Biz bu makalede sponsorluk için ve çok fazla teknik yardım için, Stephan Schwartz ve Hıristiyan Gutzen Biobserve GmbH borçlu. Biz Olivia Ochoa, Hıristiyan Kaufman ve Zachary Cress balık bakım ile yardım için teşekkür ederim, biz balık toplamak için izin Meksika federal hükümet minnettarız. Glen Vigus, Frederic Parke, ve Texas A &amp; M Görselleştirme Laboratuarı borçlu Athena Mason ve Ryan Doğulu, bu yayının hazırlanmasında yardımcı oldu. Finansman Texas A &amp; M Üniversitesi ve NSF IOS-1045226 tarafından sağlanmıştır.

1. Donanım ve Görüntüleyicisi sistem kurma. Sistemi, iki monitör ile çevrili bir test tankı oluşur. BIOBSERVE Viewer sistemine bağlı bir video kamera, gerçek zamanlı olarak konunun hareketi kaydeder. Hareket verileri ekranda animasyonlu uyaran hareketini belirleyen ayrı bir sunucu üzerinde interaktif video oynatma (IVP) programı geçti. <ol><li> Maç monitör çıkışı; temiz su ile dolu bir 80 lt akvaryum zıt ucunda iki CRT monitörler yerleştirin. </li><li> Yeri kamera yükü akvaryum tam bir görünüm yakalamak için, video kartı BIOBSERVE bağlanmak. </li><li> Kamera izleme bilgilerini almak için Görüntüleyicisi sistem yapılandırın. </li><li> Belirli bir ağ IP adresi üzerinden hayvan burnu, bedeni ve gerçek zamanlı animasyon sunucu kuyruk koordinatlarını gönderir Viewer Plug-in etkinleştirin. </li><li> Animasyon sunucu üzerinde açın. </li></ol> 2. Kalibrasyon. <ol><li> Animasyon sunucu, InteractiveDisplaySetup.txt açın. &quot;Monitör Bilgisi&quot; adı altında piksel ekran ekran genişliği ve yüksekliği girin. &quot;ProgramType&quot; altında &quot;kalibrasyon&quot; girin. Dosyadaki değişiklikleri kaydedin. </li><li> Programını başlatmak için IVP program simgesine çift tıklayın. </li><li> Kapsamlarını adım 2.3 &#39;Görüntüleyicisi sistem kurmak tank boyutları girin. Bu Görüntüleyici veri arasındaki yazışmalar ve IVP interaktif çıkış sağlayacaktır. </li><li> Balık tanklarının uçları monitörler daha küçük olduğundan, yazılım, kullanıcının görüş alanı (viewport) taşımak için klavye (genişliği için bir pozisyon için ve s, z ve x yükseklik ve ok tuşları) kullanmanıza olanak sağlar test tank biter uyum uyaranlar. Animasyon sunucu üzerinde bakıldığında, pembe viewport bir test monitör ve diğer mavi viewport (Şekil 1) yankılandı. </li><li> Z ve x istenilen uyaran boyutu ile eşleşen kadar her iki görüş alanınız erkek balık ekran ölçekli klavye kullanın. </li><li> Görüntülenen kutuları test tank kenarları aynı hizaya gelecek şekilde taşıyın. Kullanıcı balık merkezine doğru veya uzak kutularını taşımak için Q ve W tuşları kullanır. </li><li> Programı tarafından istendiğinde deneme bilgileri girin. Kullanıcı önceden yüklenmiş modelleri (gösteride, erkek Xiphophorus birchmanni, X. Malinche kur) arasında seçme seçeneği vardır. Kullanıcı ayrıca her uyaran görüneceği her aşamasında her bir balık (etkileşimli olmayan veya etkileşimli), yan ve sahne davranışı ve istenen her uyaranın boyutu (standart uzunluk) belirtir. </li><li> Kullanıcı balık hareketleri akvaryum iki tarafında model hareketi tam olarak aynı olacağını yansıtılmış, yani isterse, bir sonraki soru sorar. Bu sadece balık animasyon modunda hem de zaman kullanılır. Son soruların sırt yüzgeci hareketi ile ilgilidir. Kullanıcı varsayılan dorsal seçebilirsiniz; bu dorsal lateral kur görüntüleme sırasında sadece yükseltmek yapacak. Dorsal varsayılan olarak ayarlı değilse model monitör konu mesafeye göre sırt yüzgeci tutarsa, kullanıcı karar verebilir. </li></ol> IVP 3.Starting eş seçmeli test için. <ol><li> Açık InteractiveDisplaySetup.txt ve ayarlamak &quot;ProgramType&quot; liveTesting ve Deney Veri içeren aynı dosya adını &#39;experimentName&#39;. </li><li> Yavaşça, akvaryumdaki tabi balık ve 10 dakika bekleyin. </li><li> Viewer 2.0 ve IVP başlayın. </li></ol> 4. Mate-seçimdir deneme. Genel deneysel dizisi olmayan interaktif video uyaranlara 1-4 kullanarak önceki çalışmalarda