Name: a novel single animal motor function tracking system using simple, readily available software
Uploaded: 2018-08-31T13:30:00
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Diese Studie wurde unterstützt durch den Verdienst Review Award # B1495-R (zu Jeffrey R. Capadona) und die Presidential Early Career Award für Wissenschaftler und Ingenieure (PECASE) (zur Jeffrey R. Capadona) aus den Vereinigten Staaten von Veteranen Angelegenheiten Rehabilitation Forschung und Entwicklungsservice. Darüber hinaus wurde diese Arbeit vom Amt des Assistant Secretary Of Defense for Health Affairs durch das Peer überprüft medizinische Forschungsprogramm unter Award Nr. teilweise unterstützt. W81XWH-15-1-0608. Die Autoren erkennen Quelle für ihre Sommer-Forschung, die finanzielle Unterstützung. Den Inhalt repräsentieren nicht die Ansichten des United States Department of Veterans Affairs oder Regierung der Vereinigten Staaten. Die Autoren möchten Hiroyuki Arakawa in der Home-Nagetier Verhalten Kern für seine Führung im entwerfen und Testen von Nagetier Verhaltens Protokolle zu danken. Die Autoren möchten auch James Drake und Kevin Talbot vom Department of Mechanical Home- und Luft-und Raumfahrttechnik Danke für ihre Hilfe bei der Entwicklung und Herstellung von Nagetier Leiter Test.

Alle Verfahren und Praktiken der Pflege der Tiere wurden genehmigt und in Übereinstimmung mit der Louis Stokes Cleveland Abteilung der Veteranen Angelegenheiten Medical Center institutionelle Tier Pflege und Nutzung Ausschuss durchgeführt. Die behavioral Testprotokoll verfolgt zuvor veröffentlichte Arbeit12,13.
1. Verhalten testen: Dreharbeiten die Aufgaben
Hinweis: Hier wurden die Tiere getestet für 8 Woc...

<ol>
	<li>Beery, A. K., Kaufer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stress,+social+behavior,+and+resilience:+insights+from+rodents.">Stress, social behavior, and resilience: insights from rodents.</a> Neurobiology of Stress. 1, 116-127 (2015).</li><li>Crawley, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+phenotyping+of+rodents.">Behavioral phenotyping of rodents.</a> Comparative Medicine. 53, 140-146 (2003).</li><li>Wolf, A., Bauer, B., Abner, E. L., Ashkenazy-Frolinger, T., Hartz, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Comprehensive+Behavioral+Test+Battery+to+Assess+Learning+and+Memory+in+129S6/Tg2576+Mice.">A Comprehensive Behavioral Test Battery to Assess Learning and Memory in 129S6/Tg2576 Mice.</a> PLoS One. 11, 0147733 (2016).</li><li>Metz, G. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+and+subcortical+lesions+impair+skilled+walking+in+the+ladder+rung+walking+test:+a+new+task+to+evaluate+fore-+and+hindlimb+stepping,+placing,+and+co-ordination.">Cortical and subcortical lesions impair skilled walking in the ladder rung walking test: a new task to evaluate fore- and hindlimb stepping, placing, and co-ordination.</a> Journal of Neuroscience Methods. 115, 169-179 (2002).</li><li>Bailey, K. R., Crawley, J. N., Buccafusco, J. 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A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ladder+rung+walking+task:+a+scoring+system+and+its+practical+application.">The ladder rung walking task: a scoring system and its practical application.</a> Journal of Visual Experiments. (28), e1204 (2009).</li><li>Chesler, E. J., Wilson, S. G., Lariviere, W. R., Rodriguez-Zas, S. L., Mogil, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influences+of+laboratory+environment+on+behavior.">Influences of laboratory environment on behavior.</a> Nature Neuroscience. 5, 1101-1102 (2002).</li><li>Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. 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Der kritischste Teil des Protokolls zu eine starke Analyse zu gewährleisten ist die konsequente Dreharbeiten. Wenn die Videos gut beleuchtet und gefilmt an der richtigen Stelle sind, wie im ersten Abschnitt des Protokolls diskutiert, wird das System eine genaue Analyse durchführen können. Wie bei jedem Bildverarbeitungs-Problem wird die Arbeit in der Vorverarbeitung die Nachbearbeitung genauer und einfacher machen. Als solche bedeutet dafür sorgen, dass das Gerät und die Tiere während des Tests gut beleuchteten sin...

