Bir Otomatik Görüntü İşleme Yaklaşımı ile Fare Sosyallik Deneysel Değerlendirilmesi

Otomatik analizle eşleştirilen bu davranışsal deneylerin genel amacı, farelerin sosyalliğini zaman açısından verimli bir şekilde ölçmektir. Bu yöntem, otizm spektrum bozukluklarının doğrulanmış fare modellerinde sosyalliği artırmak için ilaçların hızlı bir şekilde taranmasına yardımcı olabilir. Otomatik analizin tanıtılmasının temel avantajı, süreci hızlandırması ve taramayı daha verimli hale getirmesidir.

Farenin sosyal davranışını değerlendirmek için otomatik bir yönteme duyulan ihtiyaç, bir aday bileşiğin tek bir dozunun gerçek zamanlı görsel taramasının 50 saatten fazla sürmesi nedeniyle ortaya çıkmıştır. Videonun ilerleyen bölümlerinde yüksek lisans öğrencim Frency Varghese otomatik analizi gösterecek. Üç bölmeli siyah duvarlı kafesi kurmakla başlayın.

İlk seans için, kafesin her bir uç bölmesine boş bir ters çevrilmiş tel kap yerleştirin. Şimdi kafesi yukarıdan görmek için video kamerayı hazırlayın. Her üç bölme de en az 720 x 480 piksel çözünürlükle görülmelidir.

Daha sonra kafesi dolaylı akkor aydınlatma ile aydınlatın, böylece kafesin iç kısmı yerden ölçüldüğünde 3,5 Lux'ten fazla olmaz. Ayrıca kafesi kameranın algılayabileceği bir seviyede aydınlatmak için kızılötesi ışık sağlayın. Referans için boş kafesin tek karelik bir görüntüsünü alın.

İlk oturum için test faresini kafese yerleştirin. Ardından, videonun otomatik analizini sıraya koymak için kafesin üzerinde sadece bir kez el sallayın. Farenin test kafesini 10 dakika boyunca keşfetmesine izin verin.

Sonra onu ev kafesine geri koyun. İkinci seans için, uyarıcı fareyi iki ters çevrilmiş bardaktan birinin altına koyun. Denge tarzında hangi bardağı seçin.

Yazılımda, uyaran farenin hangi kabın altına yerleştirildiğini belirtin. Adlandırma kuralları için, kapalı fareyi içeren fincan sosyal fincan, diğer fincan ise sosyal olmayan fincandır. Bölmeler de benzer şekilde adlandırılmıştır.

İkinci seansın başlangıcını ilk seanstaki gibi bir el hareketi ile sıraya koyun. İkinci oturumun sonunda, ikinci fareyi serbest bırakmak için ters çevrilmiş kapları çıkarın. Üçüncü seansın başlangıcını belirtmek için başka bir el dalgası kullanın ve iki farenin test kafesinde 10 dakika boyunca etkileşime girmesine izin verin.

10 dakika sonra her iki fareyi de ev kafeslerine geri koyun. Bu bölümde, kullanıcı arabirimi kullanılarak filmlerin nasıl işleneceği açıklanmaktadır. Bununla birlikte, kullanıcı girişi olmadan hızlı bir toplu mod analizi de mümkündür.

Yükle düğmesini kullanarak filmi yükleyerek başlayın. Ardından kafes konfigürasyonunu seçin. Analiz programı kafes sınırlarını, bölmelerini ve kaplarını bulur.

Önceden ayarlanmış dört yapılandırmadan birini seçin veya koordinatları manuel olarak ayarlayın. Şimdi filmin her karesi için aşağıdaki işlem adımlarını uygulayın. Önce çerçeveleri gri tonlamaya dönüştürün.

İkinci olarak, hazırlıklar sırasında yapılan gri tonlamalı referans çerçevesini çıkarın, böylece fare konumu dışında her yerde piksel değerlerini sıfırlayın. Üçüncü olarak, bir eşik parlaklığın üzerindeki tüm pikselleri beyaza ayarlayarak ve diğerlerini siyah yaparak kareleri ikili hale getirin. Bu ayarı aydınlatma koşullarına uyacak şekilde ayarlayın.

Şimdi Aşındır/Genişlet işlevini kullanarak görüntülerden kuyruğu çıkarın. Önce ikili resmi üç kez aşındırın. Ardından çerçeveyi altı kez genişletin.

Ardından çerçeveleri üç kez daha aşındırın. Farklı bir piksel çözünürlüğü kullanılıyorsa bunun ayarlanması gerekebilir. El dalgaları, beyaz piksellerin hacmindeki büyük sıçramalar olarak kolayca tanımlanır.