izler. Dişiler bir test akvaryum zıt ucunda iki farklı uyaranlara monitörler ile sunulmaktadır. Kadın davranış Biobserve Görüntüleyicisi sistem tarafından gerçek zamanlı olarak takip edilir. Yanıt tahlil dernek, 10 cm bir monitör ya da başka bir kadın içinde harcadığı süreyi. Derneği zaman Görüntüleyicisi tarafından otomatik hesaplanır. <ol><li> Video uyaranlara iki 20 dakikalık aşamalarında oluşan bir deneme konularda görüntülenir. Bir aşamada 5 dakikalık dört segmentleri oluşur: <ol><li> İlk bölüm, iki monitörlerde bir monokromatik ekranda gösterirken, beş dakika boyunca test tankına kadın acclimatizes. </li><li> Ikinci bölüm, iki farklı video uyaranlara kadın, sol monitör ve diğer beş dakika süreyle sağ tarafta görüntülenir. </li><li> Video uyaranların ekran hemen sonra, bir tek renkli ekran tekrar beş dakika boyunca her iki monitör üzerinde görüntülenir. </li><li> Dördüncü ve son bölümünde, ikinci parçası gelen uyaranlar sunulur, ancak her uyaranın pozisyon açıldığında. Bu yan önyargı içinde kadın kontrolü sağlar. </li></ol></li><li> SECİkinci aşamada, eş zamanlı olarak sunulan uyaranlara farklı bir set ile aynı deseni tekrarlar. </li><li> 2. adıma geri dönen ve sistematik bir sunum yan ve sipariş değişen ek çalışmalar yürütülmektedir. </li></ol> 5. Temsilcisi Sonuçlar. Biz kur erkek etkileşimli ve etkileşimli olmayan animasyonlar kadın yanıt karşılaştırarak Etkileşimli oynatma etkinliği değerlendirildi. Etkileşimli olmayan uyaran önceki çalışmalarda 1-4 olarak, kadın davranışı bağımsız olarak ekranda bir kur uyaran yapıldı . İnteraktif uyaran paletli, ekran boyunca kadın yatay konumda. Simüle balık ya da söz konusu balık ya pozisyonu operasyonel centroid ve burnu birleştiren çizginin orta noktası olarak tanımlanmıştır. Erkek davranış rehberlik üç kural X yönünde tankın uzunluğu ifade eder ve Z yönünde tankın genişliği (Şekil 2) ifade eder, aşağıdaki gibi: Kural 1: simüle erkek her zaman Z yönü onu izleme, ekran boyunca konu şu. Kural 2: simüle erkek sırt yüzgeci bir lateral kur ekran yerine getirirken sadece yükseltti. Kural 3: simüle erkek KılıÁkuyruk balık sadece% 50, kadın sergilenmektedir toplam süre için bir lateral kur ekran gerçekleştirecek. Lateral kur ekran Z yönünde dişi balık dörtte biri erkek vücut uzunluğu içinde olan erkek balık tarafından tetiklenir. Lateral kur ekran kadın X yönünde izlemek için ne kadar yakın olduğunu bağımsızdır. İnteraktif uyaran, gerçek zamanlı olarak kadın pozisyonlar (Şekil 3) yakından izlenir. 4,5 etkileşimli olmayan uyaranlara kullanarak Önceki çalışmasını kadın X gösterdi birchmanni kendi türünün güçlü görsel sinyaller tercih etti. IVP tarafından oluşturulan interaktif olmayan uyaranlara conspecific arkadaşı tercihleri ​​(t = 1,923, N = 9, p = 0,046) eliciting eşit derecede etkili olmuştur. Simüle interaktif conspecific ve heterospecific erkek kadın test edildiğinde hemen önce veya sonra aynı deneme, ancak, bu bir tercih (Şekil 4) göstermek için başarısız oldu. <img src="/files/ftp_upload/2374/2374fig1.jpg" alt="Şekil 1" /> Şekil 1: Kalibrasyon için kurulum izleyin. <img src="/files/ftp_upload/2374/2374fig2.jpg" alt="Şekil 2" /> Şekil 2 tank ve monitör kurulum şematik görünümü, konumunu tanımlamak için kullanılan belirten eksenleri. <img src="/files/ftp_upload/2374/2374fig3.jpg" alt="Şekil 3" /> Şekil 3. Yatay konum, zaman içinde animasyonlu timsalimiz ve temsil eden kadın konu . <img src="/files/ftp_upload/2374/2374fig4.jpg" alt="Şekil 4" /> Şekil 4 etkileşimli ve etkileşimli olmayan conspecific ve heterospecific erkek uyaranlara kadın Derneği (ler). Her komplo prototip pozisyonları çıkış beş dakikalık bir kayıt oluşturulur. Bu araziler, 0 ila 5 dakika dikey Y yönünde ilerler. <img src="/files/ftp_upload/2374/2374fig5.jpg" alt="Şekil 5" /> Şekil 5 iki interaktif uyaranlarla Temsilcisi dernek zamanlı veri ve izleme. Iki kadın iki beş dakika segmentleri gösterilmiştir.

