Интерактивная система в режиме реального времени для изучения конфронтационного поведения грызунов при преследовании

Хищническое поведение преследования включает в себя различные физиологические процессы, но не имеет подходящего метода исследования. Это исследование направлено на то, чтобы предложить стандартизированный метод изучения нейронных механизмов поведения животных, вызванного сенсорными стимулами, особенно при преследовании хищника и жертвы. Такие технологии, как оптогенетика, электрофизиология и визуализация мозга, обычно используются для продвижения науки в этой области. Оптогенетика позволяет точно контролировать нейронную активность, а электрофизиология регистрирует нейронные сигналы. Основными проблемами являются неконтролируемость живой добычи, такой как сверчки, что затрудняет наблюдение и определение погони в стандартизированных экспериментах. Хищническое поведение можно разделить на четыре стадии: поиск, преследование, нападение и потребление. В последние годы последние две стадии широко изучаются, в то время как поисковое и преследуемое поведение задействованы редко. Этот протокол обеспечивает гибкую и контролируемую искусственную добычу для повторных экспериментов и моделирования, максимизирует симуляцию естественной охоты с взаимодействием в реальном времени и низкой задержкой, а также предлагает масштабируемое аппаратное и программное обеспечение, которое является экономически эффективным и простым в использовании.

[Рассказчик] Для начала установите веб-камеру на перекладине над всей платформой, чтобы в режиме реального времени следить за положением мыши и роботизированной приманки на арене внизу и передавать изображения на компьютер. Спроектируйте большую круглую арену диаметром 800 миллиметров и высотой 300 миллиметров, состоящую из квадратной акриловой панели внизу и акриловой трубки в качестве бордюра. Разместите четыре равномерно расположенных значка: квадрат, треугольник, круг и крест на внутренних стенах арены, чтобы они служили визуальными подсказками. Прикрепите синюю наклейку к поверхности магнита для легкой идентификации и определения местоположения. Используйте круглый неодимовый магнит с пищевыми гранулами в качестве роботизированной приманки. Затем установите двухмерный слайдер с эффективным ходом 1000 миллиметров под ареной. Установите еще один неодимовый магнит на держатель слайдера, который будет служить притягивающим магнитом для дистанционного перемещения роботизированной приманки с помощью магнитной силы. Приводите в действие полярный магнит с помощью серводвигателей, которые управляются платой STM32 и коммутационной цепью. Напишите схему для режима контроля скорости. Установите серводвигатель в режим направления скорости, в котором высокий или низкий уровни сигнала кодируют прямое или обратное направление, а частота выходного сигнала ШИМ кодирует скорость. Чтобы переместить роботизированную приманку к центру арены, запустите программу сброса. Изолируйте мышь на краю арены с помощью перегородки. После этого задайте название эксперимента и путь к файлу. Затем установите скорость движения роботизированной приманки на 5 сантиметров в секунду в основной программе. Нажмите «Запустить» и убедитесь во всплывающем видеоокне, что мышь и роботизированная приманка стабильно распознаются. Снимите перегородку и запустите таймер, чтобы наблюдать за хищным поведением мыши в течение 20 минут. Верните мышь в клетку и дайте ей 24-часовой период восстановления со свободным доступом к еде и воде. После каждой попытки привыкания тщательно очищайте арену, используя 75% спирт и воду. Переместите роботизированную приманку в центр арены, запустив программу сброса, как показано ранее, и изолируйте мышь с помощью перегородки на краю арены. После установки названия эксперимента, пути к файлу и скорости движения роботизированной приманки нажмите «Запустить» в программе и понаблюдайте за видеоокном, чтобы обеспечить стабильное обнаружение как мыши, так и роботизированной приманки. Снимите перегородку и запустите таймер. Если мышь поймает роботизированную приманку в течение 60 секунд, закройте основную программу и позвольте мыши съесть все гранулы пищи, прежде чем вернуться в клетку. Верните мышь в клетку без какого-либо вознаграждения или наказания, если мышь не сможет поймать роботизированную приманку в течение 60 секунд. Задачи на хищничество проводились при разной сложности скорости, и результаты показывают, что время до первого роботизированного захвата приманки значительно сократилось во время испытаний на жилье, что указывает на быстрое обучение у мышей. Мыши имели более высокий успех захвата со скоростью 15 сантиметров в секунду, чем при 30 сантиметрах в секунду, демонстрируя сложность, зависящую от скорости. Тем не менее, время хищничества стабилизировалось ниже 15 секунд после повторных попыток независимо от скорости приманки. Отчетливые фазы поиска и преследования также наблюдались в моделях движения мышей. Поведение преследования было надежно индуцировано на всех скоростях приманки, о чем свидетельствовало уменьшение расстояния и увеличение скорости во время преследования. Задания по хищничеству также проводились с использованием различных стратегий побега. Тем не менее, бета-стратегия побега не повлияла на показатели успеха хищничества. Время хищничества уменьшилось и стабилизировалось ниже 15 секунд при использовании обеих стратегий побега. Мыши демонстрировали последовательное поведение преследования при обеих стратегиях побега.