Name: tracking rats in operant conditioning chambers using a versatile homemade video camera and deeplabcut
Uploaded: 2020-06-15T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Tracking Rats in Operant Conditioning Chambers Using a Versatile Homemade Video Camera and DeepLabCut at JoVE.com

وقد تم دعم هذا العمل من خلال منح من مؤسسة الدماغ السويدية، ومؤسسة باركنسون السويدية، وصناديق الحكومة السويدية للبحوث السريرية (M.A.C.)، وكذلك مؤسسات وينر-غرين (M.A.C، E.K.H.C)، ومؤسسة أهلين (M.A.C) ومؤسسة Blanceflor Boncompagni Ludovisi، née Bildt (S.F.

وقد تمت الموافقة على جميع الإجراءات التي تشمل التعامل مع الحيوانات من قبل لجنة مالمو لوند الأخلاقية للبحوث الحيوانية.
1. بناء كاميرا الفيديو
ملاحظة: يتم توفير قائمة بالمكونات اللازمة لبناء الكاميرا في جدول المواد. كما يرجى الرجوع إلى الشك?...

<ol>
	<li>Pritchett, K., Mulder, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Operant+conditioning.">Operant conditioning.</a> Contemporary Topics in Laboratory Animal Science. 43 (4), (2004).</li><li>Clemensson, E. K. H., Novati, A., Clemensson, L. E., Riess, O., Nguyen, H. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+BACHD+rat+model+of+Huntington+disease+shows+slowed+learning+in+a+Go/No-Go-like+test+of+visual+discrimination.">The BACHD rat model of Huntington disease shows slowed learning in a Go/No-Go-like test of visual discrimination.</a> Behavioural Brain Research. 359, 116-126 (2019).</li><li>Asinof, S. K., Paine, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+5-choice+serial+reaction+time+task:+a+task+of+attention+and+impulse+control+for+rodents.">The 5-choice serial reaction time task: a task of attention and impulse control for rodents.</a> Journal of Visualized Experiments. (90), e51574 (2014).</li><li>Coulbourn instruments. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphic+State:+Graphic+State+4+user's+manual.">Graphic State: Graphic State 4 user's manual.</a> Coulbourn instruments. , 12-17 (2013).</li><li>Med Associates Inc. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Med-PC+IV:+Med-PC+IV+programmer's+manual.">Med-PC IV: Med-PC IV programmer's manual.</a> Med Associates Inc. , 21-44 (2006).</li><li>Clemensson, E. K. H., Clemensson, L. E., Riess, O., Nguyen, H. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+BACHD+rat+model+of+Huntingon+disease+shows+signs+of+fronto-striatal+dysfunction+in+two+operant+conditioning+tests+of+short-term+memory.">The BACHD rat model of Huntingon disease shows signs of fronto-striatal dysfunction in two operant conditioning tests of short-term memory.</a> PloS One. 12 (1), (2017).</li><li>Herremans, A. H. J., Hijzen, T. H., Welborn, P. F. E., Olivier, B., Slangen, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+infusion+of+cholinergic+drugs+into+the+prefrontal+cortex+area+on+delayed+matching+to+position+performance+in+the+rat.">Effect of infusion of cholinergic drugs into the prefrontal cortex area on delayed matching to position performance in the rat.</a> Brain Research. 711 (1-2), 102-111 (1996).</li><li>Chudasama, Y., Muir, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+behavioral+analysis+of+the+delayed+non-matching+to+position+task:+the+effects+of+scopolamine,+lesions+of+the+fornix+and+of+the+prelimbic+region+on+mediating+behaviours+by+rats.">A behavioral analysis of the delayed non-matching to position task: the effects of scopolamine, lesions of the fornix and of the prelimbic region on mediating behaviours by rats.</a> Psychopharmacology. 134 (1), 73-82 (1997).</li><li>Talpos, J. C., McTighe, S. M., Dias, R., Saksida, L. M., Bussey, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trial-unique,+delayed+nonmatching-to-location+(TUNL):+A+novel,+highly+hippocampus-dependent+automated+touchscreen+test+of+location+memory+and+pattern+separation.">Trial-unique, delayed nonmatching-to-location (TUNL): A novel, highly hippocampus-dependent automated touchscreen test of location memory and pattern separation.</a> Neurobiology of Learning and Memory. 94 (3), 341 (2010).</li><li>Rayburn-Reeves, R. M., Moore, M. K., Smith, T. E., Crafton, D. A., Marden, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+midsession+reversal+learning+in+rats:+Effects+of+egocentric+cue+use+and+memory.">Spatial midsession reversal learning in rats: Effects of egocentric cue use and memory.