Summary
وصف هنا هو النظام التجريبي الألى الجديد الذي يقدم بديلا للاختبار ثلاثه غرف ويحل أيضا العديد من المحاذير. هذا النظام يوفر العديد من المعلمات السلوكية التي تمكن تحليل دقيق لديناميكيات القوارض السلوكية الصغيرة خلال التفضيل الاجتماعي واختبارات تفضيل الجدة الاجتماعية.
Abstract
استكشاف أليات العصبية للسلوك الاجتماعي يتطلب اختبارات سلوكيه يمكن تطبيقها علي النماذج الحيوانية بطريقه غير متحيزة ومستقله بشكل مراقب. ومنذ بداية الفيه ، استخدم اختبار الغرف الثلاثة علي نطاق واسع كنموذج معياري لتقييم القدرة الاجتماعية (التفضيل المجتمعي) وتفضيل الحداثة الاجتماعية في القوارض الصغيرة. ومع ذلك ، فان هذا الاختبار يعاني من قيود متعددة ، بما في ذلك اعتماده علي الملاحة المكانية وإهمال الديناميكيات السلوكية. عرض والتحقق من صحة هنا هو النظام التجريبي الجديد الذي يقدم بديلا للاختبار ثلاث غرف ، في حين أيضا حل بعض المحاذير لها. ويتطلب النظام جهازا تجريبيا بسيطا وميسور التكلفة ونظام تحليل مفتوح المصدر متاحا للعموم ، يقيس ويحلل تلقائيا بارامترات سلوكيه متعددة علي المستويات الفردية والسكانية. فانه يسمح تحليل مفصل لديناميكيات السلوكية من القوارض الصغيرة خلال اي اختبار التمييز الاجتماعي. ونحن نظهر كفاءه النظام في تحليل ديناميات السلوك الاجتماعي خلال التفضيل الاجتماعي واختبارات تفضيل الجدة الاجتماعية كما يؤديها الفئران الذكور الكبار والجرذان. وعلاوة علي ذلك ، فاننا نتحقق من قدره النظام علي الكشف عن الديناميكيات المعدلة للسلوك الاجتماعي في القوارض بعد التلاعب مثل التشذيب المخفوق. التالي ، يسمح النظام باجراء تحقيق دقيق في السلوك الاجتماعي والديناميكيات في نماذج القوارض الصغيرة ويدعم مقارنات أكثر دقه بين السلالات والظروف والعلاجات.
Introduction
الكشف عن أليات البيولوجية الكامنة وراء اضطرابات النمو العصبي (NDDs) هي واحده من التحديات الرئيسية في مجال علوم الأعصاب1. ويتطلب التصدي لهذا التحدي النماذج السلوكية والنظم التجريبية التي تجسد سلوك القوارض بطريقه قياسيه وغير متحيزة. دراسة مؤثره نشرت قبل أكثر من عقد من الزمان من قبل موي والزملاء2 قدم اختبار ثلاث غرف. ومنذ ذلك الحين ، وقد تم استخدام هذا الاختبار علي نطاق واسع للتحقيق في السلوك الاجتماعي في نماذج القوارض من NDDs. يقيم هذا اختبار اثنان نزعه فطريه قوارض: 1) ان يبقي في القرب من محفز اجتماعيه علي شيء ([سوبيليتي], أيضا يوصف تفضيل اجتماعيه [[سب]), و 2) ان يفضل القرب من جديده [سسل غايشن] علي مالوفه واحده (اجتماعيه جده أفضليه [[سنب])3,4. واقترحت عده دراسات لاحقه أساليب التحليل الألى للاختبار الثلاثي الدوائر باستخدام الطرق المحوسبة5،6.
ولا يزال هذا الاختبار يعاني من عده محاذير. أولا ، فانه يدرس أساسا تفضيل المكان الاجتماعي بدلا من الدافع للموضوع للتفاعل مباشره مع التحفيز الاجتماعي ، علي الرغم من ان بعض المجموعات أيضا قياس التحقيق حاسة الشم (استنشاق) الوقت ، اما يدويا7 أو باستخدام النظم المحوسبة التجارية8،9،10. ثانيا ، يستخدم اختبار الغرف الثلاثة في الغالب لقياس إجمالي الوقت الذي يقضيه الموضوع في كل غرفه ، ويهمل الديناميات السلوكية. أخيرا, يعتمد هو علي فقط واحده جانب من التصرف اجتماعيه, اي يكون الوقت ينفق بالموضوع في كل غرفه (أو يشم وقت, ان يقاس).
هنا نقدم رواية ونظام تجريبي بأسعار معقولة وهذا هو بديل للجهاز ثلاثه غرف. كما انه يسمح بأداء نفس الاختبارات السلوكية مع حل المحاذير المذكورة أعلاه. النظام السلوكي المقدمة تلقائيا ومباشره يقيس سلوك التحقيق من القوارض نحو اثنين من المحفزات. بالاضافه إلى ذلك ، فانه يحلل ديناميات السلوكية بطريقه مستقله عن المراقب. وعلاوة علي ذلك ، يقيس هذا النظام بارامترات سلوكيه متعددة ويحللها علي المستويين الفردي والسكاني ؛ التالي ، فانه يدعم تحليل دقيق للسلوك الاجتماعي وديناميكيتاته خلال كل اختبار. وعلاوة علي ذلك ، فان أعاده التموضع العشوائي للغرف في الزوايا المتقابلة من الحلبة خلال مراحل الاختبار المختلفة تحييد اي اثار للذاكرة المكانية أو التفضيل. ويمكن استخدام هذا النظام أيضا في اختبارات التمييز الأخرى ، مثل التمييز علي نوع الجنس. الجهاز المخصص سهل الإنتاج ، ونظام التحليل متاح للعامة كشفره مفتوحة المصدر ، مما يسمح باستخدامه في اي مختبر. ونحن نظهر قدره هذا النظام لقياس المعلمات متعددة من السلوك الاجتماعي في سلالات القوارض مع ألوان الفراء متميزة خلال التفضيل الاجتماعي والاختبارات تفضيل الجدة الاجتماعية. كما اننا نتحقق من قدره النظام علي الكشف عن الديناميكيات المعدلة للسلوك الاجتماعي في القوارض بعد التلاعب ، مثل التشذيب المخفوق.
برنامج TrackRodent: تمت كتابه ثلاث خوارزميات في MATLAB (2014 2019a) لتتبع الموضوع التجريبي وتفاعلاته مع المحفزات. وقد أودعت جميع الخوارزميات في جيثب ، وجدت في < https://Github.com/shainetser/trackقوارض >. الهدف الرئيسي من جميع الخوارزميات الاربعه هو تتبع ملامح جسم الموضوع للكشف عن اي اتصال مباشر مع مناطق المحفزات.
خوارزميه المستندة إلى الجسم: هذه الخوارزميه لديها ثلاثه إصدارات التي تتعقب ملامح الماوس الظلام غير سلكي علي خلفيه بيضاء (الماوس الأسود) ، والفار الأبيض علي خلفيه داكنه (البيضاء التي تستند إلى) ، أو الفئران البيضاء علي خلفيه داكنه (WhiteRatBodyBased ). واجهه المستخدم الرسوميه (GUI) من البرنامج يتطلب ان مجرب يختار تجربه باستخدام اما الفئران أو الفئران ومن ثم تحديد التعليمات البرمجية الصحيحة. لكل إصدار من الخوارزميه ، هناك نوعان من الرموز الاختيارية: واحد يعرض عمليه التتبع علي الشاشة في حين انه ينفذ التحليل ، والذي لا (التالي ، فانه يعمل بشكل أسرع ويطلق عليه "سريع"). علي سبيل المثال ، أسماء الرموز ذات الصلة للخوارزميه بلاكماوس بوديبومبني: "BlackMouseBodyBased23_7_14" و "BlackMouseBodyBased23_7_14_Fast". لا تظهر جميع الخوارزميات المنتهية ب "fast" التتبع عبر الإنترنت ، ويجب علي المستخدمين حفظ البيانات مباشره إلى ملف النتائج (ملف. mat). تتطلب جميع الخوارزميات المستندة إلى الجسم وضع عتبه واحده ("عتبه منخفضه" في واجهه المستخدم الرسوميه للبرنامج) للكشف عن النص الأساسي للموضوع.
