Name: automated rat single-pellet reaching with 3-dimensional reconstruction of paw and digit trajectories
Uploaded: 2019-07-10T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Automated Rat Single-Pellet Reaching with 3-Dimensional Reconstruction of Paw and Digit Trajectories at JoVE.com

लेखक कुशल पहुंच कार्य के बारे में सलाह के लिए करुणेश गांगुली और उनकी प्रयोगशाला को धन्यवाद देना चाहते हैं, और अलेक्जेंडर और मैकेंज़ी मैथिस DeepLabCut अनुकूलन में उनकी मदद के लिए. यह काम राष्ट्रीय न्यूरोलॉजिकल रोग और स्ट्रोक संस्थान द्वारा समर्थित किया गया था (संख्या K08-NS072183 अनुदान) और मिशिगन विश्वविद्यालय.

यहाँ वर्णित पशु उपयोग से जुड़े सभी तरीकों मिशिगन विश्वविद्यालय के संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति (IACUC) द्वारा अनुमोदित किया गया है.
1. पहुंच कक्ष की स्थापना
नोट: उपकरण के वि?...

<ol>
	<li>Chen, J., 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=An+automated+behavioral+apparatus+to+combine+parameterized+reaching+and+grasping+movements+in+3D+space.">An automated behavioral apparatus to combine parameterized reaching and grasping movements in 3D space.</a> Journal of Neuroscience Methods. , (2018).</li><li>Sacrey, L. A. R. A., Alaverdashvili, M., 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=Similar+hand+shaping+in+reaching-for-food+(skilled+reaching)+in+rats+and+humans+provides+evidence+of+homology+in+release,+collection,+and+manipulation+movements.">Similar hand shaping in reaching-for-food (skilled reaching) in rats and humans provides evidence of homology in release, collection, and manipulation movements.</a> Behavioural Brain Research. 204, 153-161 (2009).</li><li>Whishaw, I. Q., Kolb, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decortication+abolishes+place+but+not+cue+learning+in+rats.">Decortication abolishes place but not cue learning in rats.</a> Behavioural Brain Research. 11, 123-134 (1984).</li><li>Klein, A., Dunnett, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+Skilled+Forelimb+Movement+in+Rats:+The+Single+Pellet+Reaching+Test+and+Staircase+Test.">Analysis of Skilled Forelimb Movement in Rats: The Single Pellet Reaching Test and Staircase Test.</a> Current Protocols in Neuroscience. 58, 8.28.1-8.28.15 (2012).</li><li>Whishaw, I. Q., Pellis, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+structure+of+skilled+forelimb+reaching+in+the+rat:+a+proximally+driven+movement+with+a+single+distal+rotatory+component.">The structure of skilled forelimb reaching in the rat: a proximally driven movement with a single distal rotatory component.</a> Behavioural Brain Research. 41, 49-59 (1990).</li><li>Zeiler, S. R., 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=Medial+premotor+cortex+shows+a+reduction+in+inhibitory+markers+and+mediates+recovery+in+a+mouse+model+of+focal+stroke.">Medial premotor cortex shows a reduction in inhibitory markers and mediates recovery in a mouse model of focal stroke.</a> Stroke. 44, 483-489 (2013).</li><li>Fenrich, K. K., 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=Improved+single+pellet+grasping+using+automated+ad+libitum+full-time+training+robot.">Improved single pellet grasping using automated ad libitum full-time training robot.</a> Behavioural Brain Research. 281, 137-148 (2015).</li><li>Azim, E., Jiang, J., Alstermark, B., Jessell, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skilled+reaching+relies+on+a+V2a+propriospinal+internal+copy+circuit.">Skilled reaching relies on a V2a propriospinal internal copy circuit.</a> Nature. , (2014).</li><li>Guo, J. Z. Z., 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=Cortex+commands+the+performance+of+skilled+movement.">Cortex commands the performance of skilled movement.</a> Elife. 4, e10774 (2015).</li><li>Nica, I., Deprez, M., Nuttin, B., Aerts, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+Assessment+of+Endpoint+and+Kinematic+Features+of+Skilled+Reaching+in+Rats.">Automated Assessment of Endpoint and Kinematic Features of Skilled Reaching in Rats.</a> Frontiers in Behavioral Neuroscience. 11, 255 (2017).</li><li>Wong, C. C., Ramanathan, D. S., Gulati, T., Won, S. J., Ganguly, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+automated+behavioral+box+to+assess+forelimb+function+in+rats.">An automated behavioral box to assess forelimb function in rats.</a> Journal of Neuroscience Methods. 246, 30-37 (2015).</li><li>Torres-Esp&#237;n, A., Forero, J., Schmidt, E. K. A., Fouad, K., Fenrich, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+motorized+pellet+dispenser+to+deliver+high+intensity+training+of+the+single+pellet+reaching+and+grasping+task+in+rats.">A motorized pellet dispenser to deliver high intensity training of the single pellet reaching and grasping task in rats.</a> Behavioural Brain Research. 336, 67-76 (2018).</li><li>Mathis, A., 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=DeepLabCut:+markerless+pose+estimation+of+user-defined+body+parts+with+deep+learning.">DeepLabCut: markerless pose estimation of user-defined body parts with deep learning.</a> Nature Neuroscience. 21, 1281-1289 (2018).</li><li>Ellens, D. J., 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=An+automated+rat+single+pellet+reaching+system+with+high-speed+video+capture.">An automated rat single pellet reaching system with high-speed video capture.</a> Journal of Neuroscience Methods. 271, 119-127 (2016).</li></ol>