Es gibt viele etablierte Methoden, Funktions- und Verhaltensstörungen Motor und kognitive Beeinträchtigungen1,2,3zu beurteilen. Einige der häufiger eingesetzten Methoden gehören Prüfungen feine Motorik über Pfote Platzierung, stepping und Gliedmaßen Koordination auf einer Leiter Test4, Test Grobmotorik und Stress Verhalten über Freiland-Gitter-Test5 ,6, und Tests für Angst, Depression und Verzweiflung über die erzwungene Schwimmen testen7,8 oder Rotor Stab9. Viele dieser Methoden setzen jedoch auf menschliche Forscher erzielen "das Tier" oder seine Leistung subjektiv zu beurteilen. Die Notwendigkeit für eine subjektive menschliche Beurteilung kann langsam die Generierung und Analyse der Daten sowie präsentieren die Möglichkeit für einen absichtlichen oder unabsichtlichen Einfluss der Forschung Bias in der Studie10. Weitere, subjektive Bewertung der Daten stellt auch das Risiko einer ungenauen Datendarstellung, es durch Vergesslichkeit, schlechte Motivation, unsachgemäße Ausbildung oder Fahrlässigkeit11sein.
Die Verwendung von ein Freiland-Gitter-Test und ein Leiter Test bei Ratten mit intracortical Mikroelektroden12,13implantiert haben wir vor kurzem berichtet. Aufgrund der Neuheit der Ergebnisse dieser Studien, begannen wir sofort mit denen und weitere Funktionstests in vielen laufenden Studien im Labor. Im Vorgriff auf unbeabsichtigte menschliche generiert Variabilität infolge einer Zunahme der Zahl der subjektiven Gutachter und den Analyse-Durchsatz zu verbessern machten wir uns eine automatisierte, Computer-gestützte Programm erzielen Verhaltens Tests erstellen, und das Potenzial für Fehler stark einschränken.
Hier berichten wir über die Entwicklung der BVAS. Der BVAS nutzt Computer-Analyse, um ein offenes Feld Raster und eine Leiter Test bzw. wie Metriken von grob- und Motorik zu erzielen. Die Ergebnisse können verwendet werden, möglich Motorik Defizite verursacht durch Verletzung oder Krankheit, unabhängig von der Verletzung oder Erkrankung Modell aufzuklären. Die Analysecodes können entfallen Änderungen in behavioral Prüfgeräte oder verschiedene Metriken der motorischen Funktion der Gäste angepasst werden. Daher kann der BVAS in vielen Anwendungen, über unsere beabsichtigten Gebrauch oder die beabsichtigte Verwendung der derzeit Beschäftigten von anderen Labors implementiert werden.
Beachten Sie, dass die offenen Netz und Leiter Feldversuche Videoaufzeichnung erfordern. Daher erfordert jede Prüfung eine Videokamera [1080p, mindestens 15 Frames pro Sekunde (fps)], einen Laptop und einen Platz zum Speichern von video-Daten. Legen Sie für beide Tests die Kamera in eine zentrierte Position, so dass der ganze Apparat auf den Rahmen zu sehen. Die Kamera auf einem Stativ oder Gerüste zu verankern, so dass es während der Prüfung bewegt sich nicht. Halten Sie die Ränder des Videoframes so dicht wie möglich parallel zu den Rändern des Tests Apparates. Achten Sie darauf das gleiche Personal alle Tests abgeschlossen und das Zimmer ist gut beleuchtet mit einem temperierten System. Verwenden Sie den gleichen Raum für alle Tiere im Laufe des Tests, mit minimalen Änderungen in den Raum. Getreide oder Bananenchips machen gute Belohnungen zu ermutigen, die Tiere Verhalten Tests absolvieren.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:843px;" width="842">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Sprague Dawley rats, male, 201-225g</td>
			<td style="width:197px;">Charles River</td>
			<td style="width:163px;">CD</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Webcam HD Pro c920</td>
			<td style="width:197px;">Logitec</td>
			<td style="width:163px;">960-000764</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Excel</td>
			<td style="width:197px;">Microsoft</td>
			<td style="width:163px;">N/A</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Matalb 2017a, Computer Vision System Toolbox</td>
			<td style="width:197px;">Mathworks</td>
			<td style="width:163px;">N/A</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Open field grid test</td>
			<td style="width:197px;">Made in-house at Case Western Reserve University</td>
			<td style="width:163px;">N/A</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Ladder test</td>
			<td style="width:197px;">Made in-house at Case Western Reserve University</td>
			<td style="width:163px;">N/A</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a novel single animal motor function tracking system using simple, readily available software