<ol>
	<li>Fisher, H. S., Mascuch, S., Rosenthal, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multivariate+male+traits+misalign+with+multivariate+female+preferences+in+the+swordtail+fish,+Xiphophorus+birchmanni.">Multivariate male traits misalign with multivariate female preferences in the swordtail fish, Xiphophorus birchmanni.</a> Anim. Behav. 78, 265-269 (2009).</li><li>Fisher, H. S., Rosenthal, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hungry+females+show+stronger+mating+preferences.">Hungry females show stronger mating preferences.</a> Behavioral Ecology. 17, 979-981 (2006).</li><li>Fisher, H. S., Rosenthal, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Male+swordtails+court+with+an+audience+in+mind.">Male swordtails court with an audience in mind.</a> Biology Letters. 3, 5-7 (2007).</li><li>Wong, B. B. M., Rosenthal, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Female+disdain+for+swords+in+a+swordtail+fish.">Female disdain for swords in a swordtail fish.</a> American Naturalist. 167, 136-140 (2006).</li><li>Fisher, H. S., Wong, B. B. M., Rosenthal, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alteration+of+the+chemical+environment+disrupts+communication+in+a+freshwater+fish.">Alteration of the chemical environment disrupts communication in a freshwater fish.</a> Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences. 273, 1187-1193 (2006).</li><li>Rosenthal, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+considerations+and+techniques+for+constructing+video+stimuli.">Design considerations and techniques for constructing video stimuli.</a> Acta Ethol. 3, 49-54 (2000).</li><li>Turnell, E. R., Mann, K. D., Rosenthal, G. G., Gerlach, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mate+choice+in+zebrafish+(Danio+rerio)+analyzed+with+video-stimulus+techniques.">Mate choice in zebrafish (Danio rerio) analyzed with video-stimulus techniques.</a> Biol. Bull. 205, 225-226 (2003).</li><li>Rosenthal, G. G., Ryan, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assortative+preferences+for+stripes+in+danios.">Assortative preferences for stripes in danios.</a> Animal Behaviour. 70, 1063-1066 (2005).</li><li>Reynolds, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flocks,+herds+and+schools:+A+distributed+behavioral+model.">Flocks, herds and schools: A distributed behavioral model.</a> , 256 (1985).</li><li>Reynolds, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steering+Behaviors+For+Autonomous+Characters.">Steering Behaviors For Autonomous Characters.</a> , (1999).</li><li>Hoare, D. J., Couzin, I. D., Godin, J. -. G. J., Krause, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Context-dependent+group+size+choice+in+fish.">Context-dependent group size choice in fish.</a> Animal Behaviour. 65, 663-669 (2004).</li><li>Hoare, D. J. &. a. m. p. ;. a. m. p., Krause, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Social+organisation,+shoal+structure+and+information+transfer.">Social organisation, shoal structure and information transfer.</a> Fish and Fisheries. 4, 269-279 (2003).</li></ol>

Bu video-makale üretim Biobserve Research tarafından sponsor oldu.

