Система отслеживания динамики поведения социальных предпочтений у малых грызунов
November 21st, 2019
Описана здесь новая автоматизированная экспериментальная система, которая предлагает альтернативу трехкамерному тесту, а также решает несколько оговорок. Эта система поставляет несколько поведенческих параметров, которые позволяют тщательный анализ малых грызунов поведенческой динамики во время социальных предпочтений и социальной новизны предпочтения испытаний.
Изучение нейробиологических механизмов социального поведения требует поведенческих тестов, которые могут быть применены к моделям животных в беспристрастной и независимой от наблюдателя манере. Наша система позволяет детально изукомить социальное поведение и их динамику в моделях мелких грызунов и поддерживает точные сравнения между штаммами, условиями и лечением. Эта система может использоваться для любых видов испытаний социальной дискриминации, таких, как дискриминация между мужчинами и женщинами.
Кроме того, нет никаких ограничений по размерам субъектов. Анализ требует некоторого опыта для выбора оптимальных параметров для отслеживания. Для новых пользователей я рекомендую мониторинг отслеживания на экране компьютера для первоначальной оценки.
По крайней мере за час до анализа поместите домашние клетки всех мышей в экспериментальную комнату для акклиматизации. В конце акклиматизационные периоды вставьте две пустые камеры на арену в двух противоположных углах арены. Затем, найти арену в акустической камере и поместить тему мышей в середине арены в течение 15 минут привыкания.
В этот период поместите двух социальных стимулов мышей в разных камерах, расположенных за пределами арены для привыкания. И пластиковая игрушка размером 5х5х5 см с отличной формой и цветом в другой камере. Для выполнения теста SP начните запись с помощью видеокамеры.
Немедленно удалите две пустые камеры и поместите социальные и объектные стимулы камер в углах арены, которые были пусты во время привыкания. Разрешить субъектам взаимодействовать с раздражителями в течение пяти минут, прежде чем остановить запись, и удаление стимулов, содержащих камеры с арены. Затем оставьте объект на пустой арене на 15 минут.
Для выполнения социальной новизны предпочтения тест начать видеозапись, и вставить камеру, содержащую те же социальные стимул животных, как используется для теста SP и камеры, содержащей новый социальный стимул мыши в двух углах арены, которые не были использованы для теста SP. Позвольте испытуемым взаимодействовать с стимулами в течение пяти минут, прежде чем остановить запись и удалить предметы и камеры с арены. Затем очистите арену и камеры проточной водой и 10% этанола.
Чтобы использовать графический пользовательский интерфейс грызунов для анализа поведения мыши, откройте MATLAB и выберите Track Rodent Directory, нажмите правой кнопкой мыши, чтобы выбрать Add to Path, Выбранные папки и субфолдеры, чтобы добавить все субфолдеры на рабочий путь. Введите TrackRodent в командное окно и нажмите Enter. Выберите файл сессии нагрузки для загрузки одного или нескольких видеофайлов.
Киноинспектор, который позволяет кадр кадр проверки видеоклипа будет немедленно открыт для первого файла в списке. Для проверки дополнительных видеофайлов нажмите Inspect Movie, чтобы открыть видеоинспектор и выбрать конкретный видео файл, представляющий интерес в любое время. Выберите проверенный вид при необходимости и нажмите Исключите зону, чтобы исключить все области, которые я прерываю отслеживание в соответствии с цветами предмета и арены.
Чтобы определить каждую камеру в качестве стимула области для автоматического обнаружения его расследования по предмету, проверить полигон или эллиптической коробке и нажмите Стимул X, чтобы стимул областях, которые будут отмечены. Затем выберите нужный алгоритм из списка и введите стартовые и заканчиваемые номера кадров для анализа в соответствующих ящиках редактирования. Для оценки автоматического обнаружения границ субъекта для данного порога введите значение в соответствующее пороговое поле и нажмите Enter.
Для начала поведенческого анализа всех выбранных файлов переместим в первый файл и нажмите Кнопку «Начать». Поиск правильного порога имеет решающее значение и требует опыта. Рекомендуется, чтобы новые пользователи использовали не быстрые алгоритмы и отслеживали анализ онлайн, чтобы убедиться, что они работают должным образом.
В конце анализа файл результатов будет сохранен для каждого фильма в одном каталоге файлов фильма. Для проверки результатов каждого файла фильма нажмите Файл результатов загрузки и выберите файлы MAT, генерируемые поведенческим анализом. Перемещение между кнопками переключения для изучения следа местоположения мыши, исследования стимулов вдоль сессии и общего времени исследования стимулов.
Для анализа населения в папке TrackRodent в MATLAB введите TrackRodentPopulationSummary как одно слово в командном окне. Нажмите Введите и выберите файлы результатов для загрузки нескольких файлов результатов TrackRodent. Заполните номера последнего кадра для анализа, имя теста, стимул одно имя, и стимул два имени и выбрать все соответствующие коробки для желаемого анализа из факультативного списка.
Проверьте поле Экспорта, чтобы извлечь результаты в электронную таблицу в одном файле. Затем нажмите Кнопку «Начать» и подождите, пока программа не подсвенит в строке состояния параметры анализа и данные будут сохранены. В этом эксперименте среднее общее время исследования популяции испытуемых по отношению к каждому из двух стимулов изображает явное предпочтение испытуемых социальному стимулу.
