Basit, kolay ulaşılabilir yazılım kullanarak sistem izleme roman tek bir hayvan Motor işlevi

Summary

Çalışmada motor açıkları sıçanlarda miktar otomatikleştirmek amaçladık. İlk değerlendirme modeli motor kaybı meydana gelen bir intracortical elektrot implantasyon motor korteks değerlendiriyor. Biz geliştirme ve kolayca adapte edilebilir, basit ve kullanıma hazır yazılım kodlama kullanarak bir izleme algoritma kullanımı raporu.

Abstract

Biz son zamanlarda motor corteces sıçan intracortical microelectrodes yerleştirerek hemen ve kalıcı motor açıkları sonuçlar gösterdi. Motor bozuklukları el ile brüt motor işlevleri ölçmek için bir açık alan kılavuz test ve ince motor işlevleri ölçmek için bir merdiven test aracılığıyla sayısal. Burada, bizim özel Capadona davranış Video analiz sistemi kullanılarak kaydedilen video testlerin otomatik miktar için bir teknik tartışmak: kılavuz ve merdiven Test veya BVAS. Basit ve kullanıma hazır yazılım kodlama yararlanarak (bkz. Tablo reçetesi) tek bir hayvan izleme açık alan kılavuz ve merdiven testleri için bu program sağlar. Olarak alan kılavuz kod eşikler izleme, video yoğunluk için açmak için farenin konumunu kılavuz testi 3 dk süresi boyunca izler ve yolun analiz eder. Daha sonra hesaplar ve toplam mesafe, elde maksimum hız, sol ve sağ el döner sayısı ve kılavuz çizgileri sıçan tarafından geçti toplam sayısı ölçülerini döndürür. Eşikleri merdiven izleme kodu tekrar içinde şiddeti için video izler fare hareketi merdiven ve merdiven geçmeye sıçan sürdüğü zaman da dahil olmak üzere döndürür hesaplanan ölçümler pençe sayısı notları boyutunda meydana gelen merdiven basamakları ve hataları nedeniyle durgunluk veya devreden insidansı. Biz burada geliştirilen BVAS uygulamaları, birçok yaralanma veya hastalık modelleri de dahil olmak üzere çeşitli motor işlevi analizi için istihdam edilecek öngörülüyor.

Introduction

Fonksiyonel ve davranışsal motor ve bilişsel bozukluklar^1,2,3değerlendirmek için kurulan pek çok yöntem vardır. Daha yaygın olarak istihdam yöntemlerden bazıları iyi motor işlevleri üzerinden pençe yerleştirme, bozkır ve uzuv koordinasyon brüt motor işlevleri ve stres davranış üzerinden açık alan kılavuz testi^{5 test bir merdiven test4, test içerir ,6}ve korku, depresyon ve umutsuzluk üzerinden için zorla yüzmek test test^7,8 veya rotor çubuk⁹. Ancak, bu yöntemlerin çoğu insan araştırmacılar "hayvan puanı için" ya da subjektif performansını yargılamak için güveniyor. Öznel bir insan değerlendirme ihtiyacını yavaş üretimi ve veri analizi, yanı sıra araştırma önyargı bir kasıtlı veya kasıtsız etkisi için fırsat çalışma¹⁰' mevcut. Ayrıca, öznel değerlendirme veri unutkanlık, zavallı motivasyon, uygun olmayan eğitim veya ihmal¹¹olması yanlış veri gösterimi, riski de sunar.

Geçenlerde bir açık alan kılavuz testi ve bir merdiven test intracortical microelectrodes^12,13ile implante sıçanlarda bildirdin. Bu çalışmalarda bulgular yenilik nedeniyle, biz hemen bu istihdam başladı ve ek işlevsel sınama laboratuvarı birçok devam eden çalışmalarda. Kasıtsız insan tarafından oluşturulan değişkenlik öznel değerlendiriciler ve analiz üretilen işi artırmak için bir artış kaynaklanan beklentisiyle, biz davranış test puanı için otomatik, bilgisayar destekli bir program oluşturmak için yola, ve büyük ölçüde hata olasılığını sınırlandırmak.

Burada, BVAS geliştirilmesi üzerinde raporu. BVAS bir açık alan kılavuz testi ve bir merdiven test brüt ve ince motor işlevleri ölçümleri sırasıyla puanı için bilgisayar analizi kullanır. Sonuçları yaralanma veya hastalık, yaralanma veya hastalık modeli ne olursa olsun kaynaklanan olası motor işlevleri açıkları aydınlatmak için kullanılabilir. Analiz kodları için değişiklikler davranış test etme donanımları veya motor fonksiyon çeşitli ölçümler puan hesabına adapte edilebilir. Bu nedenle, BVAS bizim kullanım amacı veya diğer laboratuvarlar tarafından şu anda çalışan işlevinin ötesinde birçok uygulamada uygulanabilir.