Önceki hayvan davranış interaktif video oynatımı için yöntemleri konulardan davranışsal ipuçlarını yanıtları sağlamak için bir insan operatör yararlanmıştır. IVP, biz tabi davranışı üzerinde gerçek zamanlı, otomatik veri yanıt kural tabanlı etkileşim uygulanan bir program oluşturdu. Biz programı oluştururken aşağıda yer alan adımları kısaca özetlemektedir. X dijital erkek örnekleri oluşturmak için ilk adım birchmanni ve X. Malinche. Biz önceki çalışmalarda 6 benzer bir yaklaşım benimsedi. Biz gerçek X fotoğrafları dayalı dokular modellenmiş 3D kafesleri yarattı birchmanni ve X. Malinche. Gerçek balık, balık şekilleri modellemek için kullanılan aynı fotoğraflar gerçekçi dokular yakalamak için balık dokular olarak kullanılmıştır. Kendi UV uygulanan bir düzlemsel harita, fotoğraf dokusu ile UV harita hizalanmış koordine eder. İkincisi, dijital balık örgü, gerçek bir balık gibi deforme gerekir. Bunu başarmak için, sanal bir iskelet, gövde ve kanatları için yaratıldı ve mesh &quot;derili&quot;. Eklemlerin döndürülmüş arayüz süreci örgü deforme olmasını sağlar. İkincisi, dijital balık hareket ekledi. Altı temel hareketleri bir erkek KılıÁkuyruk balık yaptığı canlandırılmıştır. Üç hareketlerin bir balık yüzmek hangi farklı hızlarda temsil etmek için kullanılır. Diğer üç hareketleri dönüm veya lateral kur ekran sergileyerek, hala kalan balık. Erkekler 3 erkek ya da kadın alıcıları mevcut olup olmadığını uygun olarak sırt yüzgeci yükseltebilir veya düşürebilirsiniz bu yana, biz lateral kur ekran sırt yüzgeci hareketi decoupled. Döngüsü sırasında gündeme veya herhangi bir noktada indirdi olabilir, böylece sırt yüzgeci anahtarlı oldu. Toplam yirmi dört animasyon döngüleri kullanılmıştır. Her devir başladı ve animasyon döngüleri kolayca bir araya geliyor, öyle ki, aynı duruşu balık ile sona erdi. Yirmi dört animasyon döngüleri rotoscoping 7,8, canlı bir havai video istenen hareket tarafından oluşturulan, erkek X. kur birchmanni. Üçüncü olarak, etkileşim sağladı. Biz gerçek zamanlı olarak, burun, gövde, ve kuyruk kadın KılıÁkuyruk pozisyonu IVP programı gerçek zamanlı olarak izleyebilir ve bu bilgileri iletmek için Biobserve Görüntüleyicisi sistem kullanılır. Bu her monitör kur her erkek için ayrı ayrı yapıldı. Erkek animasyon konu balık pozisyonu takip etti. Biz Reynolds kadın yaklaşımlar olarak erkek, kadın takip ve yavaşlatmak için izin direksiyon davranışı 9,10 geldi kullanarak aşağıdaki modellenmiştir. Her zaman adımı erkek KılıÁkuyruk balık konumunu hesaplamak için, sistem, program, erkek sürücü kuvvetleri hesaplamak için izin kadın, mevcut konumu ile sağlanmıştır. İlk olarak, hedef ofset vektörü erkek balık dişi balık pozisyon pozisyon çıkarılarak hesaplandı. Erkek balık kadın balık İkinci mesafe hedef ofset vektörü büyüklüğünü alarak tespit edilmiştir. Üçüncü olarak, erkek balık istenilen hızda, sabit bir yavaşlama değeri mesafe bölünmesi ile tespit edilmiştir. Bu erkek balık kadın balık yaklaşırken yavaşlatmak için izin verdi. Son olarak, istenilen ivme istenilen hız erkek mevcut hız çıkarılarak hesaplandı. Animasyonlar, 60 Hz video ayrık kareleri olarak işlenir, hesaplamalar 0.016 saniye aralıklarla, her ayrık zaman adım için yapılmıştır. Maksimum hızı 10 cm / s Bu deneyler için bir değer olarak ayarlanmış. Yeni hızının büyüklüğü maksimum hız daha fazla ise, maksimum hız kurulmuştur. Bu özellikle simülasyon için, interaktif erkek balıkların sırt yüzgeci zaman% 50 kaldırdı ve sadece kur etkileşimleri sırasında. Erkek uyaran Z boyutta kadın KılıÁkuyruk balık 0.25 vücut uzunlukları içinde yapıldığında yan kur ekran davranış tetikledi. Biz olmayan interaktif animasyonlar, güçlü bir tercihi ortaya çıkardı ve kadın interaktif uyaranlar ile ilişkilendirerek çoğunluğu zaman zaman harcadım rağmen, etkileşim conspecifics için kadın tercih kaldırıldı şaşırdık. Bir olasılık, kılıç ve sırt yüzgeci erkek değerlendirmek için kullanılan görsel ipuçları, kadın yakından takip geçersiz kılabilir. Alternatif olarak, kadın kur erkek ilgi kaybetmek olasılığı daha düşük olabilir ve bu nedenle daha az olasıdır, hem bireyler örnek (Şekil 5). Bununla birlikte, elde ettiğimiz sonuçlar, yani video oyun teknolojisinin çalışma prensibi, yazılım odaklı, kullanıcı girişi yanıt kural tabanlı ajanlar çalışmaları başarıyla Etkileşimli oynatma uygulanabilir.hayvan davranışları. Bu tür kurallara dayalı interaktif çalma shoaling ve kolektif hareket 11,12 çalışmaları için yararlı ispatlamak zorundadır. Özellikle, sanal timsalimiz shoaling için kullandığı kuralları manipüle etme yeteneği bize hayvanlar shoaling kararları yapmak için kullanabileceğiniz bu süreçlere fikir vermelidir.