Wir haben vor kurzem gezeigt, dass Implantation intracortical Mikroelektroden in den motor Corteces von Ratten führt zu sofortigen und dauerhaften motorische Defizite. Motorische Beeinträchtigungen wurden manuell durch ein offenes Feld Raster Test zur Messung der Grobmotorik und durch einen Leiter-Test, um die feinen Motorik Messen quantifiziert. Hier diskutieren wir eine Technik für die automatisierte Quantifizierung der Videoaufnahme Tests mit unserem benutzerdefinierten Capadona Behavioral Video Analysesystem: Raster und Leiter Test oder BVAS. Einfach und leicht zugänglich ist Codierung Software nutzt (siehe die Tabelle der Materialien), dieses Programm ermöglicht die Verfolgung eines einzelnen Tieres auf freiem Feldraster und die Leiter-Tests. In öffnen Feldraster tracking Code Schwellen das Video für die Intensität, verfolgt die Position der Ratte über 3 min Dauer des Raster-Tests und analysiert den Weg. Anschließend berechnet und zurückgegeben Messungen für die insgesamt zurückgelegte Strecke, die maximale Geschwindigkeit erreicht, die Anzahl der Windungen mit Links - und Rechtshänder und die Gesamtzahl der Rasterlinien, durchzogen von der Ratte. In ladder, tracking, den Code wieder Schwellen das Video für Intensität, verfolgt die Bewegung der Ratte über die Leiter, und Renditen berechneten Messungen einschließlich der Zeit, die Ratte, die Leiter zu überqueren, die Anzahl der Pfote rutscht unterhalb der Ebene der Auftritt der Stromlaufplan-Strompfade und dem Auftreten von Ausfällen durch Stagnation oder Umkehrungen. Unser Ziel ist, dass die BVAS hier entwickelt für die Analyse der motorischen Funktion in einer Vielzahl von Anwendungen, darunter viele Modelle von Verletzungen oder Krankheiten eingesetzt werden können.

Nach der hier vorgestellten Methoden Ratten abgeschlossen das Freiland-Raster und Leiter tests 2 X pro Woche. Die Daten wurden analysiert, sowohl mit BVAS als auch manuell mit einer Stoppuhr von ausgebildet und unerfahrene Prüfer. Vorgestellten Ergebnisse sind durchschnittlich von der rohen wöchentliche Partituren aus ein einzelnes Steuerelement nicht implantierten Tier über eine 8-Wochen-Studie, wo Woche "0" entspricht der grundlegend zu testen. Hinweis: Es wurde keine Prüfung in Woc...

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A Novel Single Animal Motor Function Tracking System Using Simple, Readily Available Software

Die aktuelle Studie zielte darauf ab, die Quantifizierung der motorischen Defizite bei Ratten zu automatisieren. Die Erstbewertung Modell bewertet motor Schäden aus einer intracortical Mikroelektrode Implantation im motorischen Kortex. Wir berichten über die Entwicklung und Nutzung eines Tracking-Algorithmus mit leicht anpassbar, einfach und leicht zugänglich, Software-Codierung.