Bu, oturum başlatmalarının ve oturum sırasının otomatik olarak algılanmasını sağlar. Her oturumda, L/Comp komutunu kullanarak beyaz piksellerin en büyük bileşenini tespit edin. Bu, fareye ait olmayan pikselleri ortadan kaldırır.

Ardından, beyaz piksellerin en büyük bileşeni içindeki en uzak iki pikseli belirlemek için Uçları Bul işlevini kullanın. Bunlar burun ve kuyruktur. Yazılım, beyaz piksel nesnesi için ağırlık merkezini veya COG'yi belirler ve kareden kareye hareket yönünü hesaplar.

İki fareyle yapılan oturumlar için iki nesnenin izlenmesi gerekir. Aynı komut setini kullanarak en büyük iki beyaz piksel nesnesini seçin ve yönlendirin. Yazılım, COG'leri kareden kareye otomatik olarak kontrol eder.

Nesnelerden birinin boyutu %20'den fazla değişirse veya bir COG bir fare için mümkün olandan daha uzağa hareket ederse, bu kriterler karşılanana kadar ikili oluşturma eşiği otomatik olarak artırılır. Yazılım, ağırlık merkezlerini kareden kareye otomatik olarak kontrol eder. Nesnelerden birinin boyutu %20'den fazla değişirse veya bir ağırlık merkezi fare için mümkün olandan daha fazla hareket ederse, bu kriterler karşılanana kadar ikili oluşturma eşiği otomatik olarak ayarlanır.

Nesneler iki santimetre içinde olduğunda etkileşimler otomatik olarak algılanır. Bu segmentler kullanıcı girişi için oynatılır. Her segment için test faresinin bakış açısını Sosyal kaçınma, Sosyal yaklaşım veya Hiçbiri olarak etiketleyin.

Otomatik analizi doğrulamak için, Yükle düğmesini kullanarak filmi yükleyin. Ardından, o oturumun ilk karesini görüntülemek için Oturum 1'i Başlat'a tıklayın. Oynatmayı kontrol etmek için Oynat/Durdur komutunu kullanın.

İşlenmiş filmler, her fareyi başlarında ve kuyruklarında farklı bir renk çemberi ile gösterir. Ayrıca, sosyallik ölçümleri ekranda görüntülenir ve oynatma sırasında güncellenir. Otomatik analizde karşılaşılan hataları düzeltin.

En yaygın hata, arayüzdeki bir aletle düzeltilebilen bir baş-kuyruk çevirmesidir. Bu, videoların yaklaşık% 20'sinde görülür. Daha karmaşık bir hatanın nadir olduğu durumlarda, genellikle farenin burnunun belirli bir dizi video karesi boyunca konumunu manuel olarak belirterek çözülebilirler.

Doğrulandıktan sonra, Dışa Aktar işlevini kullanarak sosyallik verilerini bir elektronik tablo biçiminde dışa aktarın. Birden çok filmden verileri tek bir elektronik tablo olarak dışa aktarmak için, filmlerin tek bir klasörde paketlenmesi gerekir ve Verileri Derle işlevi işlemi yapar. Birinci oturumda, dört haftalık bir BALB/c test faresi, 10 dakika boyunca 59 kez bölmeler arasında hareket ederken izlendi.

Her bölmede geçirilen zaman, sosyal uyaran olmadan bölme tercihi için bir temel olarak kabul edilir. İkinci oturumda, dört haftalık gizli bir ICR faresi ile sosyal ve sosyal olmayan bir kupa sunuldu. Sosyal kompartımanda zaman geçirmeye karşı açık bir önyargı vardı.

Özellikle, fare sosyal bardakla sosyal olmayan bardaktan daha fazla zaman geçirdi. Üçüncü seansta bardaklar kaldırıldı ve farelerin etkileşime girmesine izin verildi. 10 dakika boyunca toplam 35 sosyal yaklaşım yapıldı.

Geliştirilmesinden sonra, bu teknik, otizm spektrum bozukluklarının doğrulanmış fare modellerinde bozulmuş sosyalliğin temel semptom alanını iyileştirmek için umut verici ilaçların daha hızlı taranmasını kolaylaştırır. Otomatik işleme, farklı kafes tasarımlarına ve türlerine uyarlanabilir. İlgilenilen herhangi bir davranış, onu güvenilir bir şekilde tespit etmek için bir algoritma geliştirilebildiği sürece değerlendirilebilir.