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Maya 8.0</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>C# program using Microsoft&#x2019;s XNA Game Studio 2.0</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>BIOBSERVE Viewer 2</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Dell 15&#x201D; CRT monitor (2)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>20 X 20 X 80 cm Plexiglas testing aquarium</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Dell Latitude computer (animation server)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

automated interactive video playback for studies of animal communication

Video oynatma, hayvan iletişimi, görsel sinyaller kontrollü manipülasyon ve sunumu için yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Özellikle, parametre tabanlı bir bilgisayar animasyonu, morfolojik, davranışsal veya spektral özellikleri ekranda hayvanlar gerçekçi ve hareketli görüntüler bağlamında herhangi bir sayıda bağımsız işlemek için bir fırsat sunuyor. Geleneksel çalma önemli bir sınırlama Ancak, görsel uyaranın canlı hayvan ile iletişim kurma yeteneği yoksun olduğunu. Borçlanma, video oyunu teknoloji otomatik bir video oynatma için bir video izleme sistemi gerçek zamanlı sinyallere yanıt olarak kontrol animasyonlar, etkileşimli bir sistem oluşturduk. Bu yöntem kadın KılıÁkuyruk balık, Xiphophorus birchmanni arkadaşı seçmeli denemeler yaparak gösterdi. Kadınlar aynı anda karşı tarafta bir akvaryum conspecific kur erkek ve heterospecific bir kur erkek (X Malinche) arasında bir seçim verildi. Kur erkek vahşi gibi sanal erkek uyarıcı, kadın yatay konumunu izlemek için programlanmış. Vahşi X Mate-seçim çalışmalarda birchmanni kadın, gerçekçi bir görsel uyaranın etkin bir şekilde oluşturmak için prototip yeteneği doğrulamak için kullanılan .

Watch this Scientific Journal Video about Automated Interactive Video Playback for Studies of Animal Communication at JoVE.com

Automated Interactive Video Playback for Studies of Animal Communication

Video oynatma hayvan davranışları yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Biz oluşturulan ve 3-D bilgisayar animasyonları kurallara dayalı, interaktif çalma tabi davranışı üzerinde gerçek zamanlı, otomatik veri yanıt geçerli bir program değerlendirilir.

Hayvan İletişim Araştırmaları Otomatik Etkileşimli Video Oynatma

Video playback is a widely-used technique for the controlled manipulation and presentation of visual signals in animal communication. In particular, ...

automated-interactive-video-playback-for-studies-animal

Research

JoVE Journal

Neuroscience

13.2K Görüntüleme.  Texas A&M University (TAMU). Video oynatma hayvan davranışları yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Biz oluşturulan ve 3-D bilgisayar animasyonları kurallara dayalı, interaktif çalma tabi davranışı üzerinde gerçek zamanlı, otomatik veri yanıt geçerli bir program değerlendirilir.

Video: Automated Interactive Video Playback for Studies of Animal Communication

Organotypic Cerebellar Cultures: Apoptotic Challenges and Detection

Organotypic cultures of neuronal tissue were first introduced by Hogue in 1947 1,2 and have constituted a major breakthrough in the field of neuroscience. Since then, the technique was developed further and currently there are many different ways to prepare organotypic cultures. The method presented here was adapted from the one described by Stoppini et al. for the preparation of the slices and from Gogolla et al. for the staining procedure 3,4.
A unique feature of this technique is that it allows you to study different parts of the brain such as hippocampus or cerebellum in their original structure, providing a big advantage over dissociated cultures in which all the cellular organization and neuronal networks are disrupted. In the case of the cerebellum it is even more advantageous because it allows the study of Purkinje cells, extremely difficult to obtain as dissociated primary culture. This method can be used to study certain developmental features of the cerebellum in vitro, as well as for electrophysiological and pharmacological experiments in both wild type and mutant mice.
The method described here was designed to study the effect of apoptotic stimuli such as Fas ligand in the developing cerebellum, using TUNEL staining to measure apoptotic cell death. If TUNEL staining is combined with cell type specific markers, such as Calbindin for Purkinje cells, it is possible to evaluate cell death in a cell population specific manner. The Calbindin staining also serves the purpose of evaluating the quality of the cerebellar cultures.

This method describes the generation of organotypic cerebellar cultures and the effect of certain apoptotic stimuli on the viability of different cerebellar cell types.

Organotipik Serebellar Kültürler: Apoptotik Zorluklar ve Tayin

Organotypic cultures of neuronal tissue were first introduced by Hogue in 1947 1,2 and have constituted a major breakthrough in the field of neuroscience. ...

Nörobilim

Flash Photolysis of Caged Compounds in the Cilia of Olfactory Sensory  Neurons

Photolysis of caged compounds allows the production of rapid and localized increases in the concentration of various physiologically active compounds1. Caged compounds are molecules made physiologically inactive by a chemical cage that can be broken by a flash of ultraviolet light. Here, we show how to obtain patch-clamp recordings combined with photolysis of caged compounds for the study of olfactory transduction in dissociated mouse olfactory sensory neurons. The process of olfactory transduction (Figure 1) takes place in the cilia of olfactory sensory neurons, where odorant binding to receptors leads to the increase of cAMP that opens cyclic nucleotide-gated (CNG) channels2. Ca entry through CNG channels activates Ca-activated Cl channels. We show how to dissociate neurons from the mouse olfactory epithelium3 and how to activate CNG channels or Ca-activated Cl channels by photolysis of caged cAMP4 or caged Ca5. We use a flash lamp6,7 to apply ultraviolet flashes to the ciliary region to uncage cAMP or Ca while patch-clamp recordings are taken to measure the current in the whole-cell voltage-clamp configuration8-11.

