzęta są dobrze oświetlone pod.......

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

Disclosures

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

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Acknowledgements

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

To badanie było wspierane przez Merit Review Award # B1495-R (dla Jeffreya R. Capadony) oraz Presidential Early Career Award for Scientist and Engineers (PECASE) (dla Jeffreya R. Capadony) od United States Department of Veterans Affairs Rehabilitation Research and Development Service. Ponadto praca ta była częściowo wspierana przez Biuro Asystenta Sekretarza Obrony ds. Zdrowia za pośrednictwem Recenzowanego Programu Badań Medycznych w ramach nagrody nr W81XWH-15-1-0608. Autorzy dziękują SOURCE za wsparcie finansowe w okresie letnim. Treść nie reprezentuje poglądów Departamentu ds. Weteranów Stanów Zjednoczonych ani rządu Stanów Zjednoczonych. Autorzy chcieliby podzięk....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Szczury Sprague Dawley, samiec, 201-225 gCharles RiverCD
Kamera internetowa HD Pro c920Logitec960-000764
ExcelMicrosoftN/A Matalb
2017a, Komputerowy system wizyjnyToolbox MathworksN/A
Test siatki w otwartym poluWykonane we własnym zakresie w Case Western Reserve UniversityN/A
Test drabinywykonany we własnym zakresie na Case Western Reserve UniversityN/A

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Beery, A. K., Kaufer, D. Stress, social behavior, and resilience: insights from rodents. Neurobiology of Stress. 1, 116-127 (2015).
  2. Crawley, J. N. Behavioral phenotyping of rodents. Comparative Medicine. 53, 140-146 (2003).
  3. Wolf, A., Bauer, B., Abner, E. L., ....

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

Motor Function TrackingBehavioral Video AnalysisOpen Field Grid TestLadder Test AnalysisAutomated Video ThresholdingSingle Animal TrackingPaw Slip DetectionGrid Line CrossingBVAS SoftwareMotor Deficit Quantification

Related Articles