Rodent कुशल तक पहुँचने मोटर प्रणाली शरीर क्रिया विज्ञान और pathophysiology का अध्ययन करने के लिए एक मानक उपकरण बन गया है. हम कैसे एक स्वचालित चूहे कुशल तक पहुँचने के कार्य है कि अनुमति देता है लागू करने के लिए वर्णित ह...

मनुष्य निपुण कौशल पर भारी निर्भर करते हैं, जिसे उन आंदोलनों के रूप में परिभाषित किया जाता है जिन्हें ठीक समन्वित बहु-संयुक्त और अंक आंदोलनों की आवश्यकता होती है। ये कौशल संरचनात्मक घावों (जैसे, स्ट्रोक, ट्यूमर, demyelinating घावों), neurodegenerative रोग (जैसे, पार्किंसंस रोग), और मोटर के कार्यात्मक असामान्यताओं सहित आम केंद्रीय तंत्रिका तंत्र रोगों की एक श्रृंखला से प्रभावित हैं सर्किट (उदा., डिस्टोनिया)। समझ कैसे कुशल कौशल सीखा है और केंद्रीय मोटर सर्किट द्वारा लागू कर रहे हैं इसलिए एक बड़ी आबादी के लिए जीवन की गुणवत्ता में सुधार करने की क्षमता है. इसके अलावा, इस तरह की समझ प्रशिक्षण और पुनर्वास रणनीतियों के अनुकूलन के द्वारा स्वस्थ लोगों में मोटर प्रदर्शन में सुधार की संभावना है.
मानव में कुशल कौशल अंतर्निहित तंत्रिका सर्किट विच्छेदन तकनीकी और नैतिक विचारों द्वारा सीमित है, पशु मॉडल के उपयोग की आवश्यकता. गैर-मानव प्राइमेट्स का उपयोग आमतौर पर उनकी मोटर प्रणालियों की समानता और मनुष्यों के व्यवहार प्रदर्शनों को देखते हुए कुशल अंग आंदोलनों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है1. हालांकि, गैर मानव primates लंबी पीढ़ी के समय के साथ महंगे हैं, अध्ययन विषयों और आनुवंशिक हस्तक्षेप की संख्या सीमित. इसके अलावा, जबकि neuroवैज्ञानिक toolbox nonhuman primates के लिए लागू मनुष्य के लिए की तुलना में बड़ा है, कई हाल ही में तकनीकी प्रगति या तो अनुपलब्ध हैं या काफी primates में सीमित.
Rodent कुशल तक पहुँचने कुशल मोटर नियंत्रण का अध्ययन करने के लिए एक पूरक दृष्टिकोण है. चूहे और चूहे मानव पहुँचने पैटर्न2के लिए homologous आंदोलनों की एक स्टीरियोटाइप अनुक्रम में एक चीनी गोली तक पहुँचने के लिए प्रशिक्षित किया जा सकता है, समझ, और पुनः प्राप्त . उनके अपेक्षाकृत कम पीढ़ी के समय और कम आवास लागत के कारण, साथ ही साथ सप्ताह के लिए दिन में कुशल पहुँचने के लिए अपनी क्षमता के कारण, यह दोनों सीखने और कौशल समेकन चरणों के दौरान विषयों की बड़ी संख्या का अध्ययन करने के लिए संभव है. कृन्तकों, विशेष रूप से चूहों का उपयोग, भी कुशल कौशल का अध्ययन करने के लिए शक्तिशाली आधुनिक neuroवैज्ञानिक उपकरण (उदा., optogenetics, कैल्शियम इमेजिंग, रोग के आनुवंशिक मॉडल) के उपयोग की सुविधा.
सामान्य मोटर नियंत्रण का अध्ययन करने के लिए दशकों से कुशल पहुंच का उपयोग किया गया है और यह स्ट्रोक और पार्किंसंस रोग3जैसे विशिष्ट रोगों से कैसे प्रभावित होता है। हालांकि, इस कार्य के अधिकांश संस्करणों श्रम और समय गहन हैं, कृन्तकों का अध्ययन करने के लाभों को कम करने. विशिष्ट implementations एक संकीर्ण स्लॉट जिसके माध्यम से कृन्तक तक पहुँचने चाहिए के सामने एक शेल्फ के साथ एक पहुंच कक्ष में कृन्तकों रखने शामिल है. एक शोधकर्ता मैन्युअल रूप से शेल्फ पर चीनी छर्रों देता है, पशु तक पहुँचने के लिए इंतजार कर रहा है, और फिर एक दूसरे को देता है. पहुँच वास्तविक समय में या वीडियो की समीक्षा4द्वारा या तो सफलता या विफलताओं के रूप में रन बनाए हैं. हालांकि, बस सफलता या विफलताओं के रूप में पहुँच स्कोरिंग अमीर शुद्ध गतिसेक डेटा है कि कैसे में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं पर ध्यान नहीं देता है (के रूप में बस के विरोध में कि क्या) तक पहुँचने बिगड़ा है. इस समस्या की पहचान करने के लिए वीडियो तक पहुँचने की विस्तृतसमीक्षा को लागू करने और अर्द्ध मात्रात्मक स्कोर उप-आंदोलन5 तक पहुँचने के द्वारा संबोधित किया गया था। हालांकि यह पहुँच शुद्ध गतिविज्ञान के बारे में कुछ डेटा जोड़ा, यह भी काफी प्रयोगकर्ता समय और प्रयास में वृद्धि हुई. इसके अलावा, प्रयोगकर्ता भागीदारी के उच्च स्तर पद्धति और डेटा विश्लेषण में विसंगतियों के लिए नेतृत्व कर सकते हैं, यहां तक कि एक ही प्रयोगशाला के भीतर.
हाल ही में, कुशल पहुंच के कई स्वचालित संस्करण विकसित किए गए हैं। कुछ घर पिंजरे6,7,जानवरों के हस्तांतरण की जरूरत को नष्ट करने के लिए देते हैं। यह दोनों जानवरों पर तनाव कम कर देता है और उन्हें एक विशेष तक पहुँचने कक्ष के लिए acclimate की जरूरत समाप्त. अन्य संस्करण पंजा ट्रैकिंग की अनुमति देते हैं ताकि विशिष्ट हस्तक्षेपों के अंतर्गत शुद्ध परिवर्तनों का अध्ययनकियाजा सके8 ,9,10, या स्वचालित रूप से यह निर्धारित करने के लिए तंत्र हो कि छल्लों को शेल्फ11से गिरा दिया गया था या नहीं . स्वचालित कुशल पहुंच कार्य विशेष रूप से उच्च तीव्रता वाले प्रशिक्षण के लिए उपयोगी होते हैं , जो चोटकेबाद पुनर्वास के लिए आवश्यक हो सकते हैं 12 . स्वचालित प्रणाली जानवरों गहन शोधकर्ता भागीदारी की आवश्यकता के बिना समय की लंबी अवधि में पहुँच की बड़ी संख्या में प्रदर्शन करने के लिए अनुमति देते हैं. इसके अलावा, सिस्टम जो पंजा ट्रैकिंग और स्वचालित परिणाम स्कोरिंग कम शोधकर्ता समय प्रदर्शन डेटा विश्लेषण खर्च की अनुमति देते हैं.
