Name: a novel single animal motor function tracking system using simple, readily available software
Uploaded: 2018-08-31T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Novel Single Animal Motor Function Tracking System Using Simple, Readily Available Software at JoVE.com

Questo studio è stato sostenuto dal Merit Award Review # B1495-R (per Jeffrey R. Capadona) e il premio alla carriera precoce presidenziale per scienziato e ingegneri (PECASE) (di Jeffrey R. Capadona) da Dipartimento di Stati Uniti di Veterans Affairs riabilitazione Servizio ricerca e sviluppo. Inoltre, questo lavoro è stato supportato in parte dall'ufficio di assistente segretario della difesa per gli affari di salute attraverso il Peer recensione di programma di medica ricerca sotto Premio Nr. W81XWH-15-1-0608. Gli autori riconoscono la fonte per la ricerca di estate sostegno finanziario. I contenuti non rappresentano le opinioni della United States Department of Veterans Affairs o di governo degli Stati Uniti. Gli autori vorrei ringraziare Hiroyuki Arakawa nel nucleo di comportamento del roditore CWRU per la sua guida nella progettazione e test del roditore protocolli comportamentali. Gli autori inoltre ringraziare James Drake e Kevin Talbot dalla CWRU dipartimento di meccanica e ingegneria aerospaziale per il loro aiuto nella progettazione e produzione la prova scaletta del roditore.

Tutte le procedure e le prassi di cura degli animali sono state approvate da e in accordo con il Comitato di uso e Louis Stokes Cleveland dipartimento del Veterans Affairs Center istituzionale animale cure mediche. Il protocollo di test comportamento segue da vicino il lavoro precedentemente pubblicato12,13.
1. test comportamentale: Le riprese le attività
Nota: Qui, gli animali sono stati testati per 8 settim...

<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. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anxiety-Related+Behaviors+in+Mice.">Anxiety-Related Behaviors in Mice.</a> Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. , (2009).</li><li>Prut, L., Belzung, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+open+field+as+a+paradigm+to+measure+the+effects+of+drugs+on+anxiety-like+behaviors:+a+review.">The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review.</a> European Journal of Pharmacology. 463, 3-33 (2003).</li><li>Porsolt, R. D., Bertin, A., Jalfre, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+despair+in+mice:+a+primary+screening+test+for+antidepressants.">Behavioral despair in mice: a primary screening test for antidepressants.</a> Archives Internationales de Pharmacodynamie et de Th&#233;rapie. 229, 327-336 (1977).</li><li>Porsolt, R. D., Brossard, G., Hautbois, C., Roux, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rodent+models+of+depression:+forced+swimming+and+tail+suspension+behavioral+despair+tests+in+rats+and+mice.">Rodent models of depression: forced swimming and tail suspension behavioral despair tests in rats and mice.</a> Current Protocols in Neuroscience. , 10 (2001).</li><li>Dunham, N. W., Miya, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+note+on+a+simple+apparatus+for+detecting+neurological+deficit+in+rats+and+mice.">A note on a simple apparatus for detecting neurological deficit in rats and mice.</a> Journal of the American Pharmaceutical Association. 46, 208-209 (1957).</li><li>Forstmeier, W., Wagenmakers, E. J., Parker, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detecting+and+avoiding+likely+false-positive+findings+-+a+practical+guide.">Detecting and avoiding likely false-positive findings - a practical guide.</a> Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society. 92, 1941-1968 (2017).</li><li>Reason, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+error:+models+and+management.">Human error: models and management.</a> The Western Journal of Medicine. 172, 393-396 (2000).</li><li>Goss-Varley, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rodent+Behavioral+Testing+to+Assess+Functional+Deficits+Caused+by+Microelectrode+Implantation+in+the+Rat+Motor+Cortex.">Rodent Behavioral Testing to Assess Functional Deficits Caused by Microelectrode Implantation in the Rat Motor Cortex.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2018).</li><li>Goss-Varley, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microelectrode+implantation+in+motor+cortex+causes+fine+motor+deficit:+Implications+on+potential+considerations+to+Brain+Computer+Interfacing+and+Human+Augmentation.">Microelectrode implantation in motor cortex causes fine motor deficit: Implications on potential considerations to Brain Computer Interfacing and Human Augmentation.</a> Scientific Reports. 7, 15254 (2017).</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=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. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetics+of+mouse+behavior:+interactions+with+laboratory+environment.">Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment.</a> Science. 284, 1670-1672 (1999).</li><li>Richter, S. H., Garner, J. P., Auer, C., Kunert, J., Wurbel, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+variation+improves+reproducibility+of+animal+experiments.">Systematic variation improves reproducibility of animal experiments.</a> Nature Methods. 7, 167-168 (2010).</li></ol>

