Методическая статья

Мышь Краткосрочные и долгосрочные двигательную активность Анализируемый видео отслеживания программного обеспечения

20K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/50252

⸱

20 июня 2013 г.

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

В этой статье

Краткое содержание

Двигательная активность (LMA) является простой и легко выполнить измерение поведения у мышей. Муфта отслеживания видео программное обеспечение (СДС) и LMA позволяет для улучшения специфичности и чувствительности, особенно по сравнению с ручной, линии пересечения методом LMA анализа. Кроме того VTS позволяет долгосрочное отслеживание мыши LMA.

Аннотация

Двигательная активность (LMA) является простой и легко выполнить измерение поведения у мышей и других грызунов. Улучшения в видео отслеживания программного обеспечения (СДС) позволили ему быть соединен с LMA тестирования, что значительно улучшает специфичность и чувствительность по сравнению с методом переходов рек с скоринга руководстве. Кроме того, ВЦ обеспечивает высокую пропускную экспериментов. В то время как аналогичные автоматического отслеживания видео используется для открытого тестирования в полевых условиях (УДК), LMA тестирования уникальна тем, что она позволяет мышам оставаться в клетках, где их и не использует анксиогенные стимулом яркое освещение во время активной фазы света и темноты цикла. Традиционно LMA была использована в течение коротких периодов времени (минут), в то время как больше движения исследованиях (часов-дней) часто использовали имплантировали передатчики и биотелеметрии. С возможностью отслеживать реального времени, долго, как краткосрочное тестирование LMA, теперь может быть проведено с использованием видеосъемки. Долгосрочные LMA тестирования требует специализированного, Но легко построить, клетку так, что пища и вода (которая, как правило, расположены на верхней клеткой) не препятствует видеосъемка. Важно отметить, что видеосъемка и VTS позволяет для количественной оценки параметров, таких как путь движения мыши, которые трудно или невозможным измерить с пересечения линий и / или биотелеметрии. В общем, LMA тестирования, соединенный с VTS обеспечивает более полное описание движение мыши и способность исследовать передвижение в течение длительного периода времени.

Протокол

1. Краткосрочные LMA настройки и процедуры

  1. Краткосрочные LMA клетке создали
    1. Тестирование краткосрочных LMA в доме клетку одного размещен мыши. Для облегчения VTS-зависимых анализа изображений, использовать постельные принадлежности в высокой контрастности цвета с мышью (т.е. темные постельные принадлежности для белых мышей и светлые постельные принадлежности для черных мышей).
    2. Во время краткосрочного тестирования LMA, накрыть клетки с четкими ¼ в оргстекла с 11 х ¼ диаметра отверстий для соответствующей вентиляции.
  2. Краткосрочные LMA комнату тестирования
    1. Тестирование мышей в чистой окружающей среде, в которой они были акклиматизировались в течение по крайней мере 24 часов 8.
    2. Для правильного освещения среды тестирования, используйте свет брудером зажим с красной луковицы (<125 люмен). До видеосъемка, отрегулировать угол наклона и положение фары для удаления бликов или отражений от вершин оргстекла клетке.
    3. Удалить или избежать шума номеравыше 70 дБ. Используйте генератор белого шума, если прерывистое фоновые шумы неизбежны во время тестирования мышь.
    4. Накройте тестирования поверхности, на которую клетки помещаются в комнату тестирования с мясником или лабораторном столе бумаги аналогичного цвета в клетку постельные принадлежности, в случае, если пол клетки подвергается во время видеосъемки.
  3. Краткосрочные LMA видеосъемка
    1. Центр и поместить потолочных ночного видения с поддержкой видео камера с не менее 120 ГБ памяти, расположенные над областью записи в комнату тестирования. Не превышайте разрешающей способности СДС используются делать слишком много клеток в представлении видеокамеры кадра (например Ethovision XT 7 Noldus по информационным технологиям (Leesburg VA) может одновременно сопровождать 8 мышей в режиме реального времени).
  4. Краткосрочные LMA процедура тестирования
    1. Тестирование краткосрочных LMA во время активного / темно-фазы светового цикла. Убедитесь, что время относительно светового цикла йэлектронной одинаковым для всех групп, а LMA следующим сумеречный узором, с большей активностью в начале и более поздних периодов темного цикла 1. Включает как экспериментальных и контрольных субъектов в каждой группе мышей записаны чтобы обеспечить потенциальное воздействие временных различий в LMA сведены к минимуму.
    2. Индивидуально дом и акклиматизироваться мышей по крайней мере 24 ч до начала LMA тестирования 8.
    3. Поместите клетку перегородки и клетки (содержащие отдельные мышей) непосредственно под камерой. Удалить все вложенности / обогащения материала из клетки, так как это может помешать обзору мыши (например, если мышь нор / покрывает себя раскроя материала) и мешать точность СДС. Наведите прозрачной крышкой из плексигласа на каждой клетке записано.
    4. Когда видеосъемку нескольких клетках одновременно, будь уверена, что решение совместимо с выбранным СДС. Для облегчения анализа VTS, расположить клетки одинаково в пределах каждого делителя (т.е. правом верхнем углу).
    5. Начать запись. Начинайте каждое видео с листа, который идентифицирует все соответствующие экспериментальной информации для обеспечения надлежащей идентификации видео независимо от любых дополнительных не-видео документации. Используйте таймер или секундомер, чтобы отслеживать продолжительность LMA тестирования (5-10 мин). Если информации о времени потеряно, восстановить по видеозаписи.
    6. Для повторного использования мер краткосрочного LMA метода, позволяют мышам доступ к пище и воде в течение не-интервалов измерения.
    7. Во время тестирования, не допускайте попадания экспериментаторы из виду мышей, чтобы не выступать в качестве внешнего визуального сигнала.
    8. Когда тестирование закончится, вернуть / заменить вложенности / обогащение материала, чтобы уменьшить потенциал для развития тревоги-подобное поведение 8.
  5. Краткосрочные LMA анализа
    1. Храните видеозаписей из тестовой сессии архивных данных Совместимые с СДС использовал. Для Ethovision XT 7, жесткий диск (HDD) используется.
    2. Воспроизведение видео в СДС использованием связанного медиаплеер, анализируя видео в режиме реального времени. На рисунке 1, обнаружение переменные были: 2 см / сек начинает отслеживать; 1,75 см / сек останавливает слежения.
    3. Изначально выбрать весь пол клетки, как область интереса (ROI) для слежения. Для продвинутых анализы, такие как оценка thigmotaxis, создайте несколько внутри клетки трансформирования.
    4. Для высокой пропускной исследования, проанализировать все клетки в видео одновременно с индивидуальными все-пол клетки трансформирования.
    5. Используйте VTS для расчета общей пройденное расстояние (см), скорость передвижения (см / сек) и продолжительность движения (SEC). Для Ethovision XT 7, экспортировать данные, полученные в Microsoft Excel для хранения и дополнительного анализа.