Not açık alan kılavuz ve merdiven testleri video kaydı gerektirir. Bu nedenle, her bir test bir video kamera [1080 p, en az 15 kare / saniye (fps)], bir dizüstü bilgisayar ve video verilerini depolamak için bir yer gerektirir. Her iki test için fotoğraf makinesini çerçevede görülmesi gereken tüm cihazlar için izin veren bir merkezli pozisyonda yerleştirin. Böylece bu test sırasında taşımaz fotoğraf makinesini tripoda veya iskele demir. Yakın olarak video çerçeve kenarlarını mümkün olduğunca test cihazları kenarlarına paralel tutun. Aynı personel tüm test tamamlamak ve odanın ısı kontrollü bir sistem ile iyi aydınlatılmış olduğunu emin olun. Aynı oda, oda çok az değişiklik ile test kurs boyunca tüm hayvanlar için kullanın. Tahıl ya da muz fiş hayvan davranış testleri tamamlamak için teşvik etmek için iyi ödül olun.

Protocol

Tüm yordamları ve hayvan bakımı uygulamaları tarafından onaylanmış ve Louis Stokes Cleveland bölümü gazileri işleri Tıp Merkezi kurumsal hayvan bakım ve kullanım Komitesi uygun olarak yapılır. Davranışsal test protokolü daha önce yayımlanmış çalışma^12,13yakından takip ediyor.

1. davranışsal test: filme görevleri

Not: Burada, herhangi bir kronik davranış değişiklikleri algılamak 8 hafta boyunca hayvanların test edildi. Çalışma süresi çalışma için kullanılan uygulama/yaralanma/hastalık modeli bağlıdır.

1. Alan kılavuz test açın
   Not: Kılavuz test 40 cm duvarlı bir 1 m² alana sahip ve şirket içinde inşa edilmiştir. Alt parlak renkli bant (Şekil 1A) dokuz kareler ile bölümlendirilir. Otomatik BVAS kullanımı için çizgi ve kılavuz rengini fare ile kontrast önemlidir. Burada, beyaz Sprague Dawley rat kullanıldı; Böylece, kılavuz arka plan siyah boyanmış ve satırları parlak pembe bant ile oluşturulmuş.
   1. Hayvanlar 2 test her hafta hafta sonraki hesaplamalarda kullanmak için bir temel puan oluşturmak için çalışmaya başlamadan önce de dahil olmak üzere tüm testler için.
   2. Tüm test etme donanımları ile klor dioksit tabanlı sterilant başında her test oturumu ve her hayvan arasında temiz.
   3. Test için oda hayvanlar getirmek ve denemeler başlamadan önce 20 dk için odasına ayarlamak izin.
   4. Filme başlamak ve hayvan grid test başlamak için araştırmacı uzak karşı karşıya kılavuz, ortasına yerleştirin.
   5. Hayvan video olmak yukarıda iken bu serbestçe 3 dakikadır çalıştırmak izin verir.
   6. Ne zaman 3 dk. süre sona erdi filme durdurmak ve hayvan ev onun kafes dönmek. Tam olarak test etmeden önce yüzeyleri kurutmak için dikkat çekici bir klor dioksit tabanlı sterilant, kılavuzla temiz. Her hayvan 1 test x her oturum için.
2. Merdiven test
   Not: Merdiven testi şirket içinde inşa edilmiş ve iki akrilik yan duvarlar, her 1 m uzunluğunda, 3 mm çap basamakları (Şekil 2) 2 cm aralıklarla aralıklı bağlı oluşur. Hayvanlar bir hafta resmi test başlamadan önce merdiven eğitim gerektirir. Eğitim ve test protokolü arasında hiçbir fark yoktur. Not eğitim filme gerek yok.
   1. BVAS ile kullanılacak duvarın arkasında siyah poster panosu merdivenle kapak ve basamakları, start ve finiş hatları beyaz fareler ile bir kontrast oluşturmak için parlak bant ile düzeyini betimlemek.
   2. Hayvanlar 2 test her hafta hafta sonraki hesaplamalarda kullanmak için bir temel puan oluşturmak için çalışmaya başlamadan önce de dahil olmak üzere tüm testler için.
   3. Tüm test etme donanımları ile klor dioksit tabanlı sterilant başında her test oturumu ve her hayvan arasında temiz.
   4. Test için oda hayvanlar getirmek ve denemeler başlamadan önce 20 dk için odasına ayarlamak izin.
   5. Hayvan, merdiven test etmeden önce temiz geçici bir kafese koyun.
      Not: Geçici bir kafes hayvanın eve kafes merdivenin sonunda kullanılan hayvan tutmak için kısa vadeli bir kafes var. Hiçbir yaş çalışmada kullanılan tüm hayvanlar gibi önyargı aynı yaş ve aynı dönem içinde sınaması tamamlandı vardır. Burada kullanılan cerrahi almadım bir saf hayvan denetimdir.
   6. Merdiven aparatı kadar yayılma iki kafesleri ayarla; başlangıç kafes temiz bir kafes ve sonunda kafes hayvanın yaşam kafesi, Çalıştır tamamlamak için bir teşvik.
   7. Merdiven uzunluğu üzerine merkezli bir tripod üzerinde kamera yerleştirin. Merdiven basamakları yükseklikte objektiftir kameranın tripod uzatmak. Bu kayma algılama algoritması BVAS kod için önemli olduğundan basamakları lens ile tam olarak uyumlu kamera konumlandırın.
   8. Video kaydı başlatın ve merdivenin ilk basamak açık onların paws tutarak koşmak başlamak fare izin. Hayvan yardımsız merdiven taşımak izin verir.
   9. Hayvan başlangıç satırından filme süre vasıl onların kendi adım bitiş çizgisine taşımak izin verir. Video kaydı sona ve hayvan çalışma tamamlandıktan sonra hayvan merdivenden kaldırın.
   10. Hayvan arkasını döner veya kalıntıları için 20 durgun son video kaydı s. ve hayvan Çalıştır başarısız olursa hayvan merdivenden kaldırın Çalıştır başarısız bir çalışma düşünün. Ön-cerrahi temel test sırasında kaydedilen en yavaş zaman eşdeğeri olan bir ceza puanı başarısız ishal için atayın.
   11. Her hayvan gün test başına 5 ishal tamamlar emin olmak ve bir 1 dk dinlenme süresi her deneme arasında onlara.
       Not: Bu çalışmada, hayvanlar edildi test 2 x 8 hafta boyunca haftada. Ancak, süre araştırmacı takdirine kalmış olur.