خوارزميه الراس-الاتجاهية القائمة: الخوارزميه الثانية ، التي تتوفر فقط للفئران السوداء ، تستند إلى خوارزميه الجسم ، بالاضافه إلى تحديد اتجاهيه الراس. هذه الخوارزميه بالكشف عن تفاعلات راس الموضوع مع المناطق "المحفزات" ، التالي تجنب الإيجابيات الزائفة التي يمكن ان تنشا من الاتصالات العشوائية للموضوع ' مع هذه المناطق. لهذه الخوارزميه ، يتم تعريف عتبات الكشف اثنين من ملامح الجسم الماوس: عتبه عاليه ، والتي تشمل الذيل أكثر إشراقا من الفئران السوداء ، وعتبه منخفضه ، والتي تشمل الجسم دون ذيل. بعد ذلك ، خوارزميه يناسب الاهليلجي إلى الحدود المكتشفة باستخدام العتبة السفلي ويحدد موقع راس الماوس والذيل (مع عدم التمييز بين الاثنين). ويستند التمييز النهائي بين الذيل والراس علي الحدود التي حددتها العتبة العليا.
خوارزميه الحيوانية السلكية: تهدف الخوارزميه الثالثة إلى تقليل القطع الاثريه الناتجة عن الكابلات (اي الأسلاك الكهربائية أو ألياف البصرية) المتصلة بالحيوانية ، مما يسمح بتحليل سلوك الحيوانية اثناء توصيله بالكابل. هذه الخوارزميه لديها رموز فقط للفئران السوداء والفئران البيضاء. يتطلب رمز الفئران مجرب لتعريف عتبات منخفضه وعاليه ، بينما يتطلب رمز الماوس عتبه منخفضه فقط.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
وقد تمت الموافقة علي جميع الطرق الموصوفة من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام الماشية في جامعه حيفا.
1-الاعداد التجريبي
-
الساحه
- بناء الساحة التجريبية للفئران (الشكل 1ا ، د) عن طريق وضع ابيض أو اسود (اعتمادا علي لون الحيوانية) مربع شبكي (37 سم × 22 سم × 35 سم) في منتصف غرفه الصوتية (60 سم × 65 سم × 80 سم ، مصنوعة من 2 سم الخشب السميك المغلفة في الداخل مع 2 سم رغوة سميكه). للضوء ، وأزاله شريط (2 سم واسعه ، 10 سم تحت سقف الغرفة) من الرغوة حول الغرفة الصوتية (إلى جانب الباب) ، ونعلق شريط LED مع المصابيح الحمراء أو البيضاء الخفيفة. تاكد من ان الضوء هو موحده قدر الإمكان حول الساحة لمنع الانعكاسات.
- بناء الساحة للفئران علي غرار واحد الموصوفة أعلاه للفئران ، مع ابعاد مختلفه تناسب بشكل مناسب حجم الفئران Sprague-Dawley (SD) (الرقم 1G). وضع مربع اسود زجاج شبكي (50 سم × 50 سم × 40 سم) في منتصف الغرفة الصوتية (90 سم × 60 سم × 85 سم ، مصنوعة من 2 سم الخشب السميك المغلفة في الداخل مع 2 سم رغوة سميكه).
-
الدوائر
- للفئران ، وخلق اثنين من الأسود أو الأبيض (اعتمادا علي لون الفراء) الدوائر الثلاثية (12 سم isosceles ، 35 سم ارتفاع ، مع الأرضيات مغلقه) من 6 مم شبكي سميكه. حدد موقعها في اثنين من زوايا المقابلة المحددة عشوائيا من الساحة (الشكل 1ب ، ه). عصا شبكه معدنيه (18 مم × 6 سم ؛ 1 سم × 1 سم الثقوب) في الجزء السفلي من كل غرفه باستخدام الايبوكسي الغراء للسماح التفاعلات المباشرة مع التحفيز من خلال شبكه (الشكل 1ج ، و). وضع علامة علي كل غرفه بطريقه تسمح بالتمييز من الآخرين في الفيديو دون إعطاء أدله علي المواضيع (انظر الشكل 1ب ، ه للحصول علي أمثله).
ملاحظه: وسوف تحتوي كل غرفه في نهاية المطاف علي التحفيز الاجتماعي (الماوس) أو الكائن (لعبه من البلاستيك ، 5 سم × 5 سم × 5 سم ، مع شكل ولون متميز ؛ الشكل 1ج ، انا insets). السماح لرائحة الغراء الايبوكسي تتبخر لمده أسبوع علي الأقل قبل الاستخدام. - بالنسبة للفئران ، 2.5 40 20.5
- للفئران ، وخلق اثنين من الأسود أو الأبيض (اعتمادا علي لون الفراء) الدوائر الثلاثية (12 سم isosceles ، 35 سم ارتفاع ، مع الأرضيات مغلقه) من 6 مم شبكي سميكه. حدد موقعها في اثنين من زوايا المقابلة المحددة عشوائيا من الساحة (الشكل 1ب ، ه). عصا شبكه معدنيه (18 مم × 6 سم ؛ 1 سم × 1 سم الثقوب) في الجزء السفلي من كل غرفه باستخدام الايبوكسي الغراء للسماح التفاعلات المباشرة مع التحفيز من خلال شبكه (الشكل 1ج ، و). وضع علامة علي كل غرفه بطريقه تسمح بالتمييز من الآخرين في الفيديو دون إعطاء أدله علي المواضيع (انظر الشكل 1ب ، ه للحصول علي أمثله).
- وضع كاميرا أحاديه اللون ذات جوده عاليه ، مجهزه عدسه واسعه الزاوية ، في الأعلى من الغرفة الصوتية وتوصيله إلى جهاز كمبيوتر لتمكين رؤية واضحة وتسجيل سلوك الموضوع باستخدام البرمجيات التجارية (انظر جدول المواد للاقتراحات).
2. النموذج السلوكي
ملاحظه: الخطوات 2.1-2.7 تصف النموذج السلوكي للفئران. انظر القسم 2.8 للحصول علي تعليمات محدده تتعلق بالجرذان.
- تاكد من ان أقفاص جميع الكائنات (المواضيع: 2-4 الفئران الذكور العمر الشهر ؛ المحفزات: 21-30 الفئران الاحداث القديمة) تبقي في غرفه تجريبية لمده 1 ساعة علي الأقل قبل البدء في التجربة السلوكية.
- بعد فتره التاقلم ، قم بادراج غرفتين فارغتين في الحلبة عشوائيا في زاويتين متقابلتين. وضع الموضوع في منتصف الساحة لمده 15 دقيقه من التعود. خلال ذلك الوقت ، ووضع المحفزات الاجتماعية اثنين ، كل في غرفه مختلفه تقع خارج الساحة للسكن. وضع كائن (لعبه من البلاستيك ، 5 سم × 5 سم × 5 سم ، مع شكل ولون متميز) في غرفه أخرى.
- لاجراء اختبار التفضيل الاجتماعي (SP) ، أبدا تسجيل الفيديو واستمر في التسجيل حتى نهاية الاختبار.
