A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
توضح هذه المقالة مجموعة من الطرق لقياس القدرة القمعية لاستنشاق المشروبات الكحولية على الإحساس اللاذع الناجم عن الوسابي.
تحتوي معاجين الوسابي التجارية المستخدمة عادة لإعداد الطعام على مركب متماثل من الإيزوثيوسيانات الحسية الكيميائية (ITCs) التي تثير إحساسا مزعجا عند الاستهلاك. لم يتم دراسة تأثير استنشاق المشروبات الكحولية الغذائية على الإحساس ببهارات الوسابي. بينما تركز معظم دراسات التقييم الحسي على الأطعمة والمشروبات الفردية بشكل منفصل ، هناك نقص في الأبحاث حول الدراسة الشمية لاستنشاق الخمور أثناء تناول الوسابي. هنا ، تم تطوير منهجية تجمع بين استخدام دراسة سلوكية حيوانية وشبكة عصبية تلافيفية لتحليل تعبيرات الوجه للفئران عندما تشم الخمور وتستهلك الوسابي في وقت واحد. توضح النتائج أن نموذج التعلم العميق المدرب والمصادق عليه يتعرف على 29٪ من الصور التي تصور العلاج المشترك للوسابي والكحول التي تنتمي إلى فئة المجموعة الإيجابية للخمور سلبية الوسابي دون الحاجة إلى تصفية مواد التدريب المسبقة. يكشف التحليل الإحصائي لدرجات مقياس تجهم الماوس التي تم الحصول عليها من صور إطار الفيديو المحددة عن اختلاف كبير (P < 0.01) بين وجود الخمور وغيابها. تشير هذه النتيجة إلى أن المشروبات الكحولية الغذائية قد يكون لها تأثير متناقص على ردود الفعل التي يسببها الوسابي في الفئران. وتنطوي هذه المنهجية الاندماجية على إمكانية إجراء فحص فردي لمركبات مركز التجارة الدولية والتحليلات الحسية لمكونات الروح في المستقبل. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من الدراسة للتحقيق في الآلية الأساسية لقمع الكحول الناجم عن نفاذة الوسابي.
اكتسبت Wasabia japonica ، المعروفة باسم الوسابي ، اعترافا في إعداد الطعام 1,2. التجربة الحسية الشديدة التي تثيرها عند الاستهلاك ، والتي تتميز بالتمزق أو العطس أو السعال ، معروفة. يمكن أن تعزى هذه الحدة المميزة للوسابي إلى مركب متماثل من الإيزوثيوسيانات الحسية الكيميائية (ITCs). وهي مواد كيميائية نباتية متطايرة من الكبريت العضوي يمكن تصنيفها إلى ω-alkenyl و ω-methylthioalkyl isothiocyanates3. من بين هذه المركبات ، أليل أيزوثيوسيانات (AITC) هو منتج ITC الطبيعي الأكثر انتشارا الموجود في النباتات التي تنتمي إلى عائلة Cruciferae ، مثل الفجل والخردل4. عادة ما يتم تحضير معاجين الوسابي التجارية من الفجل ، مما يجعل AITC علامة كيميائية تستخدم لمراقبة جودة هذه المنتجات التجارية5.
يمكن اعتبار إقران المشروبات الكحولية الغذائية بالأطباق المشبعة بالوسابي مثالا على التصرف الثقافي6. بشكل شخصي ، قد يكمل هذا المزيج التوابل والحرارة بين الوسابي والروح ، مما يعزز تجربة الطهي الشاملة. التقييم السلوكي النوعي الحيواني (QBA) هو نهج منهجي شامل للحيوان الكامل يدرس التغيرات السلوكية في الموضوعات استجابة للمحفزات الخارجية قصيرة الأجل أو طويلة الأجل باستخدام المصطلحات العددية7. تشمل هذه الطريقة اختبارات الألم والاختبارات الحركية واختبارات التعلم والذاكرة ، بالإضافة إلى اختبارات العاطفة المصممة خصيصا لنماذج القوارض8. ومع ذلك ، فإن الدراسات التي تبحث في التقييم الحسي التآزري لل gustation جنبا إلى جنب مع حاسة الشم لا تزال نادرة في الأدبيات حتى الآن 9,10. تقتصر معظم الدراسات حول الإحساس الكيميائي على فحص استهلاك الأطعمة والمشروبات الفردية بشكل منفصل11. وبالتالي ، هناك ندرة في الأبحاث حول تفاعل الذوق والرائحة التي تنطوي على استنشاق الخمور أثناء تناول الوسابي.