Photolysis of caged compounds allows the production of rapid and localized increases in the concentration of various physiologically active compounds. Here, we show how to obtain patch-clamp recordings combined with photolysis of caged cAMP or caged Ca for the study of olfactory transduction in dissociated mouse olfactory sensory neurons.

Koku Duyu Nöronlar Cilia Kafesli Bileşiklerin Flash Fotoliz

Photolysis of caged compounds allows the production of rapid and localized increases in the concentration of various physiologically active compounds1. ...

Rodent Stereotaxic Surgery and Animal Welfare Outcome Improvements for Behavioral Neuroscience

Stereotaxic surgery for the implantation of cannulae into specific brain regions has for many decades been a very successful experimental technique to investigate the effects of locally manipulated neurotransmitter and signaling pathways in awake, behaving animals. Moreover, the stereotaxic implantation of electrodes for electrophysiological stimulation and recording studies has been instrumental to our current understanding of neuroplasticity and brain networks in behaving animals. Ever-increasing knowledge about optimizing surgical techniques in rodents1-4, public awareness concerning animal welfare issues and stringent legislation (e.g., the 2010 European Union Directive on the use of laboratory animals5) prompted us to refine these surgical procedures, particularly with respect to implementing new procedures for oxygen supplementation and the continuous monitoring of blood oxygenation and heart rate levels during the surgery as well as introducing a standardized protocol for post-surgical care. Our observations indicate that these modifications resulted in an increased survival rate and an improvement in the general condition of the animals after surgery (e.g. less weight loss and a more active animal). This video presentation will show the general procedures involved in this type of stereotaxic surgery with special attention to our several modifications. We will illustrate these surgical procedures in rats, but it is also possible to perform this type of surgery in mice or other small laboratory animals by using special adaptors for the stereotaxic apparatus6.

Stereotaxic surgery on rodents allows for targeted administration of drugs or electrical stimulation and recordings in awake, behaving animals. In this video presentation we will demonstrate recent procedural refinements to this long-standing procedure that successfully improved survival rate and reduced post-surgical weight loss.

Behavioral Neuroscience Kemirgen Stereotaksik Cerrahi ve Hayvan Refahı Sonuç İyileştirmeler

Stereotaxic surgery for the implantation of cannulae into specific brain regions has for many decades been a very successful experimental technique to ...

Whole Animal Perfusion Fixation for Rodents

The goal of fixation is to rapidly and uniformly preserve tissue in a life-like state. While placing tissue directly in fixative works well for small pieces of tissue, larger specimens like the intact brain pose a problem for immersion fixation because the fixative does not reach all regions of the tissue at the same rate 5,7. Often, changes in response to hypoxia begin before the tissue can be preserved 12. The advantage of directly perfusing fixative through the circulatory system is that the chemical can quickly reach every corner of the organism using the natural vascular network. In order to utilize the circulatory system most effectively, care must be taken to match physiological pressures 3. It is important to note that physiological pressures are dependent on the species used. Techniques for perfusion fixation vary depending on the tissue to be fixed and how the tissue will be processed following fixation. In this video, we describe a low-cost, rapid, controlled and uniform fixation procedure using 4% paraformaldehyde perfused via the vascular system: through the heart of the rat to obtain the best possible preservation of the brain for immunohistochemistry. The main advantage of this technique (vs. gravity-fed systems) is that the circulatory system is utilized most effectively.

Here we describe a low-cost, rapid, controlled and uniform fixation procedure using 4% paraformaldehyde perfused via the vascular system: through the heart of the rat to obtain the best possible preservation of the brain.

Kemirgenler için Tüm Hayvan Perfüzyon Fiksasyon

The goal of fixation is to rapidly and uniformly preserve tissue in a life-like state. While placing tissue directly in fixative works well for small ...

Direct Visualization of the Murine Dorsal Cochlear Nucleus for Optogenetic Stimulation of the Auditory Pathway

Investigation into the use of virus-mediated gene transfer to arrest or reverse hearing loss has largely been relegated to the peripheral auditory system. Few studies have examined gene transfer to the central auditory system. The dorsal cochlear nucleus (DCN) of the brainstem, which contains second order neurons of the auditory pathway, is a potential site for gene transfer. In this protocol, a technique for direct and maximal exposure of the murine DCN via a posterior fossa approach is demonstrated. This approach allows for either acute or survival surgery. Following direct visualization of the DCN, a host of experiments are possible, including injection of opsins into the cochlear nucleus and subsequent stimulation by an optical fiber coupled to a blue light laser.&#160;Other neurophysiology experiments, such as electrical stimulation and neural injector tracings are also feasible.&#160;The level of visualization and the duration of stimulation achievable make this approach applicable to a wide range of experiments.