हम कई विशेष सुविधाओं के साथ एक स्वचालित चूहे कुशल पहुंच प्रणाली विकसित की है. सबसे पहले, नीचे से "पहुँच स्थिति" में गोली लाने के लिए एक चल कुरसी का उपयोग करके, हम forelimb के एक लगभग unobstructed दृश्य प्राप्त करते हैं. दूसरा, दर्पण की एक प्रणाली एक ही कैमरे के साथ पहुँच के कई एक साथ विचारों की अनुमति देता है, तीन आयामी (3-डी) एक उच्च संकल्प, उच्च गति (300 एफपीएस) कैमरे का उपयोग कर पहुँच tractories के पुनर्निर्माण की अनुमति देता है. मार्कररहित गति पर नज़र रखने के लिए मजबूत मशीन सीखने एल्गोरिदम के हाल के विकास के साथ13,अब हम विस्तृत पहुंच और समझ शुद्ध गति विज्ञान निकालने के लिए न केवल पंजा लेकिन व्यक्तिगत पोर ट्रैक। तीसरा, एक फ्रेम-गब्बर जो सरल वीडियो प्रोसेसिंग करता है, विशिष्ट पहुँचने वाले चरणों की वास्तविक समय पहचान की अनुमति देता है। यह जानकारी वीडियो अधिग्रहण को ट्रिगर करने के लिए प्रयोग किया जाता है (निरंतर वीडियो अधिग्रहण फ़ाइल आकार के कारण व्यावहारिक नहीं है), और यह भी सटीक क्षणों में हस्तक्षेप (उदा., optogenetics) को ट्रिगर करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. अंत में, व्यक्तिगत वीडियो फ्रेम ट्रांजिस्टर-ट्रांसिस्टर तर्क (TTL) दालों द्वारा ट्रिगर कर रहे हैं, वीडियो ठीक तंत्रिका रिकॉर्डिंग (उदा., electrophysiology या photometry) के साथ सिंक्रनाइज़ किया जा करने के लिए अनुमति देता है। यहाँ, हम वर्णन कैसे इस प्रणाली का निर्माण करने के लिए, चूहों को प्रशिक्षित करने के लिए कार्य करने के लिए, बाहरी प्रणालियों के साथ उपकरण सिंक्रनाइज़, और 3-डी तक पहुँचने tractories पुनर्निर्माण.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>clear polycarbonate panels</td>
			<td>TAP Plastics</td>
			<td></td>
			<td>cut to order (see box design)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>infrared source/detector</td>
			<td>Med Associates</td>
			<td>ENV-253SD</td>
			<td>30&#34; range</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>camera</td>
			<td>Basler</td>
			<td>acA2000-340kc</td>
			<td>2046 x 1086 CMV2000 340 fps Color Camera Link</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>camera lens</td>
			<td>Megapixel (computar)</td>
			<td>M0814-MP2</td>
			<td>2/3&#34; 8mm f1.4 w/ locking Iris &#38; Focus</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>camera cables</td>
			<td>Basler</td>
			<td>#2000031083</td>
			<td>Cable PoCL Camera Link SDR/MDR Full, 5 m - Data Cables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mirrors</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>linear actuator</td>
			<td>Concentrics</td>
			<td>LACT6P</td>
			<td>Linear Actuator 6&#34; Stroke (nominal), 110 Lb Force, 12 VDC, with Potentiometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pellet reservoir/funnel</td>
			<td>Amico (Amazon)</td>
			<td>a12073000ux0890</td>
			<td>6&#34; funnel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>guide tube</td>
			<td>ePlastics</td>
			<td>ACREXT.500X.250</td>
			<td>1/2&#34; OD x 1/4&#34; ID Clear. Extruded Plexiglass Acrylic Tube x 6ft long</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pellet delivery rod</td>
			<td>ePlastics</td>
			<td>ACRCAR.250</td>
			<td>0.250&#34; DIA. Cast Acrylic Rod (2&#39; length)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>plastic T connector</td>
			<td>United States Plastic Corp</td>
			<td>#62065</td>
			<td>3/8&#34; x 3/8&#34; x 3/8&#34; Hose ID Black HDPE Tee</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED lights</td>
			<td>Lighting EVER</td>
			<td>4100066-DW-F</td>
			<td>12V Flexible Waterproof LED Light Strip, LED Tape, Daylight White, Super Bright 300 Units 5050 LEDS, 16.4Ft 5 M Spool</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light backing</td>
			<td>ePlastics</td>
			<td>ACTLNAT0.125X12X36</td>
			<td>0.125&#34; x 12&#34; x 36&#34; Natural Acetal Sheet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light diffuser films</td>