- أزاله غرفتين فارغه وادراج الكائن علي الفور واحده من المحفزات الاجتماعية ، كل في غرفه متميزة. تحديد هذه الغرف عشوائيا في الزوايا المعاكسة من الساحة التي كانت فارغه اثناء التعود. السماح للموضوع للتفاعل مع المحفزات لمده 5 دقائق من اختبار SP. في نهاية الاختبار ، توقف عن التسجيل.
- بعد اختبار SP ، أزاله الغرف التي تحتوي علي المحفزات من الساحة وترك الموضوع في الساحة فارغه لمده 15 دقيقه. تنظيف الغرف من الخارج مع 10 ٪ مناديل الايثانول.
- لاجراء اختبار تفضيل الجدة الاجتماعية (الوطنية) ، وبدء تسجيل الفيديو وادراج غرفتين في الساحة: واحد يحتوي علي نفس التحفيز الاجتماعي المستخدمة للاختبار SP (التحفيز مالوفه) ، والاخر يحتوي علي التحفيز الاجتماعي الرواية. وضع هذه الغرف عشوائيا في زاويتين متقابلتين من الساحة ، والتاكد من عدم استخدام هذه المواقع للاختبار SP. السماح للموضوع للتفاعل مع المحفزات لمده 5 دقائق من اختبار الاسكتلندي.
- في نهاية الاختبار الاسكتلندي ، ووقف تسجيل الفيديو ، وأزاله الموضوع والغرف من الساحة ، ووضع الموضوع مره أخرى في قفص منزلها. ترك المحفزات في الغرف للتجربة القادمة (مع موضوع آخر) أو اعادتها إلى اقفاصهم المنزلية. تنظيف الساحة والغرف مع المياه الجارية تليها الايثانول 10 ٪ والسماح الجافة.
-
النموذج السلوكي للفئران
- بالنسبة للفئران ، كرر النموذج السلوكي الموصوف في الخطوات 2.1-2.7 ، مع اثنين من التعديلات: 1) التعامل مع الموضوعات الفئران و روض المحفزات الاجتماعية للغرف لمده 2 أيام (10 دقيقه كل يوم) قبل التجربة ؛ و 2) تمديد اختبار SP لمده 15 دقيقه لإعطاء الفئران فتره أطول من التعرض للمؤثرات الاجتماعية. في وقت لاحق ، تقييد تحليل اختبار SP إلى الاولي 5 دقائق.
ملاحظه: وهناك حاجه إلى ساحة واحده علي الأقل وخمس غرف لأداره جلسة واحده.
- بالنسبة للفئران ، كرر النموذج السلوكي الموصوف في الخطوات 2.1-2.7 ، مع اثنين من التعديلات: 1) التعامل مع الموضوعات الفئران و روض المحفزات الاجتماعية للغرف لمده 2 أيام (10 دقيقه كل يوم) قبل التجربة ؛ و 2) تمديد اختبار SP لمده 15 دقيقه لإعطاء الفئران فتره أطول من التعرض للمؤثرات الاجتماعية. في وقت لاحق ، تقييد تحليل اختبار SP إلى الاولي 5 دقائق.
3. باستخدام واجهه المستخدم الرسوميه TrackRodent للتحليل السلوكي
ملاحظه: انظر اللوحة العليا من الشكل 2A ل trackrodent GUI.
- فتح MATLAB (اختبار مع 20142019a) واختيار المجلد TrackRodent.
- أضافه كافة المجلدات الفرعية إلى مسار العمل عن طريق النقر بزر الأيمن علي كل ملف وتحديد أضافه إلى المسار | المجلدات المحددة والفرعية.
- نوع TrackRodent في اطار الأوامر واضغط Enter.
- تحميل ملف واحد أو عده ملفات الفيديو (AVI أو MP4 تنسيق) عن طريق تحديد تحميل ملف جلسة العمل (avi).
- مفتش الفيلم ، والسماح للتفتيش من مقطع الفيديو الإطار بالإطار ، سيتم فتح علي الفور للملف الأول في القائمة (الشكل 2ا). استخدمه لفحص مقطع الفيديو وتحديد الإطارات الاولي والاخيره للجزء الذي سيتم تحليله. تسجيل أرقام هذه الإطارات ، والتي ستكون مطلوبه في وقت لاحق. اغلق النافذة عند الانتهاء.
- لفحص ملفات الفيديو الاضافيه ، افتح مفتش الفيديو في اي وقت عن طريق الضغط علي فحص الفيلم وتحديد ملف فيديو معين.
- حدد الأنواع التي تم اختبارها (الماوس أو الفئران ؛ الماوس هو الافتراضي).
- استبعاد جميع المناطق التي قد يقطع التتبع ، وفقا للوان الموضوع والساحة (اسود أو ابيض).
- لاستبعاد منطقه معينه ، اضغط علي منطقه استثناء، وبعد تغيير المؤشر إلى شكل متقاطع ، ضع علامة علي كافة زوايا المنطقة للاستبعاد. عند الانتهاء ، انقر بالزر الأيمن علي الماوس ، ثم انقر نقرا مزدوجا فوق مركز المنطقة ملحوظ. ستصبح المنطقة المستبعدة ظلالا حمراء علي الشاشة. كرر هذا الاجراء لاستبعاد العديد من المناطق حسب الحاجة.
- لأزاله منطقه من الاستبعاد ، اضغط علي أزاله المنطقة المستثنية، ثم انقر علي المنطقة التي سيتم ازالتها من الاستبعاد (باستخدام المؤشر المتقاطع).
- لتحديد كل غرفه باعتبارها منطقه "التحفيز" ، للكشف التلقائي عن التحقيق في الموضوع ، واختيار شكل منطقه ' التحفيز ' لتكون اما مضلع أو اهليلجيه عن طريق التحقق من المربع المناسب ، ثم الضغط علي x التحفيز (حيث "x" يمثل 1 ، 2 ، أو 3). وضع علامة علي المناطق ' التحفيز ' بالمثل إلى المناطق المستثنية ، والتي سوف تصبح بعد ذلك الأصفر في اللون. لتغيير موقع منطقه ' التحفيز ' المحددة ، اضغط علي المحفز X مره أخرى وحدد موقع المنطقة الجديد (سيؤدي هذا إلى تحديث الموقع تلقائيا).
ملاحظه: اختر رقم المحفزات المختلفة بطريقه متناسقة لكافة الملفات (اي الكائن كمحفز 1 لكافة ملفات اختبار SP). - لتتبع وجود الموضوع في حجره افتراضيه محدده داخل الحلبة ، اختر شكل منطقه ' المقصورة ' (المضلع أو البيضاوي) ، ثم اضغط علي المقصورة x (حيث يمثل "x" 1 أو 2 أو 3 أو 4 أو 5). وضع علامة علي المناطق ' المقصورة ' بالمثل إلى المناطق المستبعدة أو المحفزات ، والتي سوف تصبح بعد ذلك اللون الأزرق. لتغيير موقع منطقه ' مقصوره ' معينه ، اضغط علي المقصورة X مره أخرى وحدد موقع المنطقة الجديد (سيؤدي هذا إلى تحديث الموقع تلقائيا).
- اختر الخوارزميه المطلوبة (استخدم الماوس الأسود للفيديو) من القائمة (انظر الخوارزميات المتوفرة في الشكل 2ب).
- اكتب أرقام إطارات البداية والنهاية للتحليل في مربعات التحرير المقابلة ل GUI.
- اختيار عتبه للكشف عن الجسم الموضوع.