2. Долгосрочные LMA тестового набора и ход

  1. Долгосрочные LMA тестирования клетке строительства
    1. Отрежьте 5,5 см диаметром отверстия в коротких торцевой стенкестандартной клетке мыши. Создать покрытие для отверстия ¼ из оцинкованной стальной сеткой. Разрежьте сетку, создав несколько ½ в отверстиями, которые обеспечивают мыши доступа к продовольствию. Burnish любой разрез сетки для удаления острых краев.
    2. Используйте дополнительные сетки для создания внешнего бункера непосредственно связан с сеткой используется для покрытия 5,5 см открытия. Подключите бункера в сетка используется, чтобы покрыть отверстие, и прикрепите узел к клетке с использованием алюминиевых заклепок.
    3. Построить бутылку воды из стандартной 50 мл конические (Corning) и 1 отверстие резиновой пробки (Fisher), который составляет более просверленные чтобы для вставки без подтекания трубки Sipper (Sta-Pure Systems). Закрепите бутылку воды в клетку с лентой Velcro (3M) и вставьте Sipper трубки через сетку покрыты открытия.
    4. Во время длительного тестирования LMA, накрыть клетки с четкими ¼ в оргстекла с 11 х ¼ диаметра отверстий для соответствующей вентиляции.
  2. Долгосрочные LMA комнату тестирования
    1. Долгосрочные LMA комнату тестирования созданы идентична краткосрочных LMA. См. раздел 1.2 для процедуры.
  3. Долгосрочные LMA видеосъемка
    1. Центр и поместить потолочных инфракрасных, безопасность стиле, камеры непосредственно подключается к ПК выше области записи в комнату тестирования. Только записи количества клеток сразу, что результаты в отдельных разрешение клетке в пределах возможностей СДС использоваться (например, 7 Ethovision XT может одновременно сопровождать 8 мышей в режиме реального времени).
  4. Долгосрочные LMA процедура тестирования
    1. Тестирование долгосрочного LMA во время активного / темно-фазы светового цикла. Убедитесь, что время относительно светового цикла является одинаковым для всех групп, а LMA следующим сумеречной картины с большей активностью в начале и более поздних периодов темного цикла 1. Тестирование и экспериментальных и контрольных субъектов в каждой группе мышей записанный для обеспечения минимизации потенциальныхпоследствия временных различий в LMA.
    2. Индивидуально дом и акклиматизироваться тест мышей в модифицированных клетках в течение по крайней мере 24 часов.
    3. Поместите клетку перегородки и клетки (содержащие отдельные мышей) непосредственно под камерой. Удалить все вложенности / обогащения материала из клеток для обеспечения беспрепятственного зрения мыши. Мышь закапывания в раскроя материала будет препятствовать способности СДС для отслеживания мыши. Поместите прозрачной крышкой из плексигласа на каждом из клетки должны быть записаны.
    4. При записи нескольких клетках сразу, убедитесь, поддерживается ли разрешение с выбранным СДС. Для облегчения анализа VTS, положение клетки одинаково в пределах каждого делителя (т.е. правом верхнем углу).
    5. Долгосрочные LMA тестирования обычно анализируются в реальном времени, а запись видео, как правило, не создаются. Запись видео может быть записано с помощью вторичной камере или через DVD-рекордер со ссылкой на первичную камеру. Будьте уверены, чтобы вести подробный учет индивидуальныхмыши и группах.
    6. Настройка СДС для анализа в реальном времени. Весь пол клетка должна охватывать ROI для слежения. Настройка трансформирования для всех клетках записывается. Используйте VTS для расчета общей пройденное расстояние (см), скорость передвижения (см / сек) и продолжительность движения (SEC). На рисунке 2, обнаружение переменные были: 2 см / сек начинает отслеживать; 1,75 см / сек останавливает слежения.
    7. Начать запись мыши долгосрочных LMA. Монитор продолжительности долгосрочного тестирования LMA через часов связанный с анализом компьютера.
    8. Во время тестирования, сохранить все экспериментаторы из виду мышей, чтобы не выступать в качестве внешнего визуального сигнала.
    9. Когда тестирование закончится, вернуть / заменить вложенности / обогащение материала, чтобы уменьшить потенциал для развития тревоги-подобное поведение 8.
  5. Долгосрочный анализ LMA
    1. Долгосрочные LMA анализа происходит в режиме реального времени без образования видеозапись. Экспорта данных в Microsoft Excel для хранения и анализа данных, при использовании Ethovision XT 7.
    2. Чтобы создать запись видео для долгосрочного LMA, использовать дополнительную камеру. Убедитесь, что дополнительная камера имеет достаточно емкость достаточна для хранения потенциально длительной записи (ы).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