			<td>inventables</td>
			<td>23114-01</td>
			<td>.007x8.5x11&#34;, matte two sides</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cabinet and custom frame materials</td>
			<td>various (Home Depot, etc.)</td>
			<td></td>
			<td>3/4&#34; fiber board (see protocol for dimensions of each structure)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>acoustic foam</td>
			<td>Acoustic First</td>
			<td></td>
			<td>FireFlex Wedge Acoustical Foam (2&#34; Thick)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ventilation fans</td>
			<td>Cooler Master (Amazon)</td>
			<td>B002R9RBO0</td>
			<td>Rifle Bearing 80mm Silent Cooling Fan for Computer Cases and CPU Coolers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cabinet door hinges</td>
			<td>Everbilt (Home Depot</td>
			<td>#14609</td>
			<td>continuous steel hinge (1.4&#34; x 48&#34;)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cabinet wheels</td>
			<td>Everbilt (Home Depot</td>
			<td>#49509</td>
			<td>Soft rubber swivel plate caster with 90 lb. load rating and side brake</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cabinet door handle</td>
			<td>Everbilt (Home Depot</td>
			<td>#15094</td>
			<td>White light duty door pull (4.5&#34;)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>computer</td>
			<td>Hewlett Packard</td>
			<td>Z620</td>
			<td>HP Z620 Desktop Workstation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera Link Frame Grabber</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>#781585-01</td>
			<td>PCIe-1473 Virtex-5 LX50 Camera Link - Full</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multifunction RIO Board</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>#781100-01</td>
			<td>PCIe-17841R</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analog RIO Board Cable</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>SCH68M-68F-RMIO</td>
			<td>Multifunction Cable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital RIO Board Cable</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>#191667-01</td>
			<td>SHC68-68-RDIO Digital Cable for R Series</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analog Terminal Block</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>#782536-01</td>
			<td>SCB-68A Noise Rejecting, Shielded I/O Connector Block</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Terminal Block</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>#782536-01</td>
			<td>SCB-68A Noise Rejecting, Shielded I/O Connector Block</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24 position relay rack</td>
			<td>Measurement Computing Corp.</td>
			<td>SSR-RACK24</td>
			<td>Solid state relay backplane (Gordos/OPTO-22 type relays), 24-channel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC switch</td>
			<td>Measurement Computing Corp.</td>
			<td>SSR-ODC-05</td>
			<td>Solid state relay module, single, DC switch, 3 to 60 VDC @ 3.5 A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC Sense</td>
			<td>Measurement Computing Corp.</td>
			<td>SSR-IDC-05</td>
			<td>solid state relay module, single, DC sense, 3 to 32 VDC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC Power Supply</td>
			<td>BK Precision</td>
			<td>1671A</td>
			<td>Triple-Output 30V, 5A Digital Display DC Power Supply</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sugar pellets</td>
			<td>Bio Serv</td>
			<td>F0023</td>
			<td>Dustless Precision Pellets, 45 mg, Sucrose (Unflavored)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabVIEW</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>LabVIEW 2014 SP1, 64 and 32-bit versions</td>
			<td>64-bit LabVIEW is required to access enough memory to stream videos, but FPGA coding must be performed in 32-bit LabVIEW</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td>Matlab R2019a</td>
			<td>box calibration and trajectory reconstruction software is written in Matlab and requires the Computer Vision toolbox</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