ملاحظه: تستخدم معظم الخوارزميات العتبة "منخفضه" فقط ، في حين تستخدم الخوارزميات المستندة إلى الاتجاهية الرئيسية العتبة "عاليه" أيضا. لعتبه "منخفضه" ، واختيار المستوي الذي يتضمن الماوس/الفئران الجسم دون ذيل (قدر الإمكان) ، في حين ان عتبه "عاليه" وينبغي ان تشمل أيضا الذيل. في حاله استخدام الخوارزميات المستندة إلى الاتجاهية الرئيسية ، سيحدد البرنامج موقع الراس باعتباره معاكسا لموقع الذيل.
ملاحظه: سيقوم البرنامج في وقت لاحق علي تجاهل الكائنات الصغيرة التي تم الكشف عنها باستخدام العتبة المختارة. - لتقييم الكشف التلقائي لحدود الموضوع لعتبه معينه ، قم بادراج قيمه إلى حقل العتبة ذي الصلة واضغط علي Enter علي لوحه المفاتيح.
- عند اختيار ملفات متعددة ، انتقل إلى الملف التالي (باستخدام الزر التالي في الأعلى) وحدد التعريفات المناسبة لكل ملف. عند الانتهاء ، تحقق من المعلمات ومواقع المناطق لكافة الملفات عن طريق الانتقال بين كل منهما ، باستخدام الزرين السابق والتالي في اعلي واجهه المستخدم الرسوميه.
ملاحظه: تعريفات كافة المجالات والمعلمات محدده إلى ملف معطي. - لبدء التحليل السلوكي لجميع الملفات المحددة ، انتقل إلى الملف الأول واضغط علي أبدا.
- في نهاية التحليل ، يتم حفظ ملف النتائج (ملف. mat) لكل فيلم في نفس الدليل من ملفات الفيلم.
ملاحظه: إذا تم استخدام الإصدار بطيء (غير سريع) من الخوارزميه ، فانه سيتم أيضا حفظ نسخه من الفيلم مع صليب ابيض من مركز كتله الجسم ، والذي يغير لونه كل الإطار الذي يتم الكشف عن التحقيق ، الا إذا كان الفيلم حفظ تحليل زر تبديل GUI هو دون رادع. يمكن استخدام هذا الإصدار من الفيلم (المحفوظ في نفس الدليل ، بنفس اسم الفيلم الأصلي ، مع اللاحقة ' الفيلم المحللة ') دون اتصال لتقييم جوده الكشف التلقائي الذي يقوم به النظام.
4. استخدام واجهه المستخدم الرسوميه TrackRodent لعرض النتائج
ملاحظه: انظر اللوحة السفلي من الشكل 2ا لعرض النتائج.
- لفحص نتائج كل ملف فيلم ، اضغط علي ملف نتائج التحميل واختر ملفات. mat التي تم إنشاؤها بواسطة التحليل السلوكي.
- التنقل بين أزرار التبديل لفحص اي من التحليلات التالية علي الشاشة: تتبع موقع الماوس (الشكل 2ا) ؛ المقصورات الاحتلال علي طول الدورة (إذا تم تعريف "مقصورات" ، لا تظهر) ؛ استكشاف المحفزات علي طول الدورة (الشكل 2ج) ؛ (ب) الوقت الإجمالي في المقصورات (إذا كانت ' المقصورات ' محدده وغير معروضه) ؛ والوقت الإجمالي لاستكشاف المحفزات (الشكل 2د).
ملاحظه: مناطق ' التحفيز ' هي المجالات التي يقيم فيها البرنامج تفاعل الموضوع ، في حين ان مناطق "المقصورة" هي المناطق التي يتتبع فيها البرنامج وجود الموضوع. سيؤدي إيقاف التحليل باستخدام زر التحليل Stop إلى حفظ النتائج التي تم إنشاؤها حتى آخر اطار تم تحليله تلقائيا. بالنسبة لمعظم أجهزه الكمبيوتر ، يجب ان يكون من الممكن تحميل وتحليل ما يصل إلى 20 فيلما في وقت واحد (اعتمادا علي أداء الكمبيوتر).
5. باستخدام Trackrodentال# شعبيه ملخص واجهه المستخدم الرسوميه للتحليل السكاني (الشكل 2ه)
- فتح MATLAB (اختبار مع 20142019a) واختيار المجلد TrackRodent.
- نوع Trackrodentال# شعبيه التلخيص في اطار الأوامر ثم اضغط Enter.
- تحميل ملفات نتائج TrackRodent متعددة (تنسيق حصيره) عن طريق الضغط علي اختيار ملفات النتائج.
- أملا أرقام الإطار الأخير للتحليل، واسم الاختبار، واسم المحفز 1، واسم المحفز 2.
- اختيار التحليلات المطلوبة من قائمه التحاليل الاختيارية عن طريق التحقق من جميع الصناديق المناسبة.
- اختر تصدير النتائج إلى speadsheet عن طريق التحقق من المربع المناسب لاستخراج كافة نتائج التحليلات التي تم فحصها كملف جدول بيانات واحد.
- اضغط علي أبدا وانتظر حتى يكتمل التحليل.
ملاحظه: وبهذا نختتم التحليل. ويمكن استخدام البرنامج لتحليل نتائج العديد من ملفات الفيلم حسب الرغبة ، نظرا لأنها كانت جميع سلوكيا تحليلها باستخدام برنامج TrackRodent. التحليل الذي يقوم به البرنامج يفترض تسجيل الفيديو بمعدل اطار 30 هرتز. في حاله استخدام معدل اطار مختلف ، اضرب الوقت بمقدار 30 ونقسمه علي معدل الإطار المستخدم للتسجيل لتحويله إلى القيمة (القيم) الصحيحة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
استخدام نظام اختبار التفضيل الاجتماعي في الفئران C57BL/6J
ويبين الشكل 1 ثلاثه نسخ من الاعداد التجريبي. تم تصميم النسخة الاولي (الشكل 1ا-ج) للفئران مع ألوان الفراء الداكنة ، مثل الفئران C57BL/6j. ومن المقرر الثانية (الشكل 1مد-F) للفئران مع ألوان الفراء مشرق ، مثل balb/c أو ممثل (CD-1) الفئران. الثالث هو أكبر (الشكل 1G-I) ومصممه للفئران مع ألوان الفراء مشرق ، مثل الفئران SD. كان المواضيع اولي يفحص بالغ ساذجه (8-12 أسابيع قديمه), [كمبني-سكن] (اثنان [أو] خمسه ماشيه لكل قفص) ذكريه C57BL/[6 ي] فيران. وكانت المحفزات الاجتماعية الاحداث (21-30 أيام من العمر), المجموعة التي تاوي (2 إلى 6 الحيوانية لكل قفص), الذكور C57BL/6J الفئران. وكانت المحفزات الكائن اللعب البلاستيكية عديم الرائحة مع ألوان مميزه (insets في الشكل 1C ، I). تم تحليل ملفات الفيديو من التجارب باستخدام البرمجيات TrackRodent (الخوارزميه المستندة إلى الجسم ، انظر صوره الشاشة وواجهه المستخدم الرسوميه في الشكل 2A) ، والتي تتبع تلقائيا وباستمرار موقع الموضوع علي أساس 1) مركز الجسم و 2) الاتصال من ملامح الجسم مع الدوائر التي تحتوي علي محفزات.
