Name: a novel single animal motor function tracking system using simple, readily available software
Uploaded: 2018-08-31T13:30:00
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이 연구는 장점을 검토 수상에 의해 지원 되었다 # B1495-R (Jeffrey R. Capadona)와 과학자와 엔지니어 (PECASE) (Jeffrey R. Capadona) 하에서 미국 학과의 재향 군인 담당 재활을 위한 대통령 이른 경력 수상 연구 및 개발 서비스입니다. 또한,이 작품 일부 사무실의 길잡이 국방 장관의 피어 검토 의료 연구에서 프로그램 수상 번호를 통해 건강 문제에 의해 지원 되었다 W81XWH-15-1-0608입니다. 저자는 그것의 여름 연구 지원 자금에 대 한 소스를 인정 합니다. 내용을 미국 재향 군인 담당 부서 또는 미국 정부의 의견을 대표 하지 않는다. 저자는 히로유키 아라카와 CWRU 쥐 행동 코어 설계 및 테스트 설치류 행동 프로토콜에 대 한 그의 감사 하 고 싶습니다. 저자 또한 제임스 드레이 크와 케빈 탤벗 CWRU 부 기계 및 항공 우주 공학에서 설계 하 고 제조 설치류 사다리 테스트에 그들의 도움에 감사 하 고 싶습니다.

모든 절차 및 동물 관리 관행에 의해 승인 되었고 루이 스톡 클리블랜드 학과의 재향 군인 담당 센터 기관 동물 의료 및 사용 위원회 수행. 행동 테스트 프로토콜에는 이전에 게시 작업12,13밀접 하 게 다음과 같습니다.
1. 행동 테스트: 촬영 작업
참고: 여기, 동물 어떤 만성 행동 변화를 감지 하는 8 주 동안 시험 되...

<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>

강력한 분석 되도록 프로토콜의 가장 중요 한 부분은 일관성 있는 촬영입니다. 동영상 잘 조명 하 고 촬영에 있다면 정확한 위치 프로토콜의 첫 번째 섹션에서 설명한 것 처럼, 시스템에 대 한 정확한 분석을 할 수 있게 됩니다. 모든 이미지 처리 문제에서와 마찬가지로 더 정확 하 고 간단한 전처리에서 수행 하는 작업 후 처리를 만들 것입니다. 따라서, 기구 및 동물 테스트 하는 동안 환 하 고 어?...

기능 및 행동 모터 및 인지 장애1,2,3을 평가 하기 위해 많은 설립된 방법이 있다. 더 일반적으로 고용된 방법 중 일부 발 배치를 통해 정밀한 모터 기능 테스트, 스테핑, 사다리 테스트4, 총 모터 기능과 스트레스 행동을 통해 오픈 필드 그리드 테스트5 테스트에 사지 조정 포함 ,6, 두려움, 우울증, 그리고 절망 을 통해 강제 수영 테스트7,8 또는 회전자 봉9테스트. 그러나, 이러한 방법의 많은 인간 연구원은 "점수"는 동물 또는 그것의 성과 주관적으로 판단에 의존. 주관적인 인간의 평가 대 한 필요성은 뿐만 아니라 연구 바이어스의 고의 또는 의도 하지 않은 영향에 대 한 기회를 제공 하는 연구10생성 및 데이터의 분석을 저하 수 있습니다. 데이터의 추가, 주관적인 평가 또한 부정확 한 데이터 표현의 위험을 선물 한다 건 망 증, 불 쌍 한 동기 부여, 부적 절 한 훈련, 또는 과실11을 통해.
우리 최근 오픈 필드 그리드 테스트 및 intracortical microelectrodes12,13이식 쥐에 사다리 테스트의 사용을 보고 있다. 그 연구에서 결과의 참신 때문에 우리는 즉시 그 고용 시작 및 추가 기능 테스트 실험실에서 많은 지속적인 연구에서. 의도 하지 않은 인간 생성 변화 주관적 평가, 분석 처리량을 향상 시킬 수의 증가에서 발생의 기대에, 우리 행동 테스트 점수, 컴퓨터를 이용한 자동화 된 프로그램을 만들 밖으로 설정 그리고 오류에 대 한 잠재력을 크게 제한.
여기, 우리는 BVAS의 개발에 보고합니다. BVAS는 그로스와 잘 모터 함수, 통계는 오픈 필드 그리드 테스트 및 사다리 테스트를 각각 점수를 컴퓨터 분석을 사용 합니다. 부상 또는 질병, 부상 또는 질병 모델에 의해 발생 가능한 모터 기능 적자를 명료 하 게 하는 결과 사용할 수 있습니다. 분석 코드 행동 테스트 장비 또는 모터 기능의 다양 한 메트릭을 점수 변화에 적응 시킬 수 있다. 따라서, BVAS는 우리의 용도 또는 현재 다른 실험실에 의해 고용 되어 그의 용도 넘어 많은 응용 프로그램에서 구현할 수 있습니다.
참고 열기 필드 그리드와 사다리 테스트 비디오 녹화 필요 합니다. 따라서, 각 테스트 [1080p, 최소 15 초당 프레임 (fps)] 비디오 카메라, 노트북, 및 비디오 데이터를 저장할 공간이 필요 합니다. 두 테스트에 대 한 모든 장치는 프레임에서 볼 수에 대 한 수 있도록 중심된 위치에 카메라를 배치 합니다. 앵커는 삼각대 또는 비 계에 카메라 테스트 기간 동안 이동 하지 않습니다. 가능한 테스트 기구의 가장자리와 평행에 가깝게 비디오 프레임의 가장자리 유지. 반드시 같은 인사는 모든 테스트 완료 객실은 온도 조절 시스템 환. 테스트 룸에 최소한의 변경 과정을 통해 모든 동물에 대 한 같은 공간을 사용 합니다. 시리얼 이나 바나나 칩 동작 테스트를 완료 하는 데 동물을 장려 좋은 보상을 확인 합니다.