La parte più critica del protocollo per garantire un'analisi forte è la contaminazione coerente. Se i video sono ben illuminate e girato nella posizione corretta, come discusso nella prima sezione del protocollo, è possibile che il sistema sarà in grado di fare un'analisi precisa. Come con qualsiasi problema di elaborazione delle immagini, il lavoro svolto nella pre-elaborazione renderà il post-processing più preciso e semplice. Come tale, assicurandosi che l'apparecchio e gli animali sono ben illuminati durante il...

Ci sono molti metodi consolidati per valutare entrambi motore funzionale e comportamento e cognitivi1,2,3. Alcuni dei metodi più comunemente impiegati includono test funzione motoria fine via zampa placement, rafforzamento e coordinamento degli arti su una scaletta prova4, test lorda funzione motoria e lo stress comportamento tramite il test di griglia campo aperto5 ,6e test per paura, depressione e disperazione attraverso il nuoto forzato test7,8 o rotore asta9. Tuttavia, molti di questi metodi si basano su ricercatori umani a "segnare" l'animale o per giudicare le prestazioni soggettivamente. La necessità di una valutazione soggettiva umana può rallentare la generazione e l'analisi dei dati, nonché a presentare l'opportunità per un'influenza intenzionale o non intenzionale della polarizzazione di ricerca in Studio10. Ulteriore valutazione soggettiva dei dati presenta anche il rischio di rappresentazione di dati inesatti, sia attraverso la dimenticanza, scarsa motivazione, formazione improprio o negligenza11.
Recentemente abbiamo segnalato l'uso di sia un test di griglia di campo aperto e uno scaletta in ratti impiantati con microelettrodi intracortical12,13. A causa della novità dei risultati in quegli studi, abbiamo subito iniziato a coloro che impiegano e ulteriori test funzionale in molti studi in corso nel laboratorio. In attesa della variabilità di generati non intenzionali derivanti da un aumento del numero di valutatori soggettive e per migliorare il throughput di analisi, abbiamo deciso di creare un programma automatizzato, computer-assistita di segnare test comportamentali, e limitare notevolmente il potenziale di errore.
Qui, segnaliamo sullo sviluppo del BVAS. Il BVAS utilizza analisi computerizzata per segnare un test di griglia di campo aperto e un test di scala metrica della funzione motoria lorda e fine, rispettivamente. I risultati possono essere usati per delucidare i deficit di funzione motoria possibile causati da infortunio o malattia, indipendentemente dal modello di infortunio o malattia. I codici di analisi possono essere adattati per tenere conto delle modifiche comportamento apparecchiatura di collaudo o di segnare diverse metriche della funzione motoria. Pertanto, il BVAS può essere implementato in molte applicazioni, oltre la nostra destinazione d'uso o l'uso previsto di quelli attualmente impiegati da altri laboratori.
Si noti che i test di griglia e la scaletta di campo aperto richiedono registrazione video. Di conseguenza, ogni test richiederà una videocamera [1080p, minimi 15 fotogrammi al secondo (fps)], un computer portatile e una camera per memorizzare i dati video. Per entrambi i test, è possibile posizionare la fotocamera in posizione centrata, consentendo l'intero apparato deve essere visto sul telaio. Ancorare la fotocamera su un treppiede o un ponteggio affinché non si sposti durante il test. Mantenere i bordi del fotogramma video più vicino al parallelo con i bordi dell'apparato di test possibili. Assicurarsi che lo stesso personale completano tutti i test e la camera è ben illuminata con un sistema di controllo della temperatura. Utilizzare la stessa camera per tutti gli animali nel corso della sperimentazione, con modifiche minime alla camera. Cereali o chips di banana fanno buone ricompense per incoraggiare gli animali per completare i test di comportamento.