2. dosya depolama ve adlandırma

Not: BVAS özel olarak atanmış video dosya ve klasör böylece videoları olabilir güvenilir bir şekilde ayrıştırıldı ve düzgün analiz adlandırma kuralları kullanır. Farklı adlandırma kurallarına Şu anda desteklenmiyor. Bir test oturumu tamamlanmasından sonra video dosyasını bir varsayılan adla varsayılan konumda kaydedilir.

1. Bireysel video adlandırma
   1. Her video videoları test tüm kılavuz için hayvanın tayin ile ad.
   2. Oturum her hayvan için test başına 5 merdiven videoları toplamak. Tüm beş videoları seçin ve ilk video, hayvanın atama kullanarak yeniden adlandırın. Örneğin, hayvanın adı "C1NS" ise, dosyaların adlandırıldığı "C1NS (1)", "C1NS (2)", "C1NS (3)", vb
2. Depolama klasörü adlandırma
   1. Şimdi her hayvan sonra adlı video ve dosyaları kendi depolama klasörüne yerleştirin. Aşağıdaki kuralını kullanarak bu klasörü adlandırın: "TestingWeek_TestMode_MM_DD_YY".
      Not: Örneğin bu klasör kılavuz videoları ilk haftası tutar ve 1 Ocak çekildi,^st, 2018, holding bu videolar "Week1_GridTest_01_01_18" adlı klasör.
   2. Bu özel olarak adlandırılmış klasör bu deney ayarla daha büyük çalışma ait göstermek başka bir klasöre yerleştirin.
      Not: Klasör ağacı sistemi çalışmaları tutmak için hiçbir adlandırma gereksinimleri vardır ve modları test organize. Tek klasör sistem seçer adım 2.2.1 adlı videolar tutan klasörüdür.
3. Elektronik tablo dosyası oluşturma
   1. Dış bir elektronik tablo programı kullanmanız (bkz. Tablo malzemeler), her çalışma ve test modu için verilerini depolamak için yeni bir boş elektronik tablo dosyası oluşturun.
      Not: Bu dosyanın hiçbir adlandırma veya depolama yer gereksinimleri vardır. Her çalışma sistemi, bir kılavuz sınama ve bir merdiven testleri için kullanılmak üzere iki elektronik tablo dosyalarını gerektirir. Bu dosyalar şu an için boş bırakın.
   2. BVAS çalışırken bu elektronik tablo dosyaları herhangi bir bilgisayarda açık olmayan emin olun.
      Not: BVAS zaten açık olan bir elektronik tablo dosyasını açmaya çalışırsa, bu hatayla sonuçlanır.

3. sistem yükleme

Not: BVAS inşa edilmiş ve PC işletim sistemleri ve leverages çalışma zamanı bileşenleri basit ve kullanıma hazır yazılım kodlama test. Diğer sistem yapılandırması şu anda desteklenmez.

1. Son BVAS sürümünü yüklemeden
   1. Koşmak belgili tanımlık installer etiketli Installer simgesini çift tıklatarak 'BVASX. XXinstaller'. "X.XX" geçerli sürüm numarasını, şu anda 'BVAS3.30installer'.
      Not: Bu açık kaynak yazılımdır. Yazarın en son sürüm için başvurun.
   2. İzlemek üstünde-perde BVAS yüklemek için yönergeler.
      Not: Sistem yazılımının doğru sürümünü için yükleyici kontrol eder (Örn., MATLAB çalışma zamanı) ve o-ecek install belgili tanımlık bilgisayar yazılımı Internet'ten bulunamazsa,.
   3. Bir kez installed, tıklatarak programı başlatın 'BVAS.exe' dosyası.