The goal of this protocol is to outline a surgical approach to provide direct access to the dorsal cochlear nucleus in a murine model.

İşitsel Yolu ve optogenetic Stimülasyon için Murin Dorsal Koklear Çekirdek Doğrudan Görselleştirme

Investigation into the use of virus-mediated gene transfer to arrest or reverse hearing loss has largely been relegated to the peripheral auditory system. ...

Assessment and Communication for People with Disorders of Consciousness

In this experiment, we demonstrate a suite of hybrid Brain-Computer Interface (BCI)-based paradigms that are designed for two applications: assessing the level of consciousness of people unable to provide motor response and, in a second stage, establishing a communication channel for these people that enables them to answer questions with either &#39;yes&#39; or &#39;no&#39;. The suite of paradigms is designed to test basic responses in the first step and to continue to more comprehensive tasks if the first tests are successful. The latter tasks require more cognitive functions, but they could provide communication, which is not possible with the basic tests. All assessment tests produce accuracy plots that show whether the algorithms were able to detect the patient&#39;s brain&#39;s response to the given tasks. If the accuracy level is beyond the significance level, we assume that the subject understood the task and was able to follow the sequence of commands presented via earphones to the subject. The tasks require users to concentrate on certain stimuli or to imagine moving either the left or right hand. All tasks are designed around the assumption that the user is unable to use the visual modality, and thus, all stimuli presented to the user (including instructions, cues, and feedback) are auditory or tactile.

With this experiment, one might be able to detect consciousness in people with disorders of consciousness. Furthermore, the approach can create a simple communication channel that enables people to give simple YES/NO answers to questions.

Bilinç Bozukluğu Olan Kişiler İçin Değerlendirme ve İletişim

In this experiment, we demonstrate a suite of hybrid Brain-Computer Interface (BCI)-based paradigms that are designed for two applications: assessing the ...

Ablation of a Neuronal Population Using a Two-photon Laser and Its Assessment Using Calcium Imaging and Behavioral Recording in Zebrafish Larvae

To identify the role of a subpopulation of neurons in behavior, it is essential to test the consequences of blocking its activity in living animals. Laser ablation of neurons is an effective method for this purpose when neurons are selectively labeled with fluorescent probes. In the present study, protocols for laser ablating a subpopulation of neurons using a two-photon microscope and testing of its functional and behavioral consequences are described. In this study, prey capture behavior in zebrafish larvae is used as a study model. The pretecto-hypothalamic circuit is known to underlie this visually-driven prey catching behavior. Zebrafish pretectum were laser-ablated, and neuronal activity in the inferior lobe of the hypothalamus (ILH; the target of the pretectal projection) was examined. Prey capture behavior after pretectal ablation was also tested.

Here, we present a protocol to ablate a genetically labeled subpopulation of neurons by a two-photon laser from Zebrafish larvae.

Ablasyon nöronal nüfusunun iki fotonlu lazer ve kalsiyum görüntüleme ve davranış kayıt zebra balığı larva kullanarak kendi değerlendirme kullanma

To identify the role of a subpopulation of neurons in behavior, it is essential to test the consequences of blocking its activity in living animals. Laser ...

Exogenous Administration of Microsomes-associated Alpha-synuclein Aggregates to Primary Neurons As a Powerful Cell Model of Fibrils Formation

For years, the inability of replicating formation of insoluble alpha-synuclein (&#945;S) inclusions in cell cultures has been a great limitation in the study of &#945;S aggregation in Parkinson&#39;s Disease (PD). Recently, the development of new animal models through the exogenous inoculation of brain extracts from diseased &#945;S transgenic mice or PD patients has given new hopes to the possibility of creating more adequate cell models of &#945;S aggregation. Unfortunately, when it comes to cells in cultures, administration of raw brain extracts has not proven as successful as in mice and the source of choice of exogenous aggregates is still in vitro preformed &#945;S fibrils.
We have developed a method to induce the formation of intracellular &#945;S inclusions in primary neurons through the exogenous administration of native microsomes-associated &#945;S aggregates, a highly toxic &#945;S species isolated from diseased areas of transgenic mice. This fraction of &#945;S aggregates that is associated with the microsomes vesicles, is efficiently internalized and induces the formation of intracellular inclusions positive for aggregated and phosphorylated &#945;S. Compared to in vitro-preformed fibrils which are made from recombinant &#945;S, our method is faster and guarantees that the pathogenic seeding is made with authentic &#945;S aggregates extracted from diseased animal models of PD, mimicking more closely the type of inclusions obtained in vivo. As a result, availability of tissues rich in &#945;S inclusions is mandatory.
We believe that this method will provide a versatile cell-based model to study the microscopic aspects of &#945;S aggregation and the related cellular pathophysiology in vivo and will be a starting point for the creation of more accurate and sophisticated cell paradigm of PD.