<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

Recentemente abbiamo dimostrato che impiantando intracorticali microelettrodi nel motore corteces di ratti provoca deficit motori immediato e duraturo. Motorie manualmente sono stati quantificati attraverso una prova di griglia del campo aperto per misurare la funzione di motore lorda e attraverso un test di scala per misurare la funzione motoria fine. Discutiamo qui, una tecnica per la quantificazione automatizzata delle prove video-registrato utilizzando il nostro personalizzato Capadona comportamentale dei Video analisi sistema: griglia e scaletta Test o BVAS. Sfruttando semplici e facilmente accessibili software di codifica (Vedi la Tabella materiali), questo programma permette il tracciamento di un singolo animale sia la griglia di campo aperto e le prove di scaletta. In aprire la griglia del campo di rilevamento, le soglie di codice il video per intensità, tiene traccia della posizione del ratto nel corso della durata di 3 min della prova griglia e analizza il percorso. Quindi calcola e restituisce le misurazioni per la distanza totale percorsa, la velocità massima raggiunta, il numero di giri a sinistra e mano destra e il numero totale di linee di griglia attraversata da ratto. In scaletta, il codice nuovo di monitoraggio soglie il video per intensità, segue il movimento del ratto attraverso la scala, e restituisce misure calcolate compreso il tempo impiegato il ratto di attraversare la scala, il numero di zampa scivola che si verificano sotto il piano dei pioli e l'incidenza di danni dovuti a ristagno o inversioni. Immaginiamo che il BVAS sviluppato qui può essere impiegato per l'analisi della funzione motoria in una varietà di applicazioni, tra cui molti modelli di infortunio o malattia.

In seguito i metodi presentati qui, ratti completato la griglia di campo aperto e scaletta prove 2 volte a settimana. I dati sono stati analizzati utilizzando BVAS sia manualmente, sia con un cronometro di addestrato e utenti alle prime armi. I risultati presentati sono una media dei punteggi settimanali crudi da un animale singolo controllo non impiantati nel corso di uno studio di 8 settimane, dove la settimana "0" corrisponde al collaudo della linea di base. Nota non c'era nessun test ...

Watch this Scientific Journal Video about A Novel Single Animal Motor Function Tracking System Using Simple, Readily Available Software at JoVE.com

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

Lo studio corrente ha mirato per automatizzare la quantificazione dei deficit motori in ratti. Il modello di valutazione iniziale valuta motore perdite derivanti da un impianto di microelettrodo intracorticali nella corteccia motoria. Segnaliamo sullo sviluppo e l'uso di un algoritmo di rilevamento utilizzando facilmente adattabile, semplice e prontamente disponibili software di codifica.

Una funzione motoria animale singola romanzo Tracking System utilizzando il Software semplice, prontamente disponibile

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

Mouse a breve e lungo termine di attività locomotoria analizzati da Tracking Software Video

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

Ricerca

Comportamento

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 stereotipia nel BTBR<em&gt; T<sup&gt; +</sup&gt; Itpr3<sup&gt; Tf</sup</em&gt; / J modello murino di autismo

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

Valutare forelimb Funzione dopo unilaterale cervicale SCI utilizzando Compiti Novel: Arto Step-alternanza, instabilità posturale e Pasta Handling

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

Studio Skill Motor Learning by Single-pellet attività Raggiungere in topi

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

Non invasiva elettrico Brain Stimulation montaggi per la modulazione della funzione motoria umana

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

Utilizzando un tapis roulant Split-cintura per valutare la generalizzazione dell'adattamento dell'apparato locomotore umano

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. ...

Control of Eating Behavior Using a Novel Feedback System

Controllo di mangiare comportamento utilizzando un sistema di Feedback romanzo

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

Elevato oltre a Test combinato con Video Software di monitoraggio per studiare l'effetto ansiolitico dei supplementi chetogenica esogeni del labirinto

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

Tracciamento oculare simultaneo e registrazioni mononeurone nei pazienti affetti da epilessia umana

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

Utilizzo della disuguaglianza del modello di gara per quantificare gli effetti di integrazione multisensoriali comportamentali

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