وانطوي التحليل علي الإجراءات التالية. بعد تحميل ملف فيلم وتحديد المناطق بشكل بياني ليتم استبعادها من التحليل ، والمجرب وضوحا المجالين ، كل منهما يتالف من غرفه متميزة ، "المحفزات" (الشكل 2ا، المناطق الصفراء). كما يمكن للمستخدمين تحديد ما يصل إلى خمسه مجالات مثل "مقصورات" افتراضيه. ثم يختار المستخدمون خوارزميه "BlackMouseBodyBased23_7_14_Fast" من قائمه الخوارزميات المحتملة (الشكل 2ب). بعد الضغط علي زر التحليل أبدا ، والبرنامج تعقب موقع الحيوانية الإطار بالإطار ويصور الماوس تتبع الموقع في الساحة (الشكل 2ا، الخط الأزرق). وخلال هذا التحليل ، تعقب البرنامج أيضا الاتصالات بين مناطق ' المحفزات ' ومحيط الجسم للموضوع (الشكل 2ج). وقد عرفت احداث الاتصال هذه بأنها تحقيقيه واستخدمت لحساب وقت التحقيق لكل حافز والوقت الذي لم يتم فيه عرض اي سلوك للتحقيق (الشكل 2د). كما هو واضح في الشكل 2ج ، D تظهر الفيلم تحليلها ، وكان اعلي وقت التحقيق ل ' التحفيز 2 لوحظ ' ، والذي كان التحفيز الاجتماعي ، مقارنه مع الكائن ، والتي في هذه الحالة تم تعريف "التحفيز 1".
التحليل السكاني لاختبار التفضيل الاجتماعي في الفئران C57BL/6J
بعد السماح للبرنامج TrackRodent لتحليل جميع ملفات الفيديو من المجموعة التجريبية ، تم اجراء تحليل السكان لهذه المجموعة باستخدام "Trackrodentال# شعبيه" GUI (الشكل 2E) ، في حين اختيار جميع التحليلات الممكنة لهذا البرنامج. المخرجات المتميزة لهذه التحاليل للاختبار SP التي أجريت مع 58 C57BL/6J الفئران الذكور البالغين يتم عرضها في الشكل 3، تماما كما ظهرت علي شاشه الكمبيوتر ، مع جميع أشرطه الخطا التي تصور SEM. وكانت التحليلات الاحصائيه لهذه النتائج قد نشرت سابقا11.
ويبين الشكل 3(ا) متوسط وقت التحقيق الإجمالي لسكان الموضوعات تجاه كل من المحفزين (المحفز الاجتماعي للاحداث من نفس الجنس والهدف) ، والذي يصور تفضيلا واضحا للموضوع تجاه المحفز الاجتماعي. علي الرغم من ان خوارزميه بسيطه ، لوحظ وجود علاقة ممتازة (r2 = 0.91 ، p < 10-6، الارتباط بيرسون) بين وقت التحقيق تقاس يدويا من قبل مراقب مدرب والقيمة المحسوبة من قبل البرنامج. ويمكن رؤية ديناميات هذا التفضيل في الشكل 3ب، حيث يتم رسم متوسط وقت التحقيق لكل محفز علي طول الوقت في سلال 20 ثانيه. وكما هو مبين ، فان المواضيع التي يتم الاحتفاظ بها في جميع انحاء الدورة هي التي تحافظ علي التفضيل الاجتماعي ، رغم انها تبدو اقوي في المراحل المبكرة.
الشكل 3ج يصور الوقت التحقيق لكل التحفيز ، مصنفه وفقا لمده نوبة إلى قصيرة (≤ 6 ثانيه) ، المتوسطة (> 6 ثانيه ، ≤ 19 ثانيه) ، وطويلة (> 19 s) نوبات ، إلى جانب الوقت الإجمالي للتحقيق. يتم عرض توزيع وقت التحقيق لكل التحفيز وفقا لمده نوبة في سلال 1 ق في الشكل 3D. وكما هو مبين في الشكل 3جيم ، دال، لم يكن هناك فرق بين المحفزات في النوبات القصيرة ، في حين أظهرت النوبات المتوسطة والطويلة أفضليات اجتماعيه واضحة. وتشير هذه النتائج إلى انه في الفئران C57BL/6J ، ونوبات قصيرة تعكس الفضول ، في حين ان نوبات طويلة تعكس التفاعل بين الموضوع والمحفزات. ويبين الشكل 3هاءالمدة النسبية للتحقيق (RDI ، [الكائن الاجتماعي]/[الاجتماعي + الكائن]) لكل فئة (النوبات القصيرة والمتوسطة والطويلة) ، وكذلك لمجموع وقت التحقيق. كما هو مبين ، يتم تحقيق اعلي قيمه RDI مع نوبات طويلة ، مما يوحي بأنها تعكس أفضل التفضيلات الاجتماعية للمواضيع.
لتحليل ديناميات نوبة التحقيق اثناء الاختبار ، تم رسم التوزيعات مع مرور الوقت لكل فئة بشكل منفصل. التوزيعات مع مرور الوقت من القصير (الشكل 3و) والمتوسطة (الشكل 3ز) نوبات التحقيق تشير إلى انخفاض تدريجي في هذه النوبات مع مرور الوقت. وعلي النقيض من ذلك ، يظهر تحليل مماثل لنوبات طويلة (الشكل 3ح) زيادة تدريجيه علي مدي الاختبار. وينعكس هذا الاتجاه أيضا في توزيع متوسط مده النوبات (الشكل 3) ،الذي يظهر زيادة تدريجيه علي مر الزمن. وهكذا ، يبدو كما لو ان الموضوعات أظهرت الفضول أساسا خلال المراحل المبكرة من الاختبار ، بينما في وقت لاحق انها تظهر المزيد من التفاعلات مع المحفزات. وتجدر الاشاره إلى انه في اللحظة الاخيره ، يوجد تحيز متاصل في التحليل نحو النوبات القصيرة ، لان النوبات الطويلة قد أنهيت بصوره مصطنعه في نهاية الدورة. ولذلك ، عند النظر في الدورة الزمنيه لنوبات التحقيق ، ينبغي تجاهل اللحظة الاخيره.
وحللنا أيضا الفواصل الزمنيه بين نوبات التحقيق المتعاقبة نحو نفس الحافز (اي الوقت الذي استغرقه الموضوع للعودة إلى نفس الحافز بعد نهاية كل نوبة تحقيق). وتعكس هذه المعلمة رغبه الموضوع في العودة إلى نفس الحافز والتحقيق. هنا ، تم تصنيف الفواصل الزمنيه أيضا إلى قصيرة (≤ 5 ثانيه) ، متوسطه (> 5 ثانيه ، ≤ 20 ثانيه) ، ونوبات طويلة (> 20 ثانيه) ، والتي تظهر مع فترات زمنيه إجماليه لكل محفز في الشكل 3ياء. الرسم البياني للفترات في صناديق 1 ق في عرضها في الشكل 3ك. وكما هو مبين في الشكل 3ياء ، كاف، كانت الفترات الفاصلة بين التحقيقات في الحافز الاجتماعي أقصر بكثير من تلك التي تفصل بين التحقيقات في الهدف. ووفقا لذلك ، فان قيم RDI للفترات الزمنيه في المدى البعيد حققت اعلي قيمه مطلقه (الشكل 3L) ؛ التالي ، يمكن استخدامها كمتغير مستقل زمنيا لاجراء التحقيقات لتقييم التفضيل الاجتماعي. التوزيعات علي مر الزمن من الفواصل المرسومة بشكل منفصل لكل فئة (الشكل 3م-O) تشير إلى انخفاض تدريجي في فترات قصيرة ومتوسطه وتغيير معاكس في فترات طويلة بين نوبات التحقيق ، والتي تعكس علي الأرجح الاطاله العامة لنوبات التحقيق. وعلي غرار توزيع نوبات التحقيق ، فان اللحظة الاخيره من الفواصل الزمنيه منحازة نحو القيم القصيرة وينبغي تجاهلها.