automated rat single-pellet reaching with 3-dimensional reconstruction of paw and digit trajectories

Rodent कुशल तक पहुँचने आमतौर पर कुशल कौशल का अध्ययन करने के लिए प्रयोग किया जाता है, लेकिन महत्वपूर्ण समय और कार्य को लागू करने और व्यवहार का विश्लेषण करने के प्रयास की आवश्यकता है. कुशल पहुंच के कई स्वचालित संस्करण हाल ही में विकसित किए गए हैं। यहाँ, हम एक संस्करण है कि स्वचालित रूप से चूहों को छर्रों प्रस्तुत करता है, जबकि उच्च फ्रेम दरों (300 एफपीएस) पर कई कोणों से उच्च परिभाषा वीडियो रिकॉर्डिंग का वर्णन. पंजा और व्यक्तिगत अंक DeepLabCut, मार्कर रहित मुद्रा आकलन के लिए एक मशीन सीखने एल्गोरिथ्म के साथ ट्रैक कर रहे हैं। इस प्रणाली को भी शारीरिक रिकॉर्डिंग के साथ सिंक्रनाइज़ किया जा सकता है, या शारीरिक हस्तक्षेप (उदाहरण के लिए, बिजली या ऑप्टिकल उत्तेजना) को गति प्रदान करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

चूहे कुशल पहुँच कार्य को जल्दी से प्राप्त करते हैं, एक बार उपकरण के लिए अनुकूल हो जाते हैं, प्रदर्शन के साथ पहुँच की दोनों संख्याओं और सटीकता के संदर्भ में 1-2 सप्ताह (चित्र 5) से अधिक है। ...

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Automated Rat Single-Pellet Reaching with 3-Dimensional Reconstruction of Paw and Digit Trajectories

स्वचालित चूहा एकल-गोली पंजा और अंक त्रासदियों के 3-आयाम पुनर्निर्माण के साथ पहुँचने

Rodent कुशल तक पहुँचने आमतौर पर कुशल कौशल का अध्ययन करने के लिए प्रयोग किया जाता है, लेकिन महत्वपूर्ण समय और कार्य को लागू करने और व्यवहार का विश्लेषण करने के प्रयास की आवश्यकता है. हम गति ट्रैकिंग और पहुँच tractories के तीन आयामी पुनर्निर्माण के साथ कुशल तक पहुँचने के एक स्वचालित संस्करण का वर्णन.

Rodent skilled reaching is commonly used to study dexterous skills, but requires significant time and effort to implement the task and analyze the ...