Социальные предпочтения сохранялись субъектом на протяжении всей сессии, хотя в начале сессии предпочтение казалось несколько более сильным. Время расследования для каждого стимула можно классифицировать в зависимости от продолжительности боя в короткие, средние и длинные поединки в дополнение к общей времени расследования. Как отмечается, не было никакой разницы между стимулами в коротких боях в то время как средние и длинные поединки показали четкие социальные предпочтения, предполагая, что в C57 Черный 6J мышей короткие поединки отражают любопытство, в то время как длинные поединки отражают взаимодействие между предметом и стимулов.
Кроме того, тепловые карты расследования приступы к социальной стимул и объект в ходе теста могут быть созданы для всего населения субъектов с цветами кодирования продолжительности боя. Важно отметить, что скорость переходов субъектов от одного стимула к другому была самой высокой в течение первых двух минут теста, прежде чем постепенно снижаться. Такая же тенденция наблюдается и в распределении среднего переходного курса с течением времени.
Этот метод может быть использован с любой мышью, подключенной к электрофизиологической записи или оптогенетических стимулирующих систем проволокой. Для этого мы используем специальный алгоритм. Наша система в настоящее время используется несколькими лабораториями по всему миру для различных парадигм, требующих отслеживания мелких грызунов.
Он может быть использован для оценки поведенческой динамики в любом тесте дискриминации.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Обзор
В данной статье представлена новая автоматизированная экспериментальная система, разработанная для оценки социального поведения в моделях мелких грызунов. Система предоставляет множество поведенческих параметров для комплексного анализа тестов на социальные предпочтения и предпочтения новых объектов.
Ключевые компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Анализ поведения
- Модели животных
Предыстория
- Понимание социального поведения у грызунов имеет решающее значение для нейробиологических исследований.
- Традиционные методы, такие как трехкамерный тест, имеют ограничения.
- Автоматизированные системы могут уменьшить смещение наблюдателя и улучшить точность данных.
- Эта система позволяет проводить непредвзятое тестирование различных штаммов и условий.
Цель исследования
- Разработать автоматизированную систему для оценки социального поведения у грызунов.
- Обеспечить подробное исследование социальной динамики.
- Способствовать сравнению различных экспериментальных условий.
Используемые методы
- Автоматическое отслеживание поведения грызунов во время социальных тестов.
- Анализ социальных предпочтений и предпочтений новых объектов.
- Сбор данных, не зависящий от наблюдателя.
- Гибкие параметры для отслеживания различных тестов на социальную дискриминацию.
Основные результаты
- Система успешно отслеживает множество поведенческих параметров.
- Она позволяет делать точные сравнения между различными штаммами грызунов.
- Первоначальные оценки могут быть отслеживаемы в реальном времени на экране компьютера.
- Применима для различных тестов на социальную дискриминацию без ограничений по размеру объектов.
Выводы
- Эта автоматизированная система улучшает изучение социального поведения у грызунов.
- Она устраняет ограничения традиционных поведенческих тестов.
- Система является универсальной и может быть адаптирована для различных исследовательских нужд.
Часто задаваемые вопросы
Executive Industry Relevance
Automated behavioral tracking systems enable objective, high-throughput assessment of social phenotypes in rodent models, supporting target validation in neuropsychiatric drug discovery. By quantifying dynamic social interactions, the system enhances predictive confidence in early-stage mechanistic de-risking. This facilitates data-driven go/no-go decisions and improves translational continuity from discovery to preclinical evaluation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of social preference phenotypes to validate targets implicated in social behavior disorders.
- Operational Value: Provides observer-independent, quantitative readouts for consistent target engagement assessment across strains and conditions.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates multi-parametric behavioral data (investigation time, bout duration, transition rates) for comprehensive phenotypic screening.
- Operational Value: Supports assay standardization through automated detection algorithms and configurable tracking parameters.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Reveals modified social dynamics following genetic, pharmacological, or environmental manipulations, supporting disease-relevant modeling.
- Operational Value: Enables longitudinal tracking of behavioral changes, facilitating risk-adjusted advancement decisions in preclinical pipelines.
Pipeline & Workflow Integration
The system integrates into discovery biology workflows by providing quantitative social behavior metrics that inform hypothesis testing and pathway clarification.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by quantifying dynamic social interactions in genetic and pharmacological models.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs for compound effect assessment in social discrimination paradigms.
- Analytics: Enables statistical comparison of behavioral parameters (e.g., bout duration, transition rates) across experimental groups.
- Translational Research: Connects discovery-phase social phenotypes to preclinical validation through consistent behavioral readouts.
- Enterprise Reuse: Functions as a scalable platform for multiple social behavior tests, reducing redundant assay development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing mechanistic ambiguity in social behavior target validation.
- Operational Value: Enhances reproducibility and scalability through automated, standardized behavioral analysis.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early identification of ineffective targets via robust phenotypic screening.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization by providing quantitative social behavior data for go/no-go decisions.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and video tracking parameter optimization.
- Dependent on MATLAB environment and compatible video acquisition systems.
- Necessitates standardization of arena setup, stimulus presentation, and habituation protocols across sites.
- Adaptation considerations include species-specific tracking parameters and arena size adjustments for different rodent models.
- Practical limitations include the need for controlled environmental conditions to minimize confounding variables in social behavior assays.