В качестве примера результаты повторных измерений, краткосрочные LMA теста показан на рисунке 1. Эта цифра показывает, что после липополисахарида (ЛПС) введения мышей размещены в индивидуально вентилируемые останов (IVC) восстановить краткосрочных двигательную активность быстрее, чем мыши размещается в окружающей среде арретирования (AEC) 6. Хотя первоначальная потеря двигательной активности похожа ЛПС вводили группам, восстановление базального LMA является более быстрым в IVC-размещались мыш...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Симптомы болезни у мышей включают летаргию, потерю интереса к социальным и экологическим окружением, недомогание и анорексия 2-3. У мышей и других грызунов, LMA может быть использован для оценки болезни после активации иммунной 4-5. Кроме того, долгосрочные LMA предлагает возможность отслеживать движение в течение 24 часов (или больше) периода, что позволяет анализ вызванных лечением изменений в поведении или циркадные нарушения сна / бодрствования. LMA предлагает несколько преимуществ по сравнению...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторы заявляют никакого конфликта интересов.

Благодарности

Поддержка: Это исследование было поддержано Национальным институтом здоровья (DK064862, NS058525 и AA019357 в GGF).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
ВидеокамераSonyHDR-XR500VДругие, аналогичные видеокамеры также могут работать. Формат хранения файлов (кодек/контейнер) должен быть совместим с используемой СДС. При первоначальном создании СДС рекомендуется сначала выбрать СДС и проконсультироваться с поставщиком при выборе подходящей камеры, особенно в отношении совместимости форматов файлов и разрешения видео.
Непрозрачные разделителиИзготавливаются по индивидуальному заказу в зависимости от конкретных размеров каркаса. Чтобы облегчить анализ изображений, разделители должны быть аналогичного цвета подстилке клетки. Структурно фиксированные делители предпочтительнее, потому что они ускоряют настройку между экспериментами с несколькими мышами, например, с повторными измерениями. Прочные переносные разделители могут быть изготовлены из непрозрачного пластика толщиной 1/2 дюйма и соединены с помощью серии поперечных нахлестов.
Светлая или темная подстилка (противоположная цвету мышиной шерсти)Доступна у нескольких дистрибьюторов товаров для лабораторных животных, в зависимости от местоположения.
Прозрачные верхние клеткиизготавливаются на заказ в зависимости от размеров клетки.
Программное обеспечение для автоматизированного слежения за видео (EthoVision XT 7)Noldus Information TechnologyСуществует множество производителей VTS, использование другого программного обеспечения может быть достаточно.
ПКDell Inc.Смотрите минимальные требования поставщиков программного обеспечения VTS
Генератор белого шумаDohmDSДоступны различные генераторы белого шума, в зависимости от потребностей.
Брудерные зажимные светильники с краснымиДоступно несколько размеров и стилей. Необходимое количество зависит от размера номера и потребностей в освещении. Не превышайте 125 люмен в комнате для тестирования.
Лабораторная скамья или пергаментная бумагаБумага должна соответствовать или быть очень похожей по цвету на клеточную подстилку.
каркаса из плексигласа лампочками

Ссылки

  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).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

LMALMA

Похожие статьи