كما حللنا التحولات التي لوحظت في الموضوعات من محفز إلى آخر. يتم عرض هذه المؤامرة في الشكل 3P، حيث يتم وضع علامة علي كل نقطه زمنيه للموضوع للتحقيق في محفز جديد بنقطه زرقاء ، ويمثل كل صف موضوعا مميزا ، ويمثل الخط الأحمر معدل الانتقال المتوسط. كما هو واضح ، كان معدل الانتقال الأعلى (~ 1.5 التحولات/دقيقه) خلال أول 2 دقيقه من الاختبار وخفضت تدريجيا إلى اقل من 50 ٪ من الذروة. ويتجلى الاتجاه نفسه في توزيع متوسط معدل الانتقال علي مر الزمن (الشكل 3(ف)).
وأخيرا ، يتم عرض خرائط الحرارة من نوبات التحقيق نحو التحفيز الاجتماعي (الشكل 3ص) والكائن (الشكل 3ق) اثناء اختبار لكل موضوع ، مع ألوان وسم نوبة المدة (الشكل 3ق). الإجمال ، تشير النتائج إلى انه في الفئران C57Bl/6J ، ينقسم اختبار SP تقريبا إلى مرحله استكشافيه مبكرة (تتميز بمعدل انتقال عال ونوبات قصيرة للتحقيق) ومرحله تفاعل متاخره (تتميز بمعدل انتقال منخفض ونوبات التحقيق الطويلة).
تحليل السكان للاختبار تفضيل الجدة الاجتماعية في الفئران SD
ويبين الشكل 4 نفس التحليل الوارد أعلاه لاختبار الحزب الاسكتلندي الذي يقوم به 59 من فئران التنمية المستدامة. عاده ، تفضيل الرواية مقابل. المحفزات الاجتماعية مالوفه أضعف من تفضيل نحو التحفيز الاجتماعي رواية مقابل. كائن ، معروضه من قبل الفئران في اختبار SP (الشكل 3). ومع ذلك ، فان تفضيل الحداثة الاجتماعية ينعكس بوضوح علي جميع البارامترات.
فقدان شعيرات يضعف التفضيل الاجتماعي في كل من الفئران C57BL/6J والفئران SD
لتقييم اثار التلاعب الحسية الجسدية علي ديناميات السلوك الاجتماعي ، تم اجراء التحليل من اختبار SP المكتملة من قبل 29 C57BL/6J الفئران و 33 الفئران SD التالية الخفق التشذيب (أجريت 3-7 أيام قبل الاختبار). ثم ، تمت مقارنه هذه النتائج للسيطرة علي الماشية. وكما هو مبين في الشكل 5ا-و، فان الفئران المشذبة لم تفضل التحفيز الاجتماعي علي الجسم ، كما ينعكس ذلك في عدم وجود فرق في وقت التحقيق بين المحفزين (مقارنه الشكل 5ا بالشكل 5د) وفقدان نوبات التحقيق الطويلة نحو التحفيز الاجتماعي (قارن الشكل 5باء بالشكل 5ه). ومن المثير للاهتمام ان الفئران التي قلصت الويسكي أظهرت أيضا معدلات متزايدة للانتقال مقارنه بالفئران المتحكمة (قارن الشكل 5ج بالشكل 5و).
وتشير هذه البيانات إجمالا إلى ان الفئران التي قلصت بشكل ملحوظ قللت من مده تفاعلها مع المحفز الاجتماعي. وعلي النقيض من الفئران ، فان الفئران التي قلصت الويسكي لم تفقد أفضلياتها الاجتماعية (الشكل 5زاي-لام). ومع ذلك ، فانها تغيرت بشكل كبير سلوكهم خلال الدقيقة الاولي من الاختبار ، عندما كان لديهم عدد اقل من نوبات التحقيق طويلة (قارن الشكل 5ح إلى الشكل 5ك) والعديد من التحولات أكثر (قارن الشكل 5ط إلى الشكل 5ل). التالي ، فان تقليم التشذيب بشكل كبير تعديل سلوك كل من الفئران والفئران في اختبار SP ، ولكن بطريقه مختلفه جدا بين النوعين. وتشير هذه النتائج إلى دور متميز لتحفيز الحسية الجسدية التي تعتمد علي الخفق في التفاعلات الاجتماعية للفئران والفئران.
الشكل 1: الاعداد التجريبي. (ا) تصوير تخطيطي للساحة التجريبية المصممة للفئران ذات الفراء الأسود. (ب) صوره من الساحة من أعلاه ، وذلك باستخدام الضوء الأحمر خافت ، والتي تبين C57BL/6j موضوع الماوس في الساحة. (ج) صوره تبين المنطقة المحيطة بالغرفة البيضاء ، التي يتفاعل من خلالها الموضوع مع محفز (أقحم: صوره لمحفز كائن يستخدم للفئران). (مد-واو) كما هو مبين في لوحات A-C ، والساحة التجريبية وغرف مصممه للفئران مع الفراء مشرق. (خ. ع-1) كما هو مبين في اللوحات A-C ، والساحة التجريبية وغرف مصممه للفئران مع الفراء مشرق (أقحم في [I]: صوره لتحفيز الكائن المستخدمة للفئران). يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: برنامج TrackRodent. (ا) شاشه كمبيوتر تستخدم برنامج trackrodent. اليسار: صوره الفيديو في بداية الفيلم الذي تم تحليله (الإطار الأول الذي تم اختياره من قبل مجرب) ، والتي تظهر المناطق المسمية ' المحفزات ' ومسار الحركة المتعقبة للموضوع C57BL/6J. الحق: واجهه المستخدم الرسوميه البرمجيات. (ب) قائمه الأكواد الاختيارية للبرمجيات التي سيتم استخدامها مع واجهه المستخدم الرسوميه. كل من هذه الرموز يناسب حاله تجريبية مميزه. (ج) تحليل التجربة المحددة المبينة في الفريق الف ، عندما اختير خيار استكشاف المحفزات علي طول الدورة في قسم عرض النتائج في واجهه المستخدم الرسوميه. تظهر هذه المؤامرة (في كل اطار) ما إذا كان الموضوع علي اتصال مع ' التحفيز 1 ' أو ' التحفيز 2 '. وفي الحالة المعروضة ، يتجلى التفضيل الواضح تجاه ' الحافز 2 ' في ارتفاع عدد ومده نوبات التحقيق المكتشفة باتجاه هذا الحافز. (د) تحليل التجربة المبينة في اللوحتين A و C ، عندما اختير خيار مجموع وقت استكشاف المحفزات في قسم عرض النتائج في واجهه المستخدم الرسوميه. وهنا أيضا ، فان التفضيل الواضح تجاه ' الحافز 2 ' يتضح من المستوي الأعلى لوقت التحقيق نحو هذا الحافز. (ه) واجهه المستخدم الرسوميه من برنامج Trackrodentال# شعبيه الموجزة التي تمكن تحليل والتامر للنتائج من السكان من الكائنات الحيوانية ، كل منها يتم تحليلها باستخدام برنامج trackقوارض (انظر الشكل 3 لنتائج هذا التحليل). يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: تحليل سلوك التحقيق من الفئران C57BL/6J اثناء اختبار SP باستخدام برنامج TrackRodent. يظهر هذا الرقم مختلف المؤامرات من جميع التحليلات الاختيارية لبرنامج TrackrodentC57BL الملخص (الشكل 2E) المستخدمة لعدد