<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

우리는 최근에 즉각적이 고 지속적인 모터 적자 결과 쥐의 모터 corteces intracortical microelectrodes 이식 증명 하고있다. 총 모터 기능을 측정 하는 오픈 필드 그리드 테스트 및 정밀한 모터 기능을 측정 하는 사다리 테스트 통해 모터 장애 정량 수동으로 했다. 여기, 우리가 우리의 사용자 정의 Capadona 행동 비디오 분석 시스템을 사용 하 여 비디오 기록 테스트의 자동화 된 정량화에 대 한 기술 토론: 그리드와 사다리 테스트, 또는 BVAS. 간단 하 고 쉽게 사용할 수 코딩 소프트웨어 활용 ( 테이블의 자료를 참조),이 프로그램 오픈 필드 눈금에 사다리 테스트 단일 동물의 추적에 대 한 수 있습니다. 필드 눈금, 추적 코드 임계값 강도 대 한 비디오, 그리드 테스트의 3 분 기간 동안 쥐의 위치를 추적 열고 경로 분석. 그것은 다음 계산 하 고 주행 한 총 거리, 최대 속도 달성, 왼쪽 및 오른 회전 수 및 쥐로 그리드 라인의 총 수에 대 한 측정을 반환 합니다. 사다리 추적, 코드 다시 임계값, 사다리에 걸쳐 쥐의 움직임을 추적 하는 강도 대 한 비디오 및 반환 계산된 측정 사다리를 건너 쥐 걸린 시간을 포함 하 여, 발 수의 비행기 아래 발생 전표는 사다리 가로 대, 그리고 침체 또는 반전으로 인 한 실패의 부각. 우리는 여기에 개발 된 BVAS 많은 부상 또는 질병 모델을 포함 하는 응용 프로그램의 다양 한 모터 기능 분석을 위해 채택 될 수 있다 구상.

여기에 제시 된 방법에 따라 쥐 오픈 필드 눈금을 완료 하 고 사다리 테스트 주당 2 배. BVAS를 사용 하 여와 수동으로 중지 시계와 데이터 분석 되었다에 의해 훈련 및 초보자 검토자. 제시 하는 결과 단일 비 이식 제어 동물에서 원시 주간 점수의 평균 8 주 연구 주 "0" 해당 기준선 테스트 하. 참고로이 수술 동물에 대 한 나머지 주 1 주 동안 아무 테스트 했다. 오픈 필드 그리...

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

현재의 연구는 쥐에 있는 모터 적자의 정량화를 자동화 목적입니다. 초기 평가 모델 모터 손해는 intracortical microelectrode 주입 모터 피 질에서 평가 합니다. 우리는 개발에 쉽게 적응할 수 있는 간단 하 고 쉽게 사용할 수 코딩 소프트웨어를 사용 하 여 추적 알고리즘의 사용을 보고 합니다.

소설 동물 모터 기능 추적 간단 하 고 쉽게 사용할 수 있는 소프트웨어를 사용 하 여 시스템

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

마우스의 단기 및 장기 전위의 활동은 영상 추적 소프트웨어에 의해 분석

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

연구

행동분석학

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 : BTBR의 소설 모터 상동증 (stereotypy)을<em&gt; T<sup&gt; +</sup&gt; Itpr3<sup&gt; TF</sup</em자폐증의&gt; / J 마우스 모델

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

소설 작업을 사용하여 일방적 경부 SCI​​ 후 앞다리의 기능을 평가 : 사지 스텝 교대, 자세 불안정 및 파스타 처리

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

마우스의 단일 펠릿 도달 작업을 통한 학습 연구 모터 기술

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

인간의 운동 기능의 변조를위한 비 침습 뇌 전기 자극 몽타주

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

인간의 운동 적응의 일반화를 평가 하는 분할 벨트 디딜 방 아를 사용 하 여

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

먹는 소설 피드백 시스템을 사용 하 여 동작의 제어

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

높은 플러스 미로 테스트 Exogenous Ketogenic 보충의 완화 효과 조사 하는 소프트웨어를 추적 하는 비디오와 함께

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

인간 간질 환자에서 동시 눈 추적 및 단일 뉴런 기록

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

레이스 모델 부등식을 사용하여 행동 다감각 통합 효과를 정량화

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