4. sistem kullanımı

1. Program açma
   1. Aşağıdaki seçenekleri sağlayan BVAS ana menüyü getirmek için BVAS program simgesini çift tıklayın: 'Kılavuz analiz', 'Merdiven analiz', 'Merdiven bir daha gözden geçirme' veya 'çık'.
      Not: 'E-posta ayarları' (Şekil 3A) etiketli sol üst köşede yer alan bir açılan menü da vardır.
2. E-posta ayarları
   1. 'E-posta ayarları' açılır menüsünde'i tıklatın ve ilk 'Değiştir e-posta hedef' seçin.
   2. Analiz güncellemeleri almak ve 'Tamam' ı seçin için bir tercih edilen e-posta adresi girin. Şu anda kayıtlı e-posta değil değişmek için ' iptal' seçin.
   3. Şu anda sistemde kayıtlı e-posta sınama e-posta göndermek için 'Test e-posta gönder' düğmesini tıklatın. Yakın 'e-posta gönderdi!' testin tamamlanması belirten penceresi açılır.
3. Açık alan Grid Test Analizi
   1. 'Kılavuz analiz' üst menü ekranından seçin.
   2. 'Tek Video/bütün oturum/Arsa veri' etiketli iki durumlu düğme test oturumu videoları bir dizi analiz tamamlamak için tüm seans görüntülediğinden emin olun.
   3. Video analiz etmek için dosyayı bulmak için dosya sistemine göz için üst giriş kutusunun yanındaki '...' düğmesini kullanmak. 2.2.1. adımda açıklanan tarzda etiketli klasörü seçin.
   4. Kullanmak... hangi verileri depolamak elektronik tablo dosyasını seçmek için dosya sistemine göz alt giriş kutusunun yanındaki düğmeyi.
      Not: Bu gibi bir elektronik tablo dosyasına veri çıktısı almak, her video için tam yolu verilerini bir veri dosyasında (.mat) adım 4.3.3 seçilen videolar tutar aynı dizinde depolanır.
   5. 4.3.2. adımda belirtilen iki durumlu düğme 'Tek Videoiçin ' tek bir video analizine tamamlamak için ayarlandığından emin olun.
   6. Kullanmak... dosya sistemi analiz için video dosyasını bulmak için göz atmak için üst giriş kutusunun yanındaki düğmeyi.
   7. Kullanmak... tek video analiz veri dosyasını (.mat) kaydetmek için bir dizin seçmek için dosya sistemine göz alt giriş kutusunun yanındaki düğmeyi.
      Not: Sonra hayvan adlı video sonra veri dosyası yeniden adlandırılır.
   8. 4.3.2. adımda belirtilen geçiş 'Çıktı verilerini' seçin. daha önce analiz kılavuz video verileri çıkış için. Bu çizilen veri örnekleri Şekil 1B ve 1 Cgösterilir.
   9. Kullanmak... bir daha önce oluşturulmuş kılavuz video veri dosyası seçmek için dosya sistemine göz üst giriş kutusunun yanındaki düğmeyi. Seçin 'Git!' arsa ve veri şekil oluşturmak için.
      Not: Bu işlev ayrıca adlı bir metin dosyası oluşturur aynı ve hayvan vardır veri dosyasıyla aynı dizinde bulunduğu run veri içinde.
   10. Bir kez her iki gerekli dosyaların bulunduğu olmuştur, seçin 'Git!' video analiz başlamak için. Not üst menü 'geri' düğmesini yeniden ve 'çık' düğmesini program tamamen kapanacak. İzleme algoritma (rakamlar 3 c ve 3D) görsel bir temsilini göstermek için 'Ekran hata ayıklama' Değiştir seçin.
   11. Seçin 'Git!' analiz işlemini başlatmak için. Her video inceleme ekran görüntülerini inceleyin. Beşten fazla videolar 'sonraki' ve 'önceki' sayfa düğmelerini kullanın.
   12. Bir Manuel seçim menüsü getirmek için yeşil çizgi veya yeşil hat test alanı çevresinde doğru meydanında olmak görünmüyor "Düzenle" düğmesini seçin. Köşeleri düzenlemek için 'Köşeleri Düzenle' düğmesini seçin.
       Not: 'Sonraki kare' düğmesini söz konusu videonun sonraki kareye temsilcisi resim değişir. Otomatik olarak verilen Çerçeve tıkalı ya da odak dışı 'Sonraki kare' düğmesini seçin.
   13. Seçim süreci tamamlamak için sınama alanı seçin ve 'Enter' tuşuna basın temsilcisi görüntü sağa yönergelere bakın.
       Not: Seçilen yeşil çizgiler şimdi temsilcisi görüntüde gösterilecek.
   14. ' Seçimi Kaydet ve gözden geçiren ekranına dönmek içinyapılan' seçin.
   15. Her video için kılavuz alanında doğru seçildikten sonra tam çözümleme işlemini başlatmak için merkezi 'bitti' düğmesini seçin. Çalıştırılacak programın izin ve tamamlandıktan sonra bir başarı ileti kutusu gösterilir.
       Not: Bir oturum videoları tam analizi bazı zaman, hayvan başına yaklaşık 10 dakika sürebilir.
4. Merdiven test Analizi
   Not: İlk merdiven test analizi için protokol özetlenen adımları 4.3.10–4.3.15 iletişim kuralı için çok benzer. Bu adımlar önce dikkate değer farklılıklar şunlardır:
   1. 'Merdiven analiz' merdiven analiz menüsünü açmak için üst menüden seçin.
   2. İki seçenek Değiştir, 'Tek Video' ve 'Tüm seans' (Şekil 3B) görüntüleyin.
   3. 'Tüm seans', üst giriş... ile merdiven videoları adlı klasörü seçmek için düğme seçin ile bir klasör daha sonra gözden geçirmek için merdiven videolardan verilerle birlikte kaydetmek için bir dizin seçmek için adım 2.2.1.Select alt düğmesi.
   4. 'Tek Video' seçiliyse, select tek bir video dosyası ile üst... düğmesi ve bir yerde adım 4.4.3 ile aynıdır.
   5. Seçin 'Git!' analiz işlemini başlatmak ve merdiven testi alan İnceleme ekran yukarı getirmek.
   6. Adımları 4.3.10–4.3.15 merdiven kılavuz gelince için aynı şekilde izleyin. Çalıştırılacak programın izin ve tamamlandıktan sonra bir başarı ileti kutusu gösterilir.
      Not: bir şey çözümleme sırasında sorun çıkarsa, 4.2.2 adımda girilen e-posta adresine bir e-posta gönderilir. Her türlü Analiz tamamlandığında, bir tamamlama e-posta aynı e-posta adresine gönderilir.
5. Merdiven görüntü İnceleme
   Not: Daha önce gözden geçirmek için merdiven videoları herhangi bir başarısızlık onaylamak ve paket fişi pençe analiz aşağıdaki protokoldür. Not elektronik tablo dosyalarını bir merdiven geçiş için 'Merdiven görüntü İnceleme' (adımları 4.5.1–4.5.5) tamamlanıncaya kadar görüntülemek için oluşturulmaz.
   1. Üst menüden 'Merdiven görüntü İnceleme'. Bu merdiven İnceleme Dosya Seç ekranında getiriyor.
   2. Üst seçin veri dosyalarının klasör seçmek için düğme.
      Not: Dosyaları adım 4.4.2 seçilen konuma kaydedilir ve aşağıdaki biçimde adlandırılır: "M1_D1_Y1 merdiven Video oturum HH_MM M2_D2_YYYY". M1, D1 ve Y1 analiz ediliyor oturum tarih vardır. Eğer sadece tek bir video analiz edildi "Video oturum merdiven" "Tek Video Analizi" okuyacak. HH_MM ve M2_D2_YYYY bir daha gözden geçirme oturumun başlatıldığı tarih ve saati vardır.
   3. Alt çalışma için oluşturulan elektronik tablo dosyasını seçmek için seçin.
   4. Seçin 'Git!' el ile inceleme işlemini başlatmak için.
   5. Otomatik olarak açılan merdiven veri gözden geçiren menüsünü görüntüleyin. Bir hata algılanırsa, 'Sonraki kare' ve 'Son çerçeve' düğmeleri herhangi bir ardışık kontrol etmek için çerçeveler varsa kaydedildi.
   6. Farenin ne ayak kaydı göstermek için slip iki durumlu kullanmaktadır. İki durumlu bir yanlış algılama olduğunu 'No Slipüzerinde ' pozitif bırakın. ' Sonraki algılama (Şekil 2A) devam etmek için,Kaydet/devam' ı tıklayın.
   7. Başarısızlık durumunda, geçişi (nerede sıçan çalışma zamanında tamamlamak başarısız) (nerede sıçan çalışma sırasında döndü) ters veya durgunluk nedeniyle başarısız olup belirtmek için kullanın.
   8. ' Sonraki algılama için devam etmek için,Kaydet/devam' ı tıklayın. Son algılamayı ' analizi tamamlamak ve daha önce seçilen elektronik tablo dosyasına veri kaydetmek için,Kaydet/devam' ı tıklayın. Tamamlama bildirimi görevden.
      Not: İnceleme tamamlandıktan sonra gözden geçirildi klasörü yeniden adlandırılır "Gözden M1_D1_Y1 merdiven Video oturum HH_MM M2_D2_YYYY".

5. çıkış veri analizi

1. Kılavuz elektronik tablo dosyası
   1. Her kılavuz video elektronik tablo dosyasından oluşturulan veri bulun.
      Not: Sütunlar için hemen aşağıdaki gibi bırakılır: hayvan adı, tarih testi, çalışma numarası, seyahat, toplam zaman durdu, maksimum hız elde, hemen döner, sola döner ortalama toplam uzunluğu ve kılavuz çizgisi hafta geçer (Şekil 1D).
   2. Bu ölçümler brüt motor performansını ölçmek ve hayvanlar ve zaman puan arasında karşılaştırma araziler oluşturmak için kullanın.
2. Merdiven elektronik tablo dosyası
   1. Oluşturulan veri hatasının ardından her merdiven videodan elektronik tablo dosyasındaki bulun ve kayma gözden pençe.
      Not: Sütunlar için hemen aşağıdaki gibi bırakılır: hayvan adı, çalışma numarası 1-5, çalışma numarası haftası, tarihi testi, çalışma türü (başarılı veya başarısız), çalışma zamanı başarıları, yüzde tamamlanması için pençe irsaliyeleri her pençe ve hata. Saat sütunu için bir hata boş ve başarısızlık modu sütun ters ya da durgunluk (Şekil 2B) okuyacaktır.
   2. Bu ölçümler iyi motor performansı ölçmek ve hayvanlar ve zaman puan arasında karşılaştırma araziler oluşturmak için kullanın.

Representative Results

Burada sunulan yöntemleri, sonrasında fareler açık alan kılavuz tamamlandı ve merdiven haftada 2 x sınar. Veri BVAS kullanarak hem de el ile durdurma saati olan analiz edildi tarafından eğitilmiş ve acemi yorumcular. Sunulan çiğ haftalık puanları bir tek sigara implante kontrol hayvandan ortalama bir 8 haftalık çalışma üzerinde hafta "0" temel sınama kaynakçalara sonuçlarıdır. Bu bir dinlenme hafta ameliyat hayvanlar için olduğu gibi Hayır 1 hafta boyunca test olduğunu unutmayın. Açık alan kılavuz test 1 olduğundan x günde, merdiven olduğunu günlük, 5 x test ve haftada iki gün test vardır, aynı 8 haftalık süre içinde belgili tanımlık merdiven sınav için 80 denemeler ise açık alan kılavuz için 16 denemelerin bir örnek 's.

BVAS vs el ile analiz:
BVAS sisteminin tutarlılığını doğrulamak ve el ile analiz karşı doğrulamak için kılavuz çizgileri geçti ve zaman geçiş merdiven için sonuçları üç uzman gözden geçiren kişilerin el ile sonuçları karşılaştırıldığında (n = 3) bir "altın standart" olarak Acemi kullanıcılar (n = 7) Ayrıca veri her iki el ile gözden geçirilmiş ve BVAS kullanarak. Doğrulama için her gözden geçiren deneyler de bir gün bir hayvan için muayene (kılavuz test = bir video/deneme; test merdiven beş bağımsız denemelerin =). Açık alan kılavuz testi için sonuçları uzman yorumcular daha acemi yorumcular daha tutarlı olduğunu gösterdi (0 karşı 17,1, varyansını varyansını bir sırasıyla), ama BVAS kullanırken, acemi ve uzman kullanıcılar (sıfır varyansını vardı Şekil 4 A). aynı şekilde, merdiven testi için sonuçları uzman yorumcular daha acemi yorumcular daha tutarlı olduğunu gösterdi (~3.5x daha büyük: 0.120 karşı 0.414, varyansını varyansını bir sırasıyla), BVAS kullanırken, ama tekrar sıfır varyansını uzman ve acemi kullanıcılar (Şekil 4B).

Bu nedenle, test nerede mümkün, açık alan kılavuz ve merdiven davranış ölçütlerini aynı uzman kullanıcı tarafından el ile sayısal ve BVAS kullanılarak oluşturulan sonuçları karşılaştırılır. Burada, deneylerin sonuçlarını süre boyunca tüm dahil hayvanlardan değerlendirildi. Tüm hata bir standart hata ortalamaya (SEM) Aksi takdirde rapor sürece bildirilir. İki yöntem arasındaki fark 0,64 ± 0.06 sn merdiven test için Ortalama ve kılavuz test için 3.56 ± 0,53 satırları arasında değişiyordu. İki yöntem arasındaki açık alan kılavuz test 8 hafta boyunca için fark ortalama 11.13 ± %3.03 oldu. İki yöntem arasındaki 8 hafta boyunca merdiven test için fark ortalama 9,05 ± %1.07 oldu. İki yöntem arasındaki yüzde fark denklem 1hesaplanır.

Denklem 1:

Not Ayrıca merdiven için test zamanlama, el ile veri toplama sadece 1'e kesin (s zaman tutmak için kullanılan bir aygıttan göre değişebilir), BVAS gözden video kare hızı ters kesin olmakla birlikte. Örneğin, saniyede 15 kare video filme BVAS veri için bir saniyenin 1/15^inci kesin olur.

Açık alan kılavuz testi:
Daha önce takip protokolleri^12,13yayınlandı, hayvanlar özgürce brüt motor işlevlerine ölçmek ve davranış stres için 3 dakika için bir açık alan kılavuz test çalışmasına izin verildi. Test sırasında kaydedilen video maksimum hız, toplam uzunluğu, kılavuz çizgileri geçti sayısını ve doğru döner hayvan (Şekil 5) tarafından elde yüzdesi için ham puanları ölçmek için BVAS kullanarak analiz edildi. Bu veriler sadece bir hayvan temsilcisi olmakla birlikte, eğilimleri görüldü artan maksimum hız elde, çalışma boyunca artan toplam mesafe seyahat ve kılavuz çizgileri artan sayıda geçti. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, birbirleriyle karşılaştırıldığında toplam mesafe seyahat ve güçlü bir pozitif korelasyon geçti toplam kılavuz çizgileri vardı. BVAS kılavuz çizgisi miktar için el ile miktar karşılaştırarak benzer sonuçları (Şekil 5C) saptandı. Bu belirli hayvan için doğru döner yüzdesi % 40 ve % 50 (Şekil 5D) arasında büyük ölçüde süpürdü. Not, kat edilen toplam mesafeyi, maksimum hız ve dönüş yönü ölçülerini el ile sayısal ve otomatik BVAS programın başka bir ek özelliği temsil koyamadık.

Merdiven testi:
Daha önce bildirilen^4,14olarak, merdiven test koordine kavramak ve ince motor işlevleri ölçmek için tamamlandı. Test sırasında kaydedilen video çapraz için zaman ve pençe paket fişi (Şekil 6) sayısı için ham puanları ölçmek için BVAS kullanarak analiz edildi. Bu hayvan, 4 hafta civarında başlangıç saati artış ardından merdiven, çapraz için zaman içinde azalan bir eğilim vardı. BVAS için el ile miktar karşılaştırma geçiş zaman miktar karşılaştırılabilir sonuçları (Şekil 6A) saptandı. Sunulan hayvan cerrahi olmayan bir kontrol oldu gibi pençe makbuzları seyrek ve sol ve sağ pençe (Şekil 6B) arasında bir sayı karşılaştırılabilir.