The goal of this protocol is to provide a cell-based system that replicates the formation of alpha-synuclein aggregates in vivo. Intracellular alpha-synuclein inclusions are seeded in primary neurons by the internalization and propagation of exogenous administered native microsomes-associated alpha-synuclein aggregates isolated from diseased alpha-synuclein transgenic mice.

Microsomes ilişkili Alpha-synuclein toplamları için birincil nöronlar eksojen yönetim olarak güçlü hücre modeli liflerinde oluşumu

For years, the inability of replicating formation of insoluble alpha-synuclein (&#945;S) inclusions in cell cultures has been a great limitation in the ...

In Vivo Two-photon Imaging of Cortical Neurons in Neonatal Mice

Two-photon imaging is a powerful tool for the in vivo analysis of neuronal circuits in the mammalian brain. However, a limited number of in vivo imaging methods exist for examining the brain tissue of live newborn mammals. Herein we summarize a protocol for imaging individual cortical neurons in living neonatal mice. This protocol includes the following two methodologies: (1) the Supernova system for sparse and bright labeling of cortical neurons in the developing brain, and (2) a surgical procedure for the fragile neonatal skull. This protocol allows the observation of temporal changes of individual cortical neurites during neonatal stages with a high signal-to-noise ratio. Labeled cell-specific gene silencing and knockout can also be achieved by combining the Supernova with RNA interference and CRISPR/Cas9 gene editing systems. This protocol can, thus, be used for analyzing the developmental dynamics of cortical neurons, molecular mechanisms that control the neuronal dynamics, and changes in neuronal dynamics in disease models.

In Vivo Two-photon Imaging of Cortical Neurons in Neonatal Mice

We present an in vivo two-photon imaging protocol for imaging the cerebral cortex of neonatal mice. This method is suitable for analyzing the developmental dynamics of cortical neurons, the molecular mechanisms that control the neuronal dynamics, and the changes in neuronal dynamics in disease models.

Vivo Yenidoğan farelerde kortikal nöronların iki fotonlu görüntüleme

Two-photon imaging is a powerful tool for the in vivo analysis of neuronal circuits in the mammalian brain. However, a limited number of in vivo imaging ...

In Vitro Wedge Slice Preparation for Mimicking In Vivo Neuronal Circuit Connectivity

In vitro slice electrophysiology techniques measure single-cell activity with precise electrical and temporal resolution. Brain slices must be relatively thin to properly visualize and access neurons for patch-clamping or imaging, and in vitro examination of brain circuitry is limited to only what is physically present in the acute slice. To maintain the benefits of in vitro slice experimentation while preserving a larger portion of presynaptic nuclei, we developed a novel slice preparation. This &#8220;wedge slice&#8221; was designed for patch-clamp electrophysiology recordings to characterize the diverse monaural, sound-driven inputs to medial olivocochlear (MOC) neurons in the brainstem. These neurons receive their primary afferent excitatory and inhibitory inputs from neurons activated by stimuli in the contralateral ear and corresponding cochlear nucleus (CN). An asymmetrical brain slice was designed which is thickest in the rostro-caudal domain at the lateral edge of one hemisphere and then thins towards the lateral edge of the opposite hemisphere. This slice contains, on the thick side, the auditory nerve root conveying information about auditory stimuli to the brain, the intrinsic CN circuitry, and both the disynaptic excitatory and trisynaptic inhibitory afferent pathways that converge on contralateral MOC neurons. Recording is performed from MOC neurons on the thin side of the slice, where they are visualized using DIC optics for typical patch-clamp experiments. Direct stimulation of the auditory nerve is performed as it enters the auditory brainstem, allowing for intrinsic CN circuit activity and synaptic plasticity to occur at synapses upstream of MOC neurons. With this technique, one can mimic in vivo circuit activation as closely as possible within the slice. This wedge slice preparation is applicable to other brain circuits where circuit analyses would benefit from preservation of upstream connectivity and long-range inputs, in combination with the technical advantages of in vitro slice physiology.

Integration of diverse synaptic inputs to neurons is best measured in a preparation that preserves all pre-synaptic nuclei for natural timing and circuit plasticity, but brain slices typically sever many connections. We developed a modified brain slice to mimic in vivo circuit activity while maintaining in vitro experimentation capability.

In Vitro Kama Dilimi In Vivo Nöronal Devre Bağlantısı Nın TaklitI Için Hazırlık

In vitro slice electrophysiology techniques measure single-cell activity with precise electrical and temporal resolution. Brain slices must be relatively ...