نظرا لأنه يعتقد أن الإحساس بالوخز الناجم عن الوسابي هو شكل من أشكال الإحساس بالألم12 ، فإن التقييمات السلوكية الحيوانية مناسبة تماما لتقييم الاستجابات الحسية المسببة للألم في القوارض8،13،14. تم تطوير طريقة لتقييم الإحساس بالألم في الفئران ، والمعروفة باسم مقياس كشر الماوس (MGS) بواسطة Langford et al.15،16. طريقة الدراسة السلوكية هذه هي نهج تقييم متعلق بالألم ، يعتمد على تحليل تعبيرات الوجه التي أظهرتها فئران التجارب. الإعداد التجريبي واضح ومباشر ، يتضمن قفصا شفافا وكاميرات 2 لتسجيل الفيديو. من خلال دمج التقنيات المتقدمة17،18،19 لالتقاط البيانات تلقائيا ، يمكن الحصول على مقاييس سلوكية كمية ونوعية ، مما يعزز رفاهية أثناء المراقبة السلوكية20. وبالتالي ، فإن MGS لديها القدرة على تطبيقها في دراسة آثار المحفزات الخارجية المختلفة على بطريقة غير منقطعة ومخصصة. ومع ذلك ، فإن عملية التسجيل تتضمن فقط اختيار عدد قليل (أقل من 10) صور إطار فيديو للتقييم من قبل أعضاء اللجنة ، والتدريب المسبق ضروري. يمكن أن يكون تسجيل عدد كبير من عينات الصور كثيف العمالة. للتغلب على هذا التحدي الذي يستغرق وقتا طويلا ، استخدمت العديد من الدراسات تقنيات التعلم الآلي للتنبؤ بدرجةMGS 21,22. ومع ذلك ، من المهم ملاحظة أن MGS هو مقياس مستمر. لذلك ، سيكون نموذج التصنيف متعدد الفئات أكثر ملاءمة لتقييم مشكلة منطقية وقاطعة ، مثل تحديد ما إذا كانت صور الفئران التي تتناول الوسابي واستنشاق الخمور في وقت واحد تشبه صور الفئران العادية.
في هذه الدراسة ، تم اقتراح منهجية للتحقيق في تفاعل الذوق والرائحة في الفئران. تجمع هذه المنهجية بين الدراسات السلوكية الحيوانية والشبكة العصبية التلافيفية (CNN) لتحليل تعبيرات الوجه لموضوعات الفئران. لوحظت فأرتان ثلاث مرات في ظل ظروف سلوكية طبيعية ، أثناء تجربة الإحساس بالألم الناجم عن الوسابي وأثناء استنشاق الخمور في قفص مصمم خصيصا. تم تسجيل تعابير وجه الفئران بالفيديو ، وتم استخدام صور الإطار التي تم إنشاؤها لتحسين بنية نموذج التعلم العميق (DL). ثم تم التحقق من صحة النموذج باستخدام مجموعة بيانات صور مستقلة ونشره لتصنيف الصور التي تم الحصول عليها من المجموعة التجريبية. لتحديد مدى قمع الوسابي اللاذع عندما استنشقت الفئران الخمور في وقت واحد أثناء استهلاك الوسابي ، تم تأكيد الأفكار التي قدمها الذكاء الاصطناعي بشكل أكبر من خلال التحقق المتقاطع مع طريقة أخرى لتحليل البيانات ، حيث سجل MGS16.
في هذه الدراسة ، تم استخدام اثنين من الفئران الذكور ICR البالغة من العمر 7 أسابيع والتي يتراوح وزنها بين 17-25 جم لتقييم سلوك. تمت الموافقة على جميع إجراءات السكن والتجارب من قبل لجنة جامعة هونغ كونغ المعمدانية المعنية باستخدام الموضوعات البشرية والحيوانية في التدريس والبحث. تم الحفاظ على غرفة عند درجة حرارة 25 درجة مئوية ورطوبة الغرفة من 40٪ -70٪ في دورة 12 ساعة من الضوء والظلام.
1. تصميم قفص
2. تقييم سلوك
3. التعرف على الصور
على غرار العديد من الدراسات حول معالجة الصور23،24،25 ، تم تحقيق نموذج تصنيف من خلال تدريب CNN. تمت كتابة البرنامج النصي لعمليات DL في Python v.3.10 على Jupyter Notebook (anaconda3). وهي متوفرة في مستودع GitHub التالي: git@github.com:TommyNHL/imageRecognitionJove.git. لبناء وتدريب CNN ، تم استخدام مكتبات مفتوحة المصدر ، بما في ذلك ، numpy v.1.21.5 ، seaborn v.0.11.2 ، matplotlib v.3.5.2 ، cv2 v.4.6.0 ، sklearn v.1.0.2 ، tensorflow v.2.11.0 ، و keras v.2.11.0. قدمت هذه المكتبات الأدوات والوظائف اللازمة لتطوير وتدريب CNN للتعرف على الصور.