Resim 1 : Açık alan kılavuz test sonuçları örneği. Davranışsal test 1 m² açık alan arka plan siyah ve pembe kılavuz çizgileri ile test (A) Bu panel gösterir. (B) Bu bir komplo çalıştırmak tek bir hayvanın 3-dak kılavuzunun bir örnektir. Bu hayvan kılavuzunun bir devre yaptı ve sonra çoğunlukla zaman geri kalanı için sabit kaldı. Kırmızı O'lar ve X'ler nerede çevirmek algılama algoritması bir sol (O) algılanan veya bir hak (X) açmak göstermek. (C) Bu bir komplo çalıştırmak tek bir hayvanın 3-dak kılavuzunun ikinci bir örnektir. Bu hayvan tüm 3-dak test döneme ait son derece aktif. Kırmızı O'lar ve X'ler nerede çevirmek algılama algoritması bir sol (O) algılanan veya bir hak (X) açmak göstermek. (D) bu paneller B ve Cgörülen iki çalışması için veri dosyasındaki çıktıyı bir örnektir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Resim 2 : Örnek bir merdiven veri gözden geçiren ekranın. (A) Bu panel merdiven veri inceleme ekran, merdiven test set-up gösteren bir ekran görüntüsü ile tam gösterir. Nereye Kullanıcı algılanan fişleri ve hataları onaylayacaktır ekranıdır. Bu örnek bir olumlu algılanan sağ ön pençe kayma gösterir. (B) bu merdiven çalıştırmak için veri dosyasındaki çıktısı örneği panelinde Amuayene. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 3 : Örnek BVAS analiz ekranlarının. (A) Bu panel BVAS üst menü gösterir. Dört yönlü düğmenin altında ve sol üst köşesinde E-posta ayarları açılır menüde unutmayın. (B) Bu, bir dosya seçim filtresi, bu durumda merdiven video analiz için örnektir. (C) Bu bir kılavuz test video için bir hata ayıklama analiz Görüntüleyici bir örnektir. Bu bir kılavuz test çözümleme sırasında algılama algoritması gösterir. (D) Bu panel bir merdiven test için bir hata ayıklama analiz görüntüleyicinin video gösterilmektedir. Bu bir merdiven test çözümleme sırasında algılama algoritması gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 4 : Uzman ve acemi sonuçları test örneği. Bu paneller bir el ve bir BVAS sonuçlarını uzman göstermek ve (Aiçin) test acemi kılavuz çizgileri sayısı çarpı işareti açık alan kılavuz test ve (B) merdiven testinden geçmek için tam zamanı. Her iki test sonuçları BVAS kullanarak Kullanıcı uzmanlığı ne olursa olsun sıfır varyans sonuçlandı iken uzman kullanıcılar acemi kullanıcılar el ile analizi için daha düşük bir farkı olduğunu göstermiştir. Standart sapma bildirilmektedir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 5 : Temsilcisi alanı kılavuz test sonuçları açın. Bu paneller temsilcisi açık alan kılavuz test sonuçları(a)için bir sigara implante denetim hayvan için elde maksimum hız, kat edilen, (B) toplam mesafeyi (C) kılavuz çizgileri toplam sayısı çarpı işareti ve (D) gösterir doğru döner hayvan tarafından yapılan yüzdesi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 6 : Temsilcisi merdiven test sonuçlarını. Bu paneller temsilcisi merdiven test sonuçları bir sigara implante denetim hayvan için (Aiçin) gösterir merdiven ve (B) numarası, sağ - ve sol-açık-pençe makbuzları geçmeye zamanı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Discussion

En kritik güçlü bir analizi sağlamak için protokol tutarlı filme bir bölümüdür. Videoları doğru konumda Protokolü'nün ilk bölümünde açıklandığı gibi iyi aydınlatılmış ve filme ise, sistem hassas bir analiz yapmak mümkün olacak. Herhangi bir görüntü işleme sorun ile ön işleme içinde yapılan çalışmaları daha doğru ve basit post-processing yapacaktır. Bu nedenle, test sırasında cihazları ve hayvanların iyi aydınlatılmış ve herhangi bir gölge veya diğer hareket çerçeve içinde minimumda tutulur emin BVAS daha yüksek bir doğruluk düzeyinde çalışabilir anlamına gelecektir.

Burada sunulan Protokolü verimli ve tekrarlanarak brüt ve ince motor işlevleri kemirgenler yolu ile açık bir test sonuçlarını analiz etmek için kullanılabilir alanı kılavuz ve bir merdiven test. Ayrıca, herhangi bir kullanıcı girişi veri analizi büyük ölçüde kendi kendini işleyen bir bilgisayar tarafından tamamlandı olarak insan hatası veya analiz süreci içinde önyargı olasılığını azaltır. Bu özelliğinden dolayı BVAS sistem doğruluğu aynı düzeyi ile uzman ve acemi kullanıcılar tarafından kullanılabilir. BVAS programın kendini kontrol, uygulanması kolay ve ucuz kullanmak. Ayrıca, kodu bir araştırmacı bireysel ihtiyaçlarına uygun şekilde uyarlanabilir. Örneğin, açık alan kılavuz kod ölçümleri elde, maksimum hız, toplam mesafe de dahil olmak üzere çeşitli analiz etmek için kullanılabilir ve sol ve sağ sayısı döner ve büyük olasılıkla kolayca su labirent içindeki izleme için değiştirilmiş olabilir veya yüzme t zorla sor. Ek değişiklikler kodu değişen odası aydınlatma, kılavuz ve merdiven çizgi rengi farklılıkları ve hayvan renk farklılıkları hesaba yapılabilir. Test cihazları ve burada sunulan BVAS kod sıçan çalışmalar bunların kullanımı için tasarlanmış olsa da, her ne kadar bu bugüne kadar doğrulanmadı ya yukarı veya aşağı çeşitli büyüklükteki hayvanlarla kullanılmak üzere ölçeklenebilir ki bekliyoruz.