यह विधि अपेक्षाकृत जल्दी बड़े डेटा सेट प्राप्त करने के लिए एक कुशल साधन प्रदान करने के लिए प्रशिक्षण और परीक्षण को स्वचालित करने के लिए स्थापित चूहे कुशल पहुंच प्रोटोकॉल पर बनाता है। यह अग्रअंग के त्रि-आयामी पुनर्निर्माण की अनुमति देते हुए प्रयोगकर्ता प्रयास को कम करता है। काइनेमेटिक्स का उपयोग ठीक समय पर हस्तक्षेप के प्रभावों का मूल्यांकन करने या फिजियोलॉजिकल रिकॉर्डिंग के साथ सहसंबद्ध होने के लिए किया जा सकता है।कुछ समायोजन के साथ, इस तकनीक को चूहों में भी लागू किया जा सकता है। रोशनी को चालू करके शुरू करें और चूहे को एक कुशल पहुंच कक्ष में रखें। बॉक्स के सामने पहुंच स्लॉट के माध्यम से एक गोली पकड़ने के लिए संदंश का उपयोग करें।चूहे को संदंश से तीन छर्रों को खाने दें। अगली बार जब चूहा संदंश से गोली खाने की कोशिश करता है और दोहराता है जब तक चूहा एक पंजा के साथ गोली के लिए नहीं पहुंचता है तो 11 में से सबसे अधिक पंजा वरीयता का संकेत देता है। इसके बाद, गोली वितरण रॉड को चूहे के पसंदीदा पंजा के लिए पहुंच स्लॉट के किनारे के साथ संरेखित करें।डिलीवरी रॉड पर एक गोली रखें। फिर गोली के साथ चूहे को चारा करने के लिए संदंश का उपयोग करें लेकिन चूहे को डिलीवरी रॉड की ओर निर्देशित करें ताकि उसका पंजा रॉड पर गोली से टकराए। चूहे के बाद 10 डिलीवरी रॉड तक पहुंचने का प्रयास किया गया है, बिना चारा किए, चूहे को अगले चरण में आगे बढ़ाएं।इसके बाद, चूहे के पंजा वरीयता के आधार पर गोली वितरण रॉड की स्थिति और इसे दो स्थिति के लिए सेट करें। ऐक्टर रिमोट का उपयोग करके पैलेट डिलीवरी रॉड की ऊंचाई की स्थिति निर्धारित करें। एक बार डिलीवरी रॉड सही ऊंचाई पर होने के बाद, वांछित संख्या को तब तक दबाए रखें जब तक कि प्रकाश सेट करने के लिए लाल झपका न जाए।फिर चूहे को कक्ष में रखें और चूहे को एक गोली के साथ पीठ पर चारा दें। जब चूहा कक्ष के पीछे काफी दूर तक जाता है कि यह अवरक्त बीम को तोड़ देगा यदि स्वचालित संस्करण चल रहा था, तो पैलेट डिलीवरी रॉड को तीन स्थिति में ले जाएं। अंत में, चूहे को गोली के लिए पहुंचने का इंतजार करें और फिर पैलेट डिलीवरी रॉड को वापस दो स्थिति में ले जाएं।अगर खटखटाया तो डिलीवरी रॉड पर एक नया गोली रखें। इन चरणों को धीरे-धीरे चूहे को कम और कम दोहराएं जब तक कि चूहा एक से शुरू न हो जाए, बिना चारा किए एक गोली का अनुरोध करने के लिए पीठ की ओर बढ़ें, और दो, पीठ में एक गोली का अनुरोध करने के बाद तुरंत सामने की ओर बढ़ें। चूहे के बाद यह 10 बार किया है, स्वचालित कार्य पर प्रशिक्षण शुरू करते हैं।स्वचालित प्रणाली स्थापित करने के लिए, कक्ष में रोशनी चालू करें और पैलेट जलाशय को फिर से भरें। चूहे की पंजा वरीयता के अनुसार गोली वितरण रॉड की स्थिति। जांच करें कि ऐक्टिवेटर पोजिशन सही ढंग से सेट की गई हैं।इसके बाद, कंप्यूटर चालू करें और कुशल पहुंच कार्यक्रम खोलें। विषय के तहत चूहा आईडी नंबर दर्ज करें और हाथ ड्रॉपडाउन मेनू से पंजा वरीयता का चयन करें। वीडियो के लिए सेव पाथ निर्दिष्ट करें।फिर सत्र का समय और अधिकतम वीडियो की संख्या निर्धारित करें। पैलेट लिफ्ट की अवधि भी निर्धारित करें और जल्दी पहुंच दंड को सक्षम करें। इसके बाद, अंशांकन छवियों को लेने के लिए, पहुंच कक्ष के अंदर मदद हाथ रखें और पहुंच स्लॉट के माध्यम से मगरमच्छ क्लिप को प्रहार करें।मगरमच्छ क्लिप के साथ पहुंच स्लॉट के सामने घन पकड़ो। इसके बाद क्यूब को पोजीशन करें ताकि रेड साइड टॉप मिरर में दिखाई दे, बाएं आईने में ग्रीन साइड और दाएं मिरर में ब्लू साइड हो। व्यवहार कार्यक्रम में, सुनिश्चित करें कि आरओआई सीमा बहुत बड़े मूल्य के लिए सेट है।रन बटन पर क्लिक करें और एक बार कैमरा आरंभ बटन हरे रंग की हो जाती है, वीडियो अधिग्रहण शुरू करने के लिए शुरू प्रेस । सीएएल मोड पर क्लिक करें इसके बाद ले कैल इमेज पर क्लिक करके एक इमेज लें। क्यूब को थोड़ा ले जाएं और दूसरी इमेज लें।कुल तीन छवियों के लिए फिर से दोहराएं। अंत में स्टॉप पर क्लिक करके प्रोग्राम को रोकें और फिर स्टॉप साइन बटन पर क्लिक करें। बॉक्स से मदद हाथ और घन निकालें।सावधान रहें कि अंशांकन छवियों के बाद व्यवहार कक्ष में कुछ भी टक्कर नहीं है कि दिन लिया गया है । सबसे पहले, चूहे को कुशल पहुंच कक्ष में रखें। कार्यक्रम चलाने के लिए सफेद तीर पर क्लिक करें।फिर एक्स ऑफसेट, वाई ऑफसेट, आरओआई चौड़ाई और आरओआई ऊंचाई को समायोजित करके पंजा का पता लगाने के लिए आरओआई की स्थिति निर्धारित करें। आरओआई को साइड मिरर में रखें जो सीधे पहुंच स्लॉट के सामने पंजा के डोरसम को दिखाता है और कार्यक्रम शुरू करने के लिए शुरू करने पर क्लिक करें। जबकि चूहा नहीं पहुंच रहा है, कम आरओआई सीमा मूल्य को समायोजित करें जब तक कि लाइव आरओआई ट्रिगर मूल्य शून्य और एक के बीच दोलन न हो जाए।फिर आरओआई सीमा को नाक पोक्स के दौरान लाइव आरओआई ट्रिगर मूल्य से काफी अधिक और चूहा पहुंचने पर लाइव आरओआई ट्रिगर मूल्य से कम होने के लिए सेट करें। जब तक वीडियो लगातार ट्रिगर नहीं होते हैं, तब तक समायोजित करें जब चूहा पहुंचता है लेकिन जब यह स्लॉट के माध्यम से अपनी नाक को पोक करता है। यह सुनिश्चित करने के लिए पहले कुछ परीक्षणों की निगरानी करें कि सब कुछ सही ढंग से काम कर रहा है।जब एक चूहा एक गोली का अनुरोध करने से पहले पहुंचता है, तो जल्दी पहुंचने की संख्या में वृद्धि का निरीक्षण करें। जब कोई चूहा गोली का अनुरोध करने के बाद पहुंचता है, तो वीडियो संख्या में वृद्धि का निरीक्षण करें जबकि वीडियो की एक प्रति बिन फ़ाइल के रूप में सहेजी जाती है। अंत में, सत्र के समय या अधिकतम संख्या में वीडियो पहुंचने के बाद, स्टॉप साइन बटन दबाएं।परिणाम बताते हैं कि 20 दिनों के बाद, चूहे कुशल पहुंच कार्य प्राप्त करते हैं। यहां, एक ही सत्र से पहुंच प्रक्षेप पथ दिखाए जाते हैं। यह प्रस्तुति की आसानी के लिए केवल प्रारंभिक पंजा उन्नति का प्रतिनिधित्व करता है।इसके अलावा, यदि पंजा का पता लगाने वाला ट्रिगर सही ढंग से सेट नहीं किया जाता है, तो उस फ्रेम में महत्वपूर्ण परिवर्तनशीलता होती है जिस पर पंजा पहुंच स्लॉट का उल्लंघन करता है जिससे आंदोलनों तक पहुंचने के दौरान हस्तक्षेप शुरू होने पर परिवर्तनशीलता हो सकती है। जानवरों की सावधानीपूर्वक हैंडलिंग के अलावा, इस प्रोटोकॉल में कोई सावधानी नहीं बरती जाएगी। आरओआई सीमा को सही ढंग से सेट करना सबसे महत्वपूर्ण है ताकि उचित क्षणों में वीडियो या अन्य हस्तक्षेप ट्रिगर हों।इस विधि को ऑप्टोजेनेटिक्स, कैल्शियम इमेजिंग और जेनेटिक मॉडल जैसी कई अन्य तकनीकों के साथ जोड़ा जा सकता है जो बुनियादी मोटर नियंत्रण से लेकर मूवमेंट डिसऑर्डर रोगविज्ञान तक के सवालों को संबोधित कर सकते हैं। यह तकनीक विस्तृत पहुंच के सहसंबंध की अनुमति देती है और फिजियोलॉजिकल रिकॉर्डिंग या हस्तक्षेपों के साथ काइनेमेटिक्स को समझती है, जिससे शोधकर्ताओं को न सिर्फ जवाब देने की अनुमति होती है, लेकिन तंत्रिका सर्किटरी परिवर्तन के साथ आंदोलन कैसे बदलते हैं।

Research

JoVE Journal

Behavior

Automated, Quantitative Cognitive/Behavioral Screening of Mice: For Genetics, Pharmacology, Animal Cognition and Undergraduate Instruction

चूहे की स्वचालित, मात्रात्मक संज्ञानात्मक / व्यवहार स्क्रीनिंग: जेनेटिक्स, औषध विज्ञान, पशु अनुभूति और अंडर शिक्षा के लिए

We describe a high-throughput, high-volume, fully automated, live-in 24/7 behavioral testing system for assessing the effects of genetic and ...

A Fully Automated Rodent Conditioning Protocol for Sensorimotor Integration and Cognitive Control Experiments

ज्ञानेन्द्रिय एकता और संज्ञानात्मक नियंत्रण प्रयोगों के लिए पूरी तरह से स्वचालित कृंतक कंडीशनिंग प्रोटोकॉल

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. ...

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

चूहे में एकल गोली पहुँचना कार्य से सीखना अध्ययन मोटर कौशल

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

Experimental Assessment of Mouse Sociability Using an Automated Image Processing Approach

माउस सुशीलता के प्रायोगिक आकलन एक स्वचालित इमेज प्रोसेसिंग दृष्टिकोण का उपयोग

Mouse is the preferred model organism for testing drugs designed to increase sociability. We present a method to quantify mouse sociability in which the ...

Paw-Dragging: a Novel, Sensitive Analysis of the Mouse Cylinder Test

पंजा खींच: एक उपन्यास, माउस सिलेंडर टेस्ट के संवेदनशील विश्लेषण

The cylinder test is routinely used to predict focal ischemic damage to the forelimb motor cortex in rodents. When placed in the cylinder, rodents explore ...

Assessment of Social Cognition in Non-human Primates Using a Network of Computerized Automated Learning Device (ALDM) Test Systems

Assessment of Social Cognition in Non-human Primates Using a Network of Computerized Automated Learning Device ALDM Test Systems

कम्प्यूटरीकृत स्वचालित उपकरण सीखने (ALDM) परीक्षण प्रणाली के एक नेटवर्क का उपयोग गैर मानव प्राइमेट में सामाजिक अनुभूति के आकलन

Fagot &#38; Paleressompoulle1 and Fagot &#38; Bonte2 have published an automated learning device (ALDM) for the study of cognitive abilities of monkeys ...

Acquisition of a High-precision Skilled Forelimb Reaching Task in Rats

कुशल Forelimb चूहे में टास्क तक पहुंचना एक उच्च परिशुद्धता का अधिग्रहण

Movements are the main measurable output of central nervous system function. Developing behavioral paradigms that allow detailed analysis of motor ...

Automated Analysis of a Nematode Population-based Chemosensory Preference Assay

निमेटोड जनसंख्या आधारित केमोसेन्सरी पसंद परख के स्वचालित विश्लेषण

The nematode, Caenorhabditis elegans' compact nervous system of only 302 neurons underlies a diverse repertoire of behaviors. To facilitate the dissection ...

Automated Measurements of Sleep and Locomotor Activity in Mexican Cavefish

मैक्सिकन Cavefish में नींद और चलन गतिविधि के स्वचालित माप

Across phyla, sleep is characterized by highly conserved behavioral characteristics that include elevated arousal threshold, rebound following sleep ...

Paw-Print Analysis of Contrast-Enhanced Recordings (PrAnCER): A Low-Cost, Open-Access Automated Gait Analysis System for Assessing Motor Deficits

Paw-Print Analysis of Contrast-Enhanced Recordings PrAnCER: A Low-Cost, Open-Access Automated Gait Analysis System for Assessing Motor Deficits

इसके विपरीत-एन्हांस्ड रिकॉर्डिंग (PrAnCER) का पंजा-प्रिंट विश्लेषण: मोटर घाटे का आकलन करने के लिए एक कम लागत, ओपन-एक्सेस स्वचालित गैट विश्लेषण प्रणाली

Gait analysis is used to quantify changes in motor function in many rodent models of disease. Despite the importance of assessing gait and motor function ...