Eine neuartige einzigen tierischen Motorik Tracking-System mit einfachen, leicht verfügbaren Software

We have recently demonstrated that implanting intracortical microelectrodes in the motor corteces of rats&#160;results in immediate and lasting motor ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Mouse Short- and Long-term Locomotor Activity Analyzed by Video Tracking Software

Maus Kurz-und Langzeit-Bewegungsaktivität von Video-Tracking-Software analysiert

Locomotor  activity (LMA) is a simple and easily performed measurement of behavior in mice  and other rodents. Improvements in video tracking software ...

Forschung

Verhalten

Inchworming: A Novel Motor Stereotypy in the BTBR T+ Itpr3tf/J Mouse Model of Autism

Inchworming: A Novel Motor Stereotypy in the BTBR T+ Itpr3tf/J Mouse Model of Autism

Inchworming: A Novel Motor Stereotypie in der BTBR<em&gt; T<sup&gt; +</sup&gt; Itpr3<sup&gt; Tf</sup</em&gt; / J-Maus-Modell von Autismus

Autism Spectrum Disorder (ASD) is a behaviorally defined neurodevelopmental disorder characterized by decreased reciprocal social interaction, abnormal ...

Assessing Forelimb Function after Unilateral Cervical SCI using Novel Tasks: Limb Step-alternation, Postural Instability and Pasta Handling

Bewertung der Vordergliedmaße Funktion nach Einseitige Cervical SCI mit Novel Aufgaben: Gliedmaßen Step-Wechsel, Haltungsinstabilität und Pasta Handhabung

Cervical spinal cord injury (cSCI) can cause devastating neurological deficits, including impairment or loss of upper limb and hand function. A majority ...

Study Motor Skill Learning by Single-pellet Reaching Tasks in Mice

Studie Motorik Lernen durch Einzel-Pellet Erreichen Aufgaben in Mäuse

Reaching for and retrieving objects require precise and coordinated motor movements in the forelimb. When mice are repeatedly trained to grasp and ...

Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montages for Modulation of Human Motor Function

Nicht-invasive Stimulation des Gehirns Montagen für die Modulation der Menschen Motor Function

Non-invasive electrical brain stimulation (NEBS) is used to modulate brain function and behavior, both for research and clinical purposes. In particular, ...

Using a Split-belt Treadmill to Evaluate Generalization of Human Locomotor Adaptation

Verwenden eine Split-Gürtel-Laufband zum Verallgemeinerung des menschlichen Bewegungsapparates Anpassung auswerten

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Control of Eating Behavior Using a Novel Feedback System

Kontrolle über das Essverhalten mit einem neuartigen Feedbacksystem

Subjects eat food from a plate that sits on a scale connected to a computer that records the weight loss of the plate during the meal and makes up a curve ...

Elevated Plus Maze Test Combined with Video Tracking Software to Investigate the Anxiolytic Effect of Exogenous Ketogenic Supplements

Erhöhte Plus Labyrinth Test in Kombination mit Video Tracking-Software um die angstlösende Wirkung von exogenen ketogene Ergänzungen zu untersuchen

The overall goal of this study is to describe the methodology of the elevated plus maze (EPM) test in combination with a video tracking software. The ...

Simultaneous Eye Tracking and Single-Neuron Recordings in Human Epilepsy Patients

Gleichzeitiges Eye Tracking und Single-Neuron-Aufnahmen bei Humanepipsiepatienten

Intracranial recordings from patients with intractable epilepsy provide a unique opportunity to study the activity of individual human neurons during ...

Using the Race Model Inequality to Quantify Behavioral Multisensory Integration Effects

Verwenden der Rassenmodellungleichheit zur Quantifizierung von verhaltens- multisensorischen Integrationseffekten

Multisensory integration research investigates how the brain processes simultaneous sensory information. Research on animals (mainly cats and primates) ...