</a> Behavioural Processes. 152, 10-17 (2018).</li><li>Gallo, A., Duchatelle, E., Elkhessaimi, A., Le Pape, G., Desportes, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Topographic+analysis+of+the+rat's+behavior+in+the+Skinner+box.">Topographic analysis of the rat's behavior in the Skinner box.</a> Behavioural Processes. 33 (3), 318-328 (1995).</li><li>Iversen, I. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response-initiated+imaging+of+operant+behavior+using+a+digital+camera.">Response-initiated imaging of operant behavior using a digital camera.</a> Journal of the Experimental Analysis of Behavior. 77 (3), 283-300 (2002).</li><li>Med Associates Inc. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Video+monitor:+Video+monitor+SOF-842+user's+manual.">Video monitor: Video monitor SOF-842 user's manual.</a> Med Associates Inc. , 26-30 (2004).</li><li>. Coulbourn Instruments Available from: <a target="_blank" href="https://www.coulbourn.com/product_p/h39-16.htm">https://www.coulbourn.com/product_p/h39-16.htm</a> (2020)</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 (9), 1281-1289 (2018).</li><li>Nath, T., Mathis, A., Chen, A. C., Patel, A., Bethge, M., Mathis, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+DeepLabCut+for+3D+markerless+pose+estimation+across+species+and+behaviors.">Using DeepLabCut for 3D markerless pose estimation across species and behaviors.</a> Nature Protocols. 14 (7), 2152-2176 (2019).</li><li>Bari, A., Dalley, J. W., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+application+of+the+5-chopice+serial+reaction+time+task+for+the+assessment+of+visual+attentional+processes+and+impulse+control+in+rats.">The application of the 5-chopice serial reaction time task for the assessment of visual attentional processes and impulse control in rats.</a> Nature Protocols. 3 (5), 759-767 (2008).</li><li>. Raspberry Pi foundation Available from: <a target="_blank" href="https://thepi.io/how-to-install-raspbian-on-the-raspberry-pi/">https://thepi.io/how-to-install-raspbian-on-the-raspberry-pi/</a> (2020)</li><li>. Pi-supply Available from: <a target="_blank" href="https://learn.pi-supply.com/make/bright-pi-quickstart-faq/">https://learn.pi-supply.com/make/bright-pi-quickstart-faq/</a> (2018)</li><li>. Python Available from: <a target="_blank" href="https://wiki.python.org/moin/BeginnersGuide/NonProgrammers">https://wiki.python.org/moin/BeginnersGuide/NonProgrammers</a> (2020)</li><li>. MathWorks Available from: <a target="_blank" href="https://mathworks.com/academia/highschool/">https://mathworks.com/academia/highschool/</a> (2020)</li><li>. Cran.R-Project.org Available from: <a target="_blank" href="https://cran.r-project.org/manuals.html">https://cran.r-project.org/manuals.html</a> (2020)</li><li>Liu, Y., Tian, C., Huang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Critical assessment of correction methods for fisheye lens distortion. The international archives of the photogrammetry, remote sensing and spatial information sciences. , (2016).</li><li>Pereira, T. D., 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=Fast+animal+pose+estimation+using+deep+neural+networks.">Fast animal pose estimation using deep neural networks.</a> Nature Methods. 16 (1), 117-125 (2019).</li><li>Graving, J. 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=DeepPoseKit,+a+software+toolkit+for+fast+and+robust+animal+pose+estimation+using+deep+learning.">DeepPoseKit, a software toolkit for fast and robust animal pose estimation using deep learning.</a> Elife. 8 (47994), (2019).</li><li>Geuther, B. Q., 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=Robust+mouse+tracking+in+complex+environments+using+neural+networks.">Robust mouse tracking in complex environments using neural networks.</a> Communications Biology. 2 (124), (2019).</li></ol>

يصف هذا البروتوكول كيفية إنشاء كاميرا فيديو غير مكلفة ومرنة يمكن استخدامها لتسجيل مقاطع الفيديو من غرف تكييفات operant وغيرها من أجهزة الاختبار السلوكية. كما يوضح كيفية استخدام DeepLabCut لتتبع إشارة ضوئية قوية داخل مقاطع الفيديو هذه ، وكيف يمكن استخدامها للمساعدة في تحديد شرائح الفيديو القصيرة...

في مجال علم الأعصاب السلوكي، يستخدم الباحثون عادة غرف تكييف أوبرالية لتقييم مجموعة واسعة من الميزات المعرفية والنفسية المختلفة في القوارض. في حين أن هناك العديد من الشركات المصنعة المختلفة لهذه النظم ، فإنها عادة ما تشترك في سمات معينة ولها تصميم موحد تقريبا1،2،3. الغرف عموما مربعة أو مستطيل الشكل، مع جدار واحد التي يمكن فتحها لوضع الحيوانات في الداخل، واحد أو اثنين من الجدران المتبقية التي تحتوي على مكونات مثل العتلات، فتحات كزة الأنف، صواني المكافآت، عجلات الاستجابة والأضواء من مختلف الأنواع1،2،3. وتستخدم الأضواء وأجهزة الاستشعار الموجودة في الغرف على حد سواء لمراقبة بروتوكول الاختبار وتتبع سلوك الحيوانات1،2،3،4،5. تسمح أنظمة التكييف الأورالية النموذجية بتحليل مفصل للغاية لكيفية تفاعل الحيوانات مع المعاملات المختلفة والفتحات الموجودة في الغرف. بشكل عام، يمكن تسجيل أي مناسبات يتم تشغيل أجهزة الاستشعار فيها من قبل النظام، ومن هذه البيانات يمكن للمستخدمين الحصول على ملفات سجل مفصلة تصف ما فعله الحيوان خلال خطوات محددة من الاختبار4،5. في حين أن هذا يوفر تمثيلاً واسعاً لأداء الحيوان، إلا أنه يمكن استخدامه لوصف السلوكيات التي تؤدي مباشرة واحد أو أكثر من أجهزة الاستشعار4،5. على هذا النحو ، فإن الجوانب المتعلقة بكيفية وضع الحيوان نفسه وتحركاته داخل الغرفة خلال مراحل مختلفة من الاختبار ليست موصوفة بشكل جيد6،7،8،9،10. هذا أمر مؤسف ، لأن مثل هذه المعلومات يمكن أن تكون ذات قيمة لفهم سلوك الحيوان بشكل كامل. على سبيل المثال، يمكن استخدامه لتوضيح لماذا أداء بعض الحيوانات بشكل سيء في اختبارمعين 6، لوصف الاستراتيجيات التي قد تطور الحيوانات للتعامل مع المهام الصعبة6،7،8،9،10، أو لتقدير التعقيد الحقيقي للسلوكيات البسيطةالمفترضة 11،12. للحصول على هذه المعلومات الصريحة، يتحول الباحثون عادة إلى التحليل اليدوي لمقاطع الفيديو6و77و88,و9و10,,و11.
عند تسجيل مقاطع الفيديو من غرف تكييفات operant ، يعد اختيار الكاميرا أمرًا بالغ الأهمية. وتقع الغرف عادة في مقصورات العزلة، مع بروتوكولات كثيرا ما الاستفادة من الخطوات حيث لا ضوء مرئي مشرقة3،,6،,7،,8،,9. ولذلك، فإن استخدام الأشعة تحت الحمراء (IR) الإضاءة في تركيبة مع كاميرا حساسة الأشعة تحت الحمراء ضروري، كما أنه يسمح الرؤية حتى في الظلام الظام. وعلاوة على ذلك، فإن المساحة المتاحة لوضع الكاميرا داخل حجرة العزل غالبا ما تكون محدودة جدا، وهذا يعني أن أحد يستفيد بقوة من وجود الكاميرات الصغيرة التي تستخدم العدسات مع مجال واسع من الرؤية (مثل، عدسات العين السمك)9. في حين أن الشركات المصنعة لأنظمة تكييف operant يمكن أن توفر في كثير من الأحيان عالية الجودة الاجهزة الكاميرا لعملائها، يمكن أن تكون هذه النظم مكلفة ولا تناسب بالضرورة غرف من الشركات المصنعة الأخرى أو الاجهزة لاختبارات سلوكية أخرى. ومع ذلك ، فإن فائدة ملحوظة على استخدام كاميرات الفيديو المستقلة هي أن هذه الاجهزة يمكن أن تكون في كثير من الأحيان واجهة مباشرة مع أنظمة تكييف operant13،14. من خلال هذا ، يمكن إعدادها لتسجيل أحداث محددة فقط بدلاً من جلسات الاختبار الكاملة ، والتي يمكن أن تساعد بشكل كبير في التحليل التالي.
يصف البروتوكول الحالي كيفية بناء كاميرا فيديو غير مكلفة ومتعددة الاستخدامات باستخدام مكونات إلكترونيات الهواية. تستخدم الكاميرا عدسة فيش، وهي حساسة لإضاءة الأشعة تحت الحمراء ولديها مجموعة من الصمامات الثنائية التي تنبعث منها الأشعة تحت الحمراء (المصابيح IR) المرفقة بها. وعلاوة على ذلك، تم بناؤها ليكون لها ملف مسطح ونحيف. معا، هذه الجوانب تجعل من مثالية لتسجيل أشرطة الفيديو من معظم غرف تكييف operant المتاحة تجاريا، فضلا عن غيرها من الاجهزة اختبار السلوك. كما يصف البروتوكول كيفية معالجة مقاطع الفيديو التي تم الحصول عليها بالكاميرا وكيفية استخدام حزمة البرامج DeepLabCut15،16 للمساعدة في استخراج تسلسلات الفيديو من الاهتمام وكذلك تتبع تحركات الحيوان فيها. هذا يتحايل جزئيا على سحب مرة أخرى من استخدام كاميرا مستقلة على الحلول المتكاملة التي تقدمها الشركات المصنعة للأنظمة تكييف، ويقدم تكملة لتسجيل السلوكيات يدويا.
وقد بُذلت جهود لكتابة البروتوكول في شكل عام لتسليط الضوء على أن العملية الشاملة يمكن تكييفها مع مقاطع الفيديو من اختبارات تكييف مختلفة. لتوضيح بعض المفاهيم الرئيسية، يتم استخدام مقاطع فيديو للفئران التي تقوم بإجراء اختبار وقت التفاعل التسلسلي (5CSRTT) 5-choice (5CSRTT)17 كأمثلة.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>32 Gb micro SD card with New Our Of Box Software (NOOBS) preinstalled</td>
			<td>The Pi hut (https://thpihut.com)</td>
			<td>32GB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>330-Ohm resistor</td>
			<td>The Pi hut (https://thpihut.com)</td>
			<td>100287</td>
			<td>This article is for a package with mixed resistors, where 330-ohm resistors are included.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera module (Raspberry Pi NoIR camera v.2)</td>
			<td>The Pi hut (https://thpihut.com)</td>
			<td>100004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera ribbon cable (Raspberry Pi Zero camera cable stub)</td>
			<td>The Pi hut (https://thpihut.com)</td>
			<td>MMP-1294</td>
			<td>This is only needed if a Raspberry Pi zero is used. If another Raspberry Pi board is used, a suitable camera ribbon cable accompanies the camera component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Colored LEDs</td>
			<td>The Pi hut (https://thpihut.com)</td>
			<td>ADA4203</td>
			<td>This article is for a package with mixed colors of LEDs. Any color can be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Female-Female jumper cables</td>
			<td>The Pi hut (https://thpihut.com)</td>
			<td>ADA266</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR LED module (Bright Pi)</td>
			<td>Pi Supply (https://uk.pi-supply.com)</td>
			<td>PIS-0027</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microcomputer motherboard (Raspberry Pi Zero board with presoldered headers)</td>
			<td>The Pi hut (https://thpihut.com)</td>
			<td>102373</td>
			<td>Other Raspberry Pi boards can also be used, although the method for automatically starting the Python script only works with Raspberry Pi zero. If using other models, the python script needs to be started manually.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Push button switch</td>
			<td>The Pi hut (https://thpihut.com)</td>
			<td>ADA367</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Raspberry Pi power supply cable</td>
			<td>The Pi hut (https://thpihut.com)</td>
			<td>102032</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Raspberry Pi Zero case</td>
			<td>The Pi hut (https://thpihut.com)</td>
			<td>102118</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Raspberry Pi, Mod my pi, camera stand with magnetic fish eye lens and magnetic metal ring attachment</td>
			<td>The Pi hut (https://thpihut.com)</td>
			<td>MMP-0310-KIT</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

tracking rats in operant conditioning chambers using a versatile homemade video camera and deeplabcut

تستخدم غرف تكييف Operant لإجراء مجموعة واسعة من الاختبارات السلوكية في مجال علم الأعصاب. وتستند البيانات المسجلة عادة على اثار رافعة والأنف كزة أجهزة الاستشعار الموجودة داخل الغرف. في حين أن هذا يوفر نظرة مفصلة عن متى وكيف تقوم الحيوانات بتنفيذ استجابات معينة ، فإنه لا يمكن استخدامها لتقييم السلوكيات التي لا تؤدي إلى أي أجهزة استشعار. على هذا النحو ، فإن تقييم كيفية وضع الحيوانات نفسها والتحرك داخل الغرفة أمر نادر الحدوث. للحصول على هذه المعلومات، يجب على الباحثين عموماً تسجيل وتحليل مقاطع الفيديو. يمكن لمصنعي غرف التكييفات الأوبرالية عادةً تزويد عملائها بإعدادات الكاميرا عالية الجودة. ومع ذلك، يمكن أن تكون هذه مكلفة للغاية ولا تناسب بالضرورة غرف من مصنعين آخرين أو غيرها من الاجهزة اختبار السلوكي. يصف البروتوكول الحالي كيفية بناء كاميرا فيديو غير مكلفة ومتعددة الاستخدامات باستخدام مكونات إلكترونيات الهواية. كما يصف كيفية استخدام حزمة برامج تحليل الصور DeepLabCut لتتبع حالة إشارة الضوء القوي ، وكذلك موقف الفئران ، في مقاطع الفيديو التي تم جمعها من غرفة تكييف operant. الأول هو مساعدة كبيرة عند اختيار شرائح قصيرة من الاهتمام في أشرطة الفيديو التي تغطي جلسات اختبار كامل، والأخيرة تمكن من تحليل المعلمات التي لا يمكن الحصول عليها من سجلات البيانات التي تنتجها الغرف operant.

أداء كاميرا الفيديو
وقد جمعت النتائج التمثيلية في غرف تكييفية فئران تبلغ مساحتها 28.5 سم × 25.5 سم وارتفاعات 28.5 سم. مع عدسة فيش المرفقة، والكاميرا يلتقط مساحة الكلمة كاملة وأجزاء كبيرة من الجدران المحيطة بها، عندما وضعت فوق الغرفة (الشكل 7A). على هذا الن?...

Watch this Scientific Journal Video about Tracking Rats in Operant Conditioning Chambers Using a Versatile Homemade Video Camera and DeepLabCut at JoVE.com

Tracking Rats in Operant Conditioning Chambers Using a Versatile Homemade Video Camera and DeepLabCut

يصف هذا البروتوكول كيفية بناء كاميرا فيديو صغيرة ومتعددة الاستخدامات ، وكيفية استخدام مقاطع الفيديو التي تم الحصول عليها منها لتدريب شبكة عصبية لتتبع موقع داخل غرف تكييفات أوبرالية. وهذا تكملة قيمة للتحليلات القياسية لسجلات البيانات التي تم الحصول عليها من اختبارات التكييفات.

تتبع الفئران في غرف تكييف Operant باستخدام كاميرا فيديو محلية الصنع متعددة الاستخدامات و DeepLabCut

Operant conditioning chambers are used to perform a wide range of behavioral tests in the field of neuroscience. The recorded data is typically based on ...

باتباع الطرق المبينة في هذا البروتوكول سيتمكن الباحثون من تسجيل وتحليل مقاطع الفيديو الخاصة بالقوارض التي تقوم بإجراء اختبارات سلوكية معقدة في غرف التكييفات الأوبرالية. يصف البروتوكول كيفية بناء كاميرا فيديو غير مكلفة واستخدامها مع برنامج تتبع مفتوح المصدر. هذا هو نهج جذاب للمختبرات على الميزانية.هذه الطريقة قيمة لمشاريع البحوث التي تنطوي على تكييف operant في القوارض. كما يمكن لتحليل الفيديو تحسين كبير في فهم السلوكيات التي ينظر إليها في هذا النوع من الاختبارات. تبدأ من خلال ربط حلقة معدنية حول فتح حامل الكاميرا.ثم نعلق وحدة الكاميرا إلى موقف باستخدام الصواميل والبراغي التي تصاحب عدة. افتح منافذ كابل الشريط على وحدة الكاميرا والحاسوب الصغير عن طريق التجمع بلطف على حواف شفاههم البلاستيكية. قم بإشعال كابل الشريط في المنفذ المفتوح على وحدة الكاميرا بحيث تواجه موصلات الكابلات الفضية لوحة الدارات.ثم قفله في مكانه عن طريق الضغط في مقطع من البلاستيك. كرر العملية باستخدام منفذ على الكمبيوتر الصغير. ثم قم بتوصيل عدسة فيش إلى الحلقة المعدنية على حامل الكاميرا.ضع الكمبيوتر الصغير في علبة البلاستيك وأدخل بطاقة SD الصغيرة المدرجة. ثم قم بتوصيل جهاز عرض ولوحة مفاتيح وماوس إلى الكمبيوتر الصغير وبدأت بتوصيل مصدر الطاقة الخاص به. فتح نافذة المحطة الطرفية ونوع سودو apt الواصلة، والحصول على التحديث.ثم اضغط على مفتاح الإدخال. نوع القادم sudo ملائمة الواصلة الكاملة الترقية واضغط على إدخال. ضمن قائمة البدء، حدد التفضيلات وتكوينات RASP PI.عندما يفتح الإطار، انتقل إلى علامة التبويب الواجهات وتمكين الكاميرا و I2C ثم انقر فوق حسنا. نسخ ملف تكميلي واحد على عصا ذاكرة USB. ثم نقله إلى الحواسيب الصغيرة المجلد PI الرئيسية وإعادة تسميته.فتح نوع نافذة المحطة الطرفية الزائفة نانو مائل الخ، مائلة RC نقطة المحلية والصحافة enter. استخدم مفاتيح الأسهم لوحات المفاتيح لتحريك المؤشر إلى أسفل إلى المسافة بين فاي والخروج صفر. ثم إضافة نص لجعل الكمبيوتر بدء البرنامج النصي المنسوخة.والمصابيح الحمراء تحت الحمراء، كلما الأحذية. حفظ التغييرات عن طريق الضغط على السيطرة وX تليها Y وأدخل. المقاومات لحام المقبل وكابلات الطائر الإناث على الساقين من المصابيح الملونة اثنين.الكابلات الطائر الإناث لحام على اثنين من مفاتيح زر. ثم قم بتوصيل مفاتيح المصابيح الملونة والأشعة تحت الحمراء المذكورة وحدة بقيادة لأجهزة الكمبيوتر GPI طوق ينتهي. عند توصيلها بشكل صحيح، سوف يشير أحد الدلّين إلى أن الكاميرا مُشغّل وجاهزة للاستخدام.بينما يشير الآخر إلى أن الكاميرا تقوم بتسجيل فيديو. يتم استخدام الزر مع الكابلات الطويلة لبدء وإيقاف تسجيلات الفيديو. بينما يتم استخدام الزر مع هذه الكابلات القصيرة لإيقاف تشغيل الكاميرا.تعيين البروتوكول لاستخدام غرفة ضوء كمؤشر على خطوة معينة في البروتوكول. ثم تعيين بروتوكول لتسجيل كافة الأحداث ذات الاهتمام مع الطوابع الزمنية بالنسبة إلى عندما يصبح هذا المؤشر خطوة بروتوكول نشطة. ضع الكاميرا فوق الغرف القابلة للتشغيل، ثم ابدأ بتوصيلها بمأخذ كهربائي عبر كابل إمداد الطاقة.