Tüm davranış test ve veri analizi ile gibi çalışma ve sonraki analizlerin boyunca mümkün olduğu kadar tutarlılığı korumak önemlidir. Sunulan BVAS büyük ölçüde insan giriş veri analizi için herhangi bir güven azaltmakla birlikte, insan farkı hayvanlarla çalışma ve işleme yordamları¹⁵araştırmacı ile oyuna gelebilir. Ayrıca, test konumu¹⁶ veya konut ve yetiştirme koşulları¹⁷ değişiklikler de sonuçları etkileyebilir. BVAS-ebilmek var olmak güncelleştirmek için ışık ve kamera açısı için süre kokuyor, personel ya da diyet gibi faktörler sadece için çalışma saatinde muhasebesi. Bu nedenle, araştırmacılar olarak tutarlı kalmasını hayvan test ve koşullar konut, personel ve diğerleri arasında analitik yöntemleri test dikkatli olmalısınız.

BVAS onun bileşik algılama sistemi nedeniyle romandır. Her kare video ikili maskeleri tüm çerçeve içinde sıçan aramak için kalibre oluşturmak için birden çok resim filtreleri geçişi sağlanır. Her olası fare şekil sonra onun sıçan olma olasılığı üstünde belgili tanımlık sistem tarafından derecelendirilmiştir. Bu derece boyutu, şekli tespit filtreleri ve son görüldüğü yer ve önceki yörünge üzerinde temel hayvan tahmin edilen konumunu faktörler. Bu gölgeler göre ortaya çıkan en sorunları üstesinden güçlü bir hayvan algılama için yapar ve aydınlatma değiştirir. Mevcut piyasada bulunan hayvan izleme sistemleri, aksine bu yöntem does değil istemek daha görünür hale getirmek için hayvan için herhangi bir değişiklik ve tek standart vitesli webcam video kaydı için kullanır. BVAS sistem de bir yüzdelik tüm ölçümleri objektif videolardan ölçülür çünkü geleneksel el ile quantified davranış testleri üzerinde gelişmedir. Ne oluşturan bir pençe irsaliyesini veya kılavuz çizgi çapraz araştırmacı karar verir gibi bir insan quantified davranışsal çalışma doğada bazı öznellik olacak.

Sistem sonuna kadar yeteneklerini çalışmak için biraz özel bir kurulum gerektirir. O aparatı değişimler sisteme adapte mümkün olmakla birlikte, şu anda bazı akıcılık içinde kod düzenlemek için kodlama bilgisayar gerekir. Hata fark çünkü e-postaları bir tam hata bilgileri okuma dahil bazı kodlama akıcılık ile sorun giderme kolay yapılır. Sisteme beslenen videoları ideal çözünürlük veya çerçeve oranı (1080 p, 15 kare/sn) yoksa, Kullanıcı uyarı üzerinden bir uyarı iletisi gerçekleştirilir. Bu değişiklik sistem doğruluğunu etkileyecek, ama hala daha düşük çözünürlük videoları çalıştırabilirsiniz. Herhangi bir ışık veya çözümleme sırasında bir hata neden gölge sorunlar Kullanıcı tarafından girilen e-posta gönderilen dinamik hata iletisine götürecek. Kullanıcı daha sonra ne sorunu ortaya çıktığında anlamak için kare kare analizi izlemek için hata ayıklama Görüntüleyicisi'ni kullanabilirsiniz. Hata iletisi ayrıca bir hata içerir rapor, kodlama bir sorun olursa, sade bir şekilde saptanabilir.

Gelecekte, BVAS sistem-ebilmek muktedir daha fazla yazılım kodlama üzerinden sözdizimi herhangi bir bilgisi olmadan adapte edilebilir. Bir izleme ek seçenekler menüsünden Kullanıcı sade bir şekilde ve uygun hayvan ve kılavuz çizgilerinin rengini seçmek izin verebilir. İzleme merdiven testi de bir cascade nesne dedektörü kodu ve merdiven test ve aparatı filme eşlik edecek daha iyi bir merdiven aydınlatma teçhizat mümkün ilavesi ile doğruluğu artacaktır. Bu nedenle, biz burada açıklanan BVAS sistem kolayca hastalık ve yaralanma modelleri geniş bir yelpazede kapsayan davranışsal ve motor fonksiyon görevleri bir dizi içine uygulanması bekliyoruz.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Sprague Dawley rats, male, 201-225 g	Charles River	CD
Webcam HD Pro c920	Logitec	960-000764
Excel	Microsoft	N/A
Matalb 2017a, Computer Vision System Toolbox	Mathworks	N/A
Open field grid test	Made in-house at Case Western Reserve University	N/A
Ladder test	Made in-house at Case Western Reserve University	N/A