السكان من الفئران الذكور البالغين 58/6j أداء اختبار SP. يتم عرض المؤامرات المختلفة في ترتيب مماثل وطريقه كما ظهرت علي شاشه الكمبيوتر (راجع قسم النتائج التمثيلية للحصول علي شرح مفصل لكل مؤامرة). (ا) الوقت الإجمالي للتحقيق في المحفزات ، (ب) التحقيق في المحفزات علي طول الوقت ، (ج) قصيرة مقابل نوبات طويلة-الوقت الإجمالي ، (د) 1s بن الرسم البياني لنوبات ، (ه) قصيرة مقابل نوبات طويلة-RDI ، (و) نوبات < 6 ليالي علي طول الوقت ، (ز) نوبات 6 − 19 s علي طول الوقت ، (ح)> نوبات 19 s علي طول الوقت ،(ط) يعني نوبة المدة علي طول الوقت ، (ي) قصيرة مقابل فترات طويلة-الوقت > < يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: تحليل سلوك التحقيق من الفئران SD خلال اختبار الحزب الاسكتلندي باستخدام برنامج TrackRodent. المؤامرات لجميع التحليلات الاختيارية لبرنامج Trackrodentال# شعبيه (الشكل 2E) المستخدمة لعدد السكان من الفئران 59 SD الذكور البالغين أداء اختبار الحزب الشعبي الاسكتلندي. يتم عرض المؤامرات المختلفة في ترتيب مماثل وطريقه كما ظهرت علي شاشه الكمبيوتر (راجع قسم النتائج التمثيلية للحصول علي شرح مفصل لكل مؤامرة). (ا-ف) نفس الشيء كما هو موضح في الشكل 3. ([ر]) [هت-ماب] من نوبة مده مع مالوفه,[(س)]حرارة-خريطة من نوبة مده مع رواية. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5: الخفق-تشذيب الفئران والجرذان يضعف السلوك الاجتماعي. (ا) مؤامرة من متوسط وقت التحقيق (تقاس في صناديق 20 s) اثناء اختبار SP للذكور C57BL/6j الفئران (ن = 58). (ب) التوزيع (حاويه دقيقه واحده) متوسط الوقت الإجمالي لنوبات التحقيق الطويلة (> 19 ثانيه) علي طول اختبار SP المبين في اللوحة A للمؤثرات الاجتماعية ومحفزات الأجسام. لاحظ وقت أطول بكثير من نوبات التحقيق طويلة نحو التحفيز الاجتماعي مقارنه مع الكائن. (ج) التوزيع (1 حاويه دقيقه) من معدل الانتقال علي طول وقت اختبار SP المبين في (ا). (مد-واو) كما هو مبين في اللوحات A-C ، تم اقتطاع 29 شعيرات الفئران حوالي 1 أسبوع قبل الاختبار. وقد فقدت هذه الماشية تفضيلها الاجتماعي ، كما يتجلى في الوقت الذي يستغرقه التحقيق العام (د) ، و (ه) توزيع النوبات الطويلة. كما انها أظهرت معدلا عاما اعلي من التحولات (F) ، مما يوحي بتفاعلات اقل استدامه مع التحفيز الاجتماعي. (خ. ع-1) كما هو مبين في اللوحات A-C ، 60 الفئران SD أداء الاختبار SP. لاحظ ديناميات مختلفه من سلوك الفئران بالمقارنة مع الفئران ، مع انخفاض معدلات الانتقال وفترات أطول من نوبات التحقيق طويلة في المرحلة المبكرة (2 دقيقه) من الاختبار. (ج-ل) كما هو مبين في لوحات G-H ، 33 الفئران التي قلصت الخفق. لاحظ انه في حين ان الفئران لم تفقد التفضيل الاجتماعي بعد الخفق-التشذيب كما فعلت الفئران ، تم تغيير ديناميات سلوكهم الاجتماعي في أول 2 دقيقه من الاختبار ، وتبين المزيد من التحولات ونوبات طويلة اقل. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
النظام التجريبي الموصوف هنا ، والذي صمم كبديل للجهاز الثلاثي2،5، يسمح بأداء نفس الاختبارات مع حل بعض القيود الخاصة به. واستخدام الغرف الثلاثية ، التي تقع في زاويتين متقابلتين من الساحة المستطيلة ، يحد من مجال التفاعل المحفز للموضوع إلى مستوي محدد جيدا ، مما يتيح تحليلا مؤتمتا دقيقا لسلوك التحقيق. ميزه واحده هي استخدام برنامج التحليل (TrackRodent) لحساب المعلمات السلوكية متعددة لكل اختبار. كما انه يسمح باعاده تموضع الغرف في زوايا عشوائية مقابل الحلبة خلال المراحل المختلفة من النموذج ، وتحييد اي اثار لمهارات الملاحة المكانية.
وعلاوة علي ذلك ، فان زاويتي الحلبة ، اللتين تتركان فارغتين خلال كل مرحله ، توفر للموضوع مكانا مناسبا للراحة والاستمالة وسحبها بعيدا عن الغرف ، مما يقلل من النتائج الايجابيه الزائفة. التالي ، فان النظام يسمح بالتقييم المباشر لدوافع الموضوع للتحقيق في كل محفز خلال اختبارات SP و الشبكة الوطنية الاسكتلنديه. وعلاوة علي ذلك ، كما يتم التحليل السلوكي لأشرطه الفيديو بطريقه مؤتمتة من قبل برنامج TrackRodent ، قد مجرب تحميل أفلام متعددة للتحليل ، وتحديد المعلمات الصحيحة لكل منهما ، والسماح للعملية البرمجيات بين عشيه وضحيها ، مما يوفر الوقت الثمين. ومن الجدير بالذكر ان هذا النظام يمكن استخدامه في اي نوع من أنواع اختبارات التمييز الاجتماعي ، مثل التمييز بين المحفزات الاجتماعية للذكور والإناث أو المحفزات التي لها سلالات مختلفه. وعلاوة علي ذلك ، لا توجد حدود (عليا/دنيا) لحجم المواضيع التي يمكن تتبعها باستخدام هذا النظام ؛ التالي ، فانه يمكن استخدامها مع الاحداث أو الماشية البدناء. هذا النظام التجريبي غير مكلفه وبسيطه لإنتاج ، ورموز الكمبيوتر المستخدمة للتحليل متاحه علنا كرموز مفتوحة المصدر ، مما يسمح لأي مختبر لاعتماد هذه الطريقة بسهوله.
ويستند الكشف الألى لسلوك التحقيق في النظام علي الكشف عن الاتصال المادي بين ملامح الجسم للموضوع وكل من المناطق التي حددتها مجرب بأنها ' المحفزات '. وهكذا ، إذا كان الموضوع يمس منطقه ' المحفزات ' مع جسمها بدلا من الراس ، ويعتبر هذا الحدث التحقيق (اي ، ايجابيه كاذبه). ولهذا الغرض ، تم إنشاء الخوارزميه المستندة إلى الاتجاه الرئيسي ، والتي تحدد رئيس الموضوع وتاخذ في الاعتبار فقط الاتصال بين الراس و "المحفزات". ومع ذلك ، يتم تشغيل هذه الخوارزميه إبطا بشكل كبير من الخوارزميات المستندة إلى الهيئة; التالي ، فانه لا ينصح لتحليل عدد كبير من الأفلام ، الا إذا كانت الظروف التجريبية تتطلب ذلك.