4. دليل الماوس مقياس التجهم التهديف
ملاحظة: للتحقق من صحة الرؤى التي يوفرها تنبؤ نموذج CNN ، تم تطبيق طريقة أخرى تم تطويرها والتحقق من صحتها مسبقا بواسطة Langford et al.16. تتضمن هذه الطريقة تسجيل MGS بناء على 5 وحدات محددة لعمل وجه الماوس (AUs): شد الحجاج ، وانتفاخ الأنف ، وانتفاخ الخد ، وشد الأذنين للخارج ، وتغيير الشارب. يتم منح كل AU درجة 0 أو 1 أو 2 ، مما يشير إلى غياب الاتحاد الأفريقي أو وجوده المعتدل أو وجوده الواضح ، على التوالي. يسمح نظام التسجيل هذا بالقياس الكمي والقياس لكل وحدة فلكية لتقييم مستوى الإحساس بالألم أو الانزعاج الذي تعاني منه الفئران.
الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو إنشاء إطار قوي للتحقيق في تفاعل الذوق والرائحة في الفئران. يتضمن هذا الإطار استخدام الذكاء الاصطناعي و QBA لتطوير نموذج تصنيف تنبؤي. بالإضافة إلى ذلك ، يتم التحقق من صحة الأفكار التي تم الحصول عليها من DL مع تقييم MGS الكمي لتحليل داخلي مستقل. التطبيق الأساسي له?...
تعتمد الطريقة المقترحة لدراسة تفاعل الذوق والرائحة في هذا العمل على الطريقة الأصلية للترميز السلوكي لتعبيرات الوجه عن الألم في الفئران ، والتي طورها Langford et al.16. قدمت العديد من المقالات المنشورة مؤخرا CNN لتتبع وجه الماوس التلقائي وسجل MGSاللاحق 21،26<...
يعلن المؤلفون أنه لا يوجد تضارب في المصالح.
يود Z. Cai أن ينوه بالدعم المالي المقدم من صندوق Kwok Chung Bo Fun الخيري لإنشاء كرسي Kwok Yat Wai للتحليل البيئي والبيولوجي.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Absolute ethanol (EtOH) | VWR Chemicals BDH | CAS# 64-17-5 | |
Acrylonitrile butadiene styrene bricks | Jiahuifeng Flagship Store | https://shop.paizi10.com/jiahuifeng/chanpin.html | |
Acrylonitrile butadiene styrene plates | Jiahuifeng Flagship Store | https://shop.paizi10.com/jiahuifeng/chanpin.html | |
Allyl isothiocyanate (AITC) | Sigma-Aldrich | CAS# 57-06-7 | |
Anhydrous dimethyl sulfoxide | Sigma-Aldrich | CAS# 67-68-5 | |
Chinese spirit | Yanghe Qingci | https://www.chinayanghe.com/article/45551.html | |
Commercial wasabi | S&B FOODS INC. | https://www.sbfoods-worldwide.com | |
Formic acid (FA) | VWR Chemicals BDH | CAS# 64-18-6 | |
GraphPad Prism 5 | GraphPad | https://www.graphpad.com | |
HPLC-grade acetonitrile (ACN) | VWR Chemicals BDH | CAS# 75-05-8 | |
HPLC-grade methanol (MeOH) | VWR Chemicals BDH | CAS# 67-56-1 | |
Microsoft Excel 2016 | Microsoft | https://www.microsoft.com | |
Microsoft PowerPoint 2016 | Microsoft | https://www.microsoft.com | |
Milli-Q water system | Millipore | https://www.merckmillipore.com | |
Mouse: ICR | Laboratory Animal Services Centre (The Chinese University of Hong Kong, Hong Kong, China) | N/A | |
Peanut butter | Skippy | https://www.peanutbutter.com/peanut-butter/creamy | |
Python v.3.10 | Python Software Foundation | https://www.python.org | |
Transparent acrylic plates | Taobao Store | https://item.taobao.com/item.htm?_u=32l3b7k63381&id=60996545797 0&spm=a1z09.2.0.0.77572e8dFPM EHU |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved