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

Yazarlar Karunesh gok ve onun laboratuvarı yetenekli ulaşan görev ve Alexander ve Mackenzie Mathis üzerinde tavsiye için teşekkür etmek istiyorum DeepLabCut uyarlama onların yardım için. Bu çalışma Ulusal nörolojik hastalık ve Inme Enstitüsü (Grant numarası K08-NS072183) ve Michigan Üniversitesi tarafından destekleniyordu.

Burada tarif edilen hayvan kullanımı ile ilgili tüm yöntemler Michigan Üniversitesi 'nin kurumsal hayvan bakımı ve kullanım Komitesi (ıAYUC) tarafından onaylanmıştır.
1. ulaşan odanın ayarlanması
Not: Cihazın detayları ve diyagramları için Ellens ve al.14 ' e bakın. Parça numaraları Şekil 1' e bakın.
<ol><li>Bağlantılı oda oluşturmak için akrilik çimento ile Bond ...

<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>

Kemirgen yetenekli ulaşmak motor sistemi fizyolojisi ve patofizyolojisi incelemek için standart bir araç haline gelmiştir. Biz sağlayan otomatik bir sıçan yetenekli ulaşmak görev nasıl uygulanacağını tarif ettik: eğitim ve minimal gözetim ile test, 3-D pençe ve basamak yörünge yeniden yapılanma (ulaşan sırasında, açgözlü, ve Paw retraksiyon), gerçek zamanlı kimlik ulaşmak sırasında pençe ve dış elektronik ile senkronizasyon. Forelimb kinematikleri fizyolojiyle ilişkilendirmek ya da harek...

İnsanlar tam olarak koordine çok eklem ve basamak hareketleri gerektiren hareketler olarak tanımlanan, becerikli beceri üzerinde ağır bağlıdır. Bu beceriler, yapısal lezyonlar (örneğin inme, tümör, demyelasyon lezyonları), nörodejeneratif hastalık (örneğin Parkinson hastalığı) ve motor fonksiyonel anomalileri de dahil olmak üzere bir dizi ortak merkezi sinir sistemi patolojilerinden etkilenir (örn. dystonia). Merkezi motor devreleri tarafından nasıl becerikli becerileri öğrendiklerini ve uygulandığını anlamak, bu nedenle büyük bir nüfus için yaşam kalitesini artırma potansiyeline sahiptir. Ayrıca, bu tür anlayış eğitim ve rehabilitasyon stratejileri optimize ederek sağlıklı insanlarda motor performansını artırmak olasıdır.
İnsanlarda becerikli beceri temelindeki nöral devrelerin kesilmesi, hayvan modellerinin kullanımını gerektiren teknolojik ve etik hususlar ile sınırlıdır. İnsan dışı primatlar genellikle onların motor sistemlerinin benzerlik ve insanlara davranışsal repertuar verilen becerikli ekstremite hareketleri çalışmak için kullanılır1. Ancak, insan olmayan primatlar uzun nesil kez pahalı, çalışma konuları ve genetik müdahalelerin sayısını sınırlandırmak. Ayrıca, insan dışı primatlar için geçerli olan nörobilimsel Toolbox insanlar için daha büyükse, birçok son teknolojik gelişmeler ya kullanılamıyor ya da önemli ölçüde primatlarda sınırlıdır.
Kemirgen yetenekli ulaşmak, becerikli motor kontrolünü incelemek için tamamlayıcı bir yaklaşımdır. Rats ve fareler için ulaşmak için eğitimli olabilir, kavramak, ve insan ulaşan desenler2homolog hareketlerin bir klişe dizi bir şeker pelet almak. Nispeten kısa nesil zaman ve düşük konut maliyetleri nedeniyle, yanı sıra yeteneklerini haftalara gün içinde ulaşan yetenekli elde etmek için, hem öğrenme ve beceri konsolidasyon aşamaları sırasında konuların çok sayıda çalışmak mümkündür. Kemirgenlerin kullanımı, özellikle fareler, ayrıca güçlü modern nörooscientifik araçların kullanımını kolaylaştırır (örn., optogenetik, kalsiyum görüntüleme, hastalığın genetik modelleri) becerikli beceri çalışması için.
Kemirgen yetenekli ulaşan normal motor kontrolü ve nasıl inme ve Parkinson hastalığı3gibi belirli patolojiler tarafından etkilenir çalışmak için onlarca yıldır kullanılmıştır. Ancak, bu görevin çoğu sürümleri emek ve zaman yoğundur, kemirgenler eğitim yararları Azaltıcı. Tipik uygulamalar, kemirgenin ulaşması gereken dar bir yuvanın önünde bir raf ile bir erişim odasına kemirgenler yerleştirerek içerir. Bir araştırmacı elle rafta şeker Pellet yerleştirir, hayvan ulaşmak için bekler, ve sonra başka bir yere yerleştirir. Ulaşır başarı veya başarısızlıklar ya gerçek zamanlı olarak veya video İnceleme4olarak puan vardır. Ancak, başarılar ya da arızalar, sadece ulaşmanın bozulduğu şekilde nasıl (aksine) nasıl bilgi sağlayabilirler zengin kinematik verileri yoksayar olarak sadece Puanlama ulaşır. Bu sorun, tanımlamak ve yarı-nicematif puan erişim alt hareketleri5ulaşmak için videolar ulaşmak ayrıntılı inceleme uygulayarak giderildi. Bu erişim kinematikleri ile ilgili bazı veriler ekledi iken, aynı zamanda önemli ölçüde deney zaman ve çaba arttı. Ayrıca, yüksek düzeyde deney katılımı metodoloji ve veri analizi, aynı laboratuar içinde bile tutarsızlıklara yol açabilir.
Daha Geçenlerde, yetenekli ulaşmanın birkaç otomatik sürümleri geliştirilmiştir. Bazı ev kafesi6,7, hayvanları aktarmak için ihtiyaç ortadan kaldırmak ekleyin. Bu hem hayvanların stres azaltır ve özel bir ulaşan odasına onları gelmesini ihtiyacını ortadan kaldırır. Diğer sürümler, böylece belirli müdahaleler altında kinematik değişiklikler8,9,10, veya otomatik olarak Pellet raf11gitti olup olmadığını belirlemek için mekanizmalar var, böylece Paw izleme sağlar. Otomatik vasıflı ulaşmak görevleri özellikle yüksek yoğunluklu eğitim için yararlıdır, bir yaralanma sonra rehabilitasyon için gerekli olabilir12. Otomatik sistemler, hayvanların uzun süreler boyunca yoğun araştırmacı tutulumu gerektirmeden çok sayıda ulaşmasına olanak sağlar. Ayrıca, Paw izleme ve otomatik sonuç Puanlama izin sistemleri araştırmacı zaman veri analizi gerçekleştirmek için harcanan azaltır.
Biz çeşitli uzmanlaşmış özellikleri ile otomatik bir sıçan yetenekli ulaşan sistemi geliştirdi. İlk olarak, aşağıda "ulaşmak konumuna" içine Pelet getirmek için hareketli bir kaide kullanarak, biz forelimb neredeyse kesintisiz bir görünüm elde. İkinci olarak, bir ayna sistemi, yüksek çözünürlüklü, yüksek hızlı (300 fps) kamera kullanarak erişim yörüngeleri üç boyutlu (3-D) yeniden yapılanma sağlayan, tek bir kamera ile erişim birden fazla eşzamanlı görünümleri sağlar. İşaretsizdir hareket izleme13için sağlam makine öğrenme algoritmaları son gelişimi ile, şimdi sadece pençe ama bireysel Knuckles ayrıntılı erişim ayıklamak ve kinematik kavramak için takip. Üçüncü olarak, basit video işleme gerçekleştiren bir Frame-Grabber farklı ulaşan aşamaların gerçek zamanlı tanımlaması sağlar. Bu bilgiler video edinme tetiklemek için kullanılır (sürekli video edinme dosya boyutu nedeniyle pratik değildir), ve aynı zamanda kesin anlarda müdahaleleri (örn. optogenetiği) tetiklemek için kullanılabilir. Son olarak, tekil video çerçeveleri transistör-transistör mantığı (TTL) darbeleri ile tetiklenir ve videonun sinir kayıtlarıyla (örn. Elektrofizyoloji veya fotometri) tam olarak senkronize edilmesini sağlar. Burada, bu sistemin nasıl inşa edildiğini, görevi gerçekleştirmek için fareler eğitmesini, cihazı harici sistemlerle senkronize etmeyi ve 3-D erişim yörüngeleri yeniden inşa etmeyi tarif ediyoruz.

<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

Kemirgen yetenekli ulaşan yaygın becerikli becerileri çalışmak için kullanılır, ama önemli zaman ve çaba görevi uygulamak ve davranışı analiz gerektirir. Yetenekli ulaşmanın birkaç otomatik sürümleri son zamanlarda geliştirilmiştir. Burada, yüksek kare oranlarında (300 fps) çoklu açılardan yüksek çözünürlüklü video kaydederken otomatik olarak fareler için Pelet sunan bir sürümü tarif ediyoruz. Paw ve bireysel basamak ile izlenir deeplabcut, bir makine öğrenme algoritması için işaretsizdir poz tahmini. Bu sistem ayrıca fizyolojik kayıtlarla senkronize edilebilir veya fizyopatolojik müdahaleleri (örn. elektrik veya optik stimülasyon) tetiklemek için kullanılabilir.

Rats, 1 – 2 hafta (Şekil 5) üzerinde her iki sayı ve doğruluğu açısından performans platolaşmasının ile, bir kez cihaz acclimated hızla yetenekli ulaşan görev elde. Şekil 6 , DeepLabCut tarafından tanımlanan yapıları gösteren örnek video çerçevelerini gösterir ve Şekil 7 ' de tek bir oturumdan gelen bireysel erişim yörüngeleri gösterilir. Son olarak, Şekil 8' de, Paw alg?...

Watch this Scientific Journal Video about Automated Rat Single-Pellet Reaching with 3-Dimensional Reconstruction of Paw and Digit Trajectories at JoVE.com

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

Paw ve digit yörüngeleri 3 boyutlu yeniden yapılanma ile ulaşan otomatik Rat tek Pellet

Kemirgen yetenekli ulaşan yaygın becerikli becerileri çalışmak için kullanılır, ama önemli zaman ve çaba görevi uygulamak ve davranışı analiz gerektirir. Biz hareket izleme ve erişim yörüngeleri üç boyutlu yeniden yapılanma ile yetenekli ulaşmanın otomatik bir sürümünü tarif.

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

Bu yöntem, büyük veri kümelerini nispeten hızlı bir şekilde elde etmek için verimli bir araç sağlayarak eğitim ve testleri otomatikleştirmek için kurulan fare vasıflı erişim protokolleri üzerine kuruludur. Ön limb kinematiği üç boyutlu rekonstrüksiyonsağlarken deneyci çabalarını en aza indirir. Kinematik, tam zamanlı müdahalelerin etkilerini değerlendirmek veya fizyolojik kayıtlarla ilişkili olarak kullanılabilir.Bazı ayarlamalarla bu teknik farelerde de uygulanabilir. Işıkları açarak başlayın ve yetenekli bir ulaşan odasına sıçan yerleştirin. Kutunun önündeki erişim yuvasında bir pelet tutmak için forceps kullanın.Sıçan ın forcep'lerden üç pelet yemesine izin ver. Sıçan forseps pelet yemeye çalışır bir dahaki sefere pelet geri çekin ve sıçan pençe en iyi 11 ile pelet için ulaşana kadar tekrarlayın pençe tercihini gösteren ulaşır. Daha sonra, farenin tercih edilen pençe ulaşan yuvası kontralateral tarafı ile pelet dağıtım çubuğu hizalamak.Teslimat çubuğuna bir pelet yerleştirin. Sonra pelet ile sıçan yem için terpler kullanın ama pençe çubuk üzerinde pelet vurur, böylece dağıtım çubuğu doğru sıçan doğrudan. Sıçan yem olmadan teslimat çubuğuna 10 ulaşır çalıştıktan sonra, bir sonraki aşamaya sıçan ilerlemek.Daha sonra, farenin pençe tercihine göre pelet dağıtım çubuğunu yerleştirin ve iki pozisyona ayarlayın. Aktüatör uzaktan kumandasını kullanarak pelet dağıtım çubuğunun yükseklik konumunu ayarlayın. Teslimat çubuğu doğru yükseklikte olduğunda, ışık ayarlanırkırmızı yanıp sönene kadar istenilen sayıda basılı tutun.Sonra sıçanı odaya yerleştirin ve fareyi bir peletle arkaya yemle. Sıçan, otomatik sürüm çalışıyorsa kızılötesi ışını kıracak kadar odanın arkasına doğru hareket ettiğinde, pelet dağıtım çubuğunu üçüncü konuma getirin. Son olarak, sıçan pelet ulaşmak için bekleyin ve sonra geri pozisyon iki pelet dağıtım çubuğu taşımak.Eğer kapalı çaldı teslimat çubuğuna yeni bir pelet yerleştirin. Fare bir başlayana kadar yavaş yavaş sıçan yemleme bu adımları tekrarlayın, yem olmadan bir pelet istemek için geri hareket, ve iki, hemen arka bir pelet istedikten sonra öne taşımak. Sıçan bunu 10 kez yaptıktan sonra, otomatik görev üzerinde eğitime başlayın.Otomatik sistemi kurmak için, odadaki ışıkları açın ve pelet haznesini yeniden doldurun. Farenin pençe tercihine göre pelet dağıtım çubuğu nu yerleştirin. Aktüatör konumlarının doğru ayarlı olduğundan kontrol edin.Ardından, bilgisayarı açın ve yetenekli erişim programını açın. Konunun altındaki fare kimlik numarasını girin ve el açılır menüsünden pençe tercihini seçin. Videolar için kaydet yolunu belirtin.Ardından oturum saatini ve maksimum video sayısını ayarlayın. Pelet kaldırma süresini de ayarlayın ve erken erişim cezasını etkinleştirin. Daha sonra, kalibrasyon görüntüleri almak için, yardım elini ulaşan odanın içine yerleştirin ve timsah klibini erişim yuvasından geçirin.Timsah klipsi ile gelen yuvanın önünde küpü tutun. Daha sonra küpü üst aynada, yeşil tarafı sol aynada ve mavi tarafı sağ aynada görünecek şekilde yerleştirin. Davranış programında, YG eşiğinin çok büyük bir değere ayarlandığından emin olun.Çalıştır düğmesini tıklatın ve kameranın başlattığı düğme yeşile döndüğünde video edinmeye başlamak için başlat'a basın. Cal Modu'nu tıklatın ve Cal Image'ı al'ı tıklatarak bir resim alın. Küpü hafifçe hareket ettirin ve başka bir görüntü alın.Toplam üç görüntü için tekrarlayın. Son olarak, dur tuşuna basarak programı durdurun ve ardından işaretle düğmesini tıklatın. Yardım elini ve küpü kutudan çıkarın.Kalibrasyon görüntüleri o gün alındıktan sonra davranış odasında bir şey çarpmamaya dikkat edin. İlk olarak, yetenekli ulaşma odasına sıçan yerleştirin. Programı çalıştırmak için beyaz ok tıklayın.Ardından x ofset, y ofset, ROI genişliği ve YG yüksekliğini ayarlayarak pençe algılama için YG konumunu ayarlayın. YG'yi, pençenin dorsumunu doğrudan ulaşan yuvanın önünde gösteren yan aynaya yerleştirin ve programı başlatmak için başlat'ı tıklatın. Fare ulaşamazken, canlı Yatırım Getirisi tetikleme değeri sıfır ile bir arasında salınım olana kadar düşük YG eşik değerini ayarlayın.Daha sonra YG eşiğini, burun dürtmeleri sırasında canlı Yatırım Getirisi tetikleme değerinden önemli ölçüde daha büyük ve fare ulaştığında canlı Yatırım Getirisi tetik leme değerinden daha düşük olacak şekilde ayarlayın. Fare ulaştığında videolar sürekli olarak tetiklenene kadar ayarlayın, ancak burnunu yuvaya doğru ittiğinde değil. Her şeyin doğru çalıştığından emin olmak için ilk birkaç denemeyi izleyin.Bir sıçan bir pelet istemeden önce ulaştığında, erken ulaşır sayısı artış gözlemlemek. Bir fare pelet istedikten sonra ulaştığında, videonun bir kopyası çöp kutusu dosyası olarak kaydedilirken video sayısının arttığını gözlemleyin. Son olarak, oturum süresine veya maksimum video sayısına ulaşıldıktan sonra, dur işareti düğmesine basın.Sonuçlar, 20 gün sonra farelerin yetenekli bir görev edindiğini gösteriyor. Burada, tek bir oturumdan erişim yörüngeleri gösterilir. Bu sunum kolaylığı için sadece ilk pençe ilerleme temsil eder.Ayrıca, pençe algılama tetikleyicisi doğru ayarlanmazise, pençenin erişim hareketlerinin tetiklendiği durumlarda değişkenliğe yol açabilecek erişim yuvasını ihlal ettiği çerçevede önemli bir değişkenlik vardır. Hayvanların dikkatli kullanımı dışında, bu protokolde herhangi bir önlem alınmayacaktır. YG eşiğini doğru ayarlamak, böylece videolar veya diğer müdahaleler uygun anlarda tetiklenir.Bu yöntem, temel motor kontrolden hareket bozukluğu patofizyolojisine kadar çeşitli soruları ele alabilecek optogenetik, kalsiyum görüntüleme ve genetik modeller gibi birçok teknikle eşleşebilir. Bu teknik, ayrıntılı erişim ve kavrama kinematiği ile fizyolojik kayıtlar veya müdahaleler inanışına izin vererek, nöral devre değişiklikleriyle hareketlerin nasıl değiştiğini değil, aynı zamanda nasıl cevap lamalarına olanak sağlar.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

Farelerin Otomatik, Kantitatif / Bilişsel Davranışçı Tarama: Genetik, Farmakoloji, Hayvan Biliş ve Lisans Öğretim İçin

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

Duyusal Entegrasyon ve Bilişsel Kontrol Deney için tam otomatik Kemirgen Yastıkları Protokolü

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

Farelerde Tek pelet ulaşan Görevleri ile öğrenme Çalışması Motor Beceri

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

Bir Otomatik Görüntü İşleme Yaklaşımı ile Fare Sosyallik Deneysel Değerlendirilmesi

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

Paw-sürükleme: Bir Roman, Fare Silindir Test Hassas Analizi

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

Bilgisayarlı Otomatik Öğrenme Cihazı (aldm) Test Sistemleri bir Ağı Kullanma Olmayan insan Primatlar Sosyal Biliş Değerlendirilmesi

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

Nitelikli ön ayakları Sıçanlarda Görev ulaşan bir Yüksek hassasiyet Edinme

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

Nematod Popülasyona Dayalı Kemoterapi Tercihi Testinin Otomatik Analizi

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

Uyku ve Meksika Cavefish Lokomotor aktivite otomatik ölçümleri

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

Kontrastlı Gelişmiş Kayıtların (PrAnCER) Paw-Print Analizi: Motor Açıklarının Değerlendirilmesi için Düşük Maliyetli, Açık Erişimli Otomatik Yürüyüş Analiz Sistemi

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 ...