ولوحظت نتائج مماثله (1.1% الفرق, ن = 11 التجارب, 5 دقيقه لكل, البيانات لا تظهر) بين الخوارزميات اثنين; لذلك ، غالبا ما تستخدم الخوارزميات المستندة إلى الجسم. وتجدر الاشاره إلى انه علي الرغم من تقديم تحليلات لمجموعات كبيره من الماشية هنا ، فان هناك حاجه إلى حجم مجموعه أصغر بكثير لمراقبه فرق كبير إحصائيا بين محفزين ، استنادا إلى الوقت الإجمالي للتحقيق الذي يقاسه النظام. فعلي سبيل المثال ، كشفت حسابات الطاقة عن ان احجام العينات لخمسه وثمانيه فقط من الماشية مطلوبه لاختبارات الفئران SP و NNP ، علي التوالي (α = 0.05 ، القوه = 0.8). ومع ذلك ، تم استخدام مجموعات أكبر بكثير من الكائنات الحيوانية هنا لضمان مراقبه جميع ديناميات السلوك الاجتماعي.
يتطلب النظام ان يحدد مجرب يدويا عتبه الكشف عن ملامح الجسم الموضوع. قد يتطلب العثور علي الحد الأدنى الصحيح للاستخدام بعض الخبرة ؛ التالي ، معظم الخوارزميات المستخدمة في هذا النظام لديها العادية ، والإصدارات إبطا. هذه الإصدارات تقديم الفيلم تحليلها والكشف عن احداث التحقيق علي الإنترنت ، في حين ان الإصدارات السريعة لا تمكن العرض التقديمي عبر الإنترنت. فمن المستحسن ان المستخدمين الجدد استخدام الإصدارات العادية ورصد التحليلات علي الإنترنت للتاكد من انه يعمل بشكل صحيح ، وانها تستخدم خوارزميات "سريع" فقط بعد جمع الخبرة مع اجراء التحليل.
ومن مزايا هذا النظام علي اختبار الدوائر الثلاث انه يقيس بارامترات متعددة لسلوك التحقيق ، التالي يدعم تحليلات أكثر تفصيلا. هذه الميزة هي اثنين من اضعاف. أولا ، لا يتعين علي المجرب الاعتماد فقط علي الوقت الإجمالي للتحقيق لتحديد الافضليه. ووجد ان نوبات التحقيق الطويلة والفواصل الزمنيه الطويلة أكثر حساسية من الوقت الإجمالي للتحقيق عند الكشف عن تفضيل حافز واحد علي آخر. وفيما يتعلق بهذه البارامترات ، تجدر الاشاره إلى ان قيمها خلال الدقيقة الاخيره من الاختبار منحازة إلى الأسفل ، حيث ان نوبات التحقيق الطويلة والفواصل الزمنيه تنتهي قبل الأوان في نهاية الدورة التي تستغرق 5 دقائق.
ثانيا ، تسمح المعلمات المتعددة بالكشف عن التغيرات الطفيفة في ديناميات التحقيق الاجتماعي بعد التلاعبات المختلفة. علي سبيل المثال ، وجد ان الفئران الذكور C57BL/6J فقدت تفضيلها الاجتماعي بعد الخفق التشذيب. وفي المقابل ، احتفظت الفئران الذكور SD بتفضيلاتها الاجتماعية ولكنها غيرت ديناميات السلوك الاجتماعي كما هو مبين في نوبات التحقيق الأقصر ومستوي الانتقال الأعلى في المرحلة المبكرة من الاختبار. عموما ، تشير هذه البيانات إلى انخفاض في اتجاه الفئران والفئران للتفاعلات الاجتماعية بعد التشذيب الخفق. التالي ، فان هذا النظام يدعم تحليلا دقيقا لديناميكيات السلوك الاجتماعي ، والتي قد تكون حساسة للغاية للتلاعب المختلفة.
وباختصار ، قدمنا هنا نظام تجريبي جديد وبسيط وميسور التكلفة يدعم التحليل الألى لديناميكيات سلوك التحقيقات الاجتماعية. سيسهل هذا النظام التحليلات التفصيلية للعجز السلوكي الاجتماعي في مختلف السلالات والخطوط المعدلة وراثيا من القوارض الصغيرة. وعلاوة علي ذلك ، فان الكشف الدقيق لنوبات التحقيق الموضحة هنا ، جنبا إلى جانب قدره هذا النظام علي تحليل السلوك في حين ترتبط الموضوعات بالكابلات الكهربائية أو ألياف البصرية ، يسمح باستخدامه في التجارب التي تنطوي علي تسجيل نشاط المخ المرتبط بالسلوك الاجتماعي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.
Acknowledgments
وقد دعم هذا العمل برنامج علوم الحدود البشرية (منحه RGP0019/2015) ، ومؤسسه العلوم الاسرائيليه (تمنحها #1350/12 ، 1361/17) ، ومؤسسه ميلروم ، ووزارة العلوم والتكنولوجيا والفضاء في إسرائيل (منحه #3-12068).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Flea3 1.3 MP Mono USB3 Vision | FLIR (formerly PointGrey) | FL3-U3-13Y3M-C | Monochromatic Camera |
| FlyCap 2.0 | FLIR (formerly PointGrey) | FlyCapture 2.13.3.61X64 | Video recording software |
| Home 5 minute Epoxy glue | Devocon | 20845 | For gluing the metal mesh to the Plexiglas stimuli chambers |
| Matlab 2014-2019 | MathWorks | R2014a - R2019a | Programming environment |
| Plexiglas boards (6 mm thickBlack or white) | Melina (1990) LTD, Israel | NaN | For arena and stimuli chambers construction |
| Red led strips (60 leds per meter) connected to a 12 V power supply | 2012topdeal eBay supplier | NaN | For illumination of the acoustic chamber |
References
- Insel, T. R. The challenge of translation in social neuroscience: a review of oxytocin, vasopressin, and affiliative behavior. Neuron. 65 (6), 768-779 (2010).
- Moy, S. S., et al. Sociability and preference for social novelty in five inbred strains: an approach to assess autistic-like behavior in mice. Genes, Brain and Behavior. 3 (5), 287-302 (2004).
- Carr, W. J., Yee, L., Gable, D., Marasco, E. Olfactory recognition of conspecifics by domestic Norway rats. Journal of Comparative and Physiological Psychoogyl. 90 (9), 821-828 (1976).
- Ferguson, J. N., Aldag, J. M., Insel, T. R., Young, L. J. Oxytocin in the medial amygdala is essential for social recognition in the mouse. Journal of Neuroscience. 21 (20), 8278-8285 (2001).
- Nadler, J. J., et al. Automated apparatus for quantitation of social approach behaviors in mice. Genes, Brain and Behavior. 3 (5), 303-314 (2004).
- Page, D. T., Kuti, O. J., Sur, M. Computerized assessment of social approach behavior in mouse. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 3, 48 (2009).
- Sankoorikal, G. M., Kaercher, K. A., Boon, C. J., Lee, J. K., Brodkin, E. S. A mouse model system for genetic analysis of sociability: C57BL/6J versus BALB/cJ inbred mouse strains. Biological Psychiatry. 59 (5), 415-423 (2006).
- Martin, L., Sample, H., Gregg, M., Wood, C. Validation of operant social motivation paradigms using BTBR T+tf/J and C57BL/6J inbred mouse strains. Brain and Behavior. 4 (5), 754-764 (2014).
- Noldus, L. P. J. J., Spink, A. J., Tegelenbosch, R. A. J. EthoVision: A versatile video tracking system for automation of behavioral experiments. Behavior Research Methods Instruments & Computers. 33 (3), 398-414 (2001).
- Sams-Dodd, F. Automation of the social interaction test by a video-tracking system: behavioural effects of repeated phencyclidine treatment. Journal of Neuroscience Methods. 59 (2), 157-167 (1995).
- Netser, S., Haskal, S., Magalnik, H., Wagner, S. A novel system for tracking social preference dynamics in mice reveals sex- and strain-specific characteristics. Molecular Autism. 8, 53 (2017).
