Интеграция поведенческой оценки поведения животных и сверточной нейронной сети для изучения взаимодействия вкуса и запаха васаби и алкоголя

Мы хотим увидеть, может ли запах алкогольных напитков облегчить ожог васаби. Поэтому мы разработали метод, который включал в себя изучение поведения животных и глубокое обучение, чтобы изучить это взаимодействие вкуса и запаха. Используя нашу специализированную конструкцию клетки для сбора поведенческих данных и надежную модель глубокого обучения, мы обнаружили, что 29% изображений, изображающих совместное лечение васаби и алкоголем, были классифицированы как васаби-отрицательные, жидкостно-положительные, предполагая, что алкоголь может противодействовать эффектам васаби.

Наше исследование наводит на вопрос, почему алкоголь может подавлять дискомфорт, вызванный васаби? Понимание основного физиологического механизма, управляющего этим взаимодействием, будет в центре внимания будущих исследований. Для начала постройте две непрозрачные боковые стены, сложив кирпичи на высоту 54 миллиметра.

Вставьте акриловые пластины в клетку на основе бутадиенакрилола. Приготовьте камеру Чоу, построенную из пяти прозрачных акриловых пластин размером 90 на 50 миллиметров толщиной два миллиметра. Затем подготовьте прозрачную акриловую тарелку в качестве вступительной тарелки для чау-чау и поместите ее в камеру чау-чау.

После проведения поведенческих экспериментов с использованием модели мыши возрастом от 9 до 10 недель разберите все пластины из акрила и бутадиенакрилола. Промойте пластины сверхчистой водой не менее трех раз. А затем просушить их с помощью бумажных полотенец.

Затем распылите на них 75% этанола, а затем очистите их бумагой для линз. Наконец, дайте им высохнуть на воздухе не менее 15 минут. Теперь взвесьте мышей и запишите вес их тела перед каждым повторением поведенческого эксперимента.

Чтобы приготовить смесь из васаби и арахисового масла, взвесьте один грамм покупного васаби и 4,5 грамма арахисового масла. Смешайте их в полиэтиленовом пакете на молнии. Взвесьте и положите на тарелку для введения чау две пасты по 0,5 грамма арахисового масла или смесь васаби и арахисового масла.

Поместите подготовленную тарелку для введения чау-чау в камеру для чау-чау. Затем заполните углубление внизу 30 миллилитрами жидкости, чистой воды или ликера, чтобы облегчить одновременный вдох. Начните запись с помощью камер на двух смартфонах, размещенных на телефонных подставках у каждого терминала.

Осторожно поместите двух обученных мышиных однопометников в спроектированную платформу для изучения поведения животных сверху и быстро закрепите клетку верхней пластиной. Для начала запишите поведение мышей во время ноцицепции, вызванной васаби, во время вдыхания спиртного в специально разработанной клетке. С помощью предоставленной записной книжки Jupyter Notebook с именем Step1_ExtractingAndSavingVideoFrameImages.

ipynb, экспортируйте серию изображений видеокадров из собранных видеоклипов для создания набора данных для обучения модели. Выбирайте изображения только с помощью хотя бы одной мыши, потребляющей предоставленную пасту. Чтобы выполнить аугментацию данных, реализуйте скрипт, предоставленный в записной книжке Jupyter Notebook под названием Step2_DataAugmentation.

ipynb для горизонтального отражения сгенерированных изображений. Резервируйте данные изображений из каждой секундной репликации для внешней независимой проверки модели СНС. Используйте образы из каждой первой и третьей репликации для внутреннего обучения и тестирования модели.

Чтобы выполнить предварительную обработку данных изображения, используемых при моделировании CNN, запустите скрипт в записной книжке Jupyter Notebook с именем Step3_CNNmodeling_TrainTest. ipynb, включая изменение размера изображения, преобразование черного цвета и нормализацию сигнала изображения. Разделите обучающие материалы на внутренние обучающие и тестовые наборы данных в случайном порядке в соотношении восемь к двум.

Затем инициализируйте архитектуру CNN. Спроектируйте количество выходных данных СНС в зависимости от количества сценариев, которые необходимо изучить. Примите оптимальную комбинацию гиперпараметров для построения архитектуры CNN.

Затем откройте предоставленный Step4_CNNmodel_ExternalValOriginal записных книжек Jupyter. ipynb и Step5_CNNmodel_ExternalValFlipped.ipynb. Проверьте полученную модель, используя независимые изображения из второго тиража поведенческого эксперимента на животных.

Разверните полученную и проверенную модель для классификации изображений видеокадров, сгенерированных экспериментальной группой, с помощью Jupyter Notebook Step6_CNNmodel_Application.ipynb. Балл MGS значительно увеличился у мышей, получавших смесь васаби и арахисового масла, по сравнению с теми, кто получал только арахисовое масло. Оценка MGS не показала существенной разницы между контрольной группой и мышами, подвергшимися воздействию паров алкоголя.

Оценка MGS у мышей, получавших васаби и арахисовое масло, значительно снизилась при воздействии паров алкоголя по сравнению с теми, кто не подвергался воздействию.