استخدم الزر المتصل مسبقًا لبدء تسجيلات الفيديو وإيقافها. عند الانتهاء من تسجيلات الفيديو، قم بتوصيل الكاميرا بجهاز عرض وماوس لوحة مفاتيح وجهاز تخزين USB واسترداد ملفات الفيديو من سطح المكتب الخاص به. استخدام DeeplabCuts الإطار الاستيلاء على وظيفة لاستخراج 700 إلى 900 إطارات الفيديو من واحد أو أكثر من أشرطة الفيديو المسجلة.تأكد من أن إطارات الفيديو التي تحددها تعرض الحيوان في أوضاع مختلفة ، سواء ثابتة مع الرأس خارج وداخل الفتحات وتتحرك في اتجاهات مختلفة. استخدم صندوق أدوات وضع العلامات لوضع علامة يدوية على موضع رأس الجرذ في كل إطار فيديو عن طريق وضع ملصق الرأس في موضع مركزي بين أذني الجرذ. أيضا تسمية أجزاء أخرى من الجسم التي قد تكون ذات فائدة.بالإضافة إلى ذلك، ضع علامة على موضع مؤشر خطوة البروتوكول في كل إطار فيديو حيث ساطع بشكل نشط. بعد ذلك استخدام مجموعة بيانات إنشاء التدريب وتدريب وظائف الشبكة لإنشاء مجموعة بيانات التدريب من إطارات الفيديو المسمى والبدء في تدريب شبكة عصبية. عندما يتم تدريب شبكة عصبية، استخدمها لتحليل مقاطع الفيديو التي تم جمعها.هذا سوف يخلق ملف CSV سرد مواقف المسار من رأس الفئران، وأجزاء الجسم الأخرى من الفائدة ومؤشر الخطوة بروتوكول في كل إطار الفيديو. بالإضافة إلى ذلك ، سيتم إنشاء ملفات فيديو تم وضع علامة عليها حيث يتم عرض مواضع المسار بشكل مرئي. للحصول على إحداثيات نقاط معينة من الاهتمام داخل الغرف operant يدوياً وضع علامة على أنها تم وصفها مسبقاً واسترداد الإحداثيات من ملف CSV الذي يتم تخزينه تلقائياً تحت البيانات المسماة في مجلد المشروع.ملاحظة، حيث يتم تعقب مقطع الفيديو مؤشر خطوة بروتوكول داخل 60 بكسل من الموضع الذي تم الحصول عليه يدويا في المقطع السابق واستخراج نقطة البداية الدقيقة لكل فترة حيث المؤشر نشط. استخدم النقاط حيث يصبح مؤشر خطوة البروتوكول نشطًا والطوابع الزمنية المسجلة من قبل الغرف operant. لتحديد مقاطع الفيديو التي تغطي أحداث معينة من بروتوكول الاختبار مثل الفترات الفاصلة بين المحاكمات أو الاستجابات أو استرداد المكافأة.لاحظ إطارات الفيديو التي تغطي أي أحداث ذات أهمية محددة. وأخيرا إجراء تحليل متعمق ذات الصلة من موقف الحيوان والحركات، خلال هذه الأحداث. يجب أن تسمح عدسة عين السمكة للكاميرا بالتقاط رؤية كاملة لداخل معظم غرف التكييفات القاربة.باستخدام مصدر مناسب من الإضاءة تحت الحمراء، وسوف تسمح الكاميرا أيضا التقاط الفيديو في الظلام الدامس. وينبغي أن تسمح شبكة مدربة تدريبا جيدا لأكثر من دقة 90٪ عند تتبع رأس. تتبع دقيق يمكن التعرف عليها بوضوح من قبل علامات التالية في جميع أنحاء تحركاته والمسارات المرسومة تظهر على نحو سلس.وعلى النقيض من ذلك، يتميز التتبع غير الدقيق بعلامات لا تبقى بشكل موثوق على الهدف والمسارات المرسومة خشنة. ونتيجة لهذا تتبع غير دقيق عادة ما يسبب التحولات المفاجئة في الحركات المحسوبة بسرعة. من خلال تتبع مكان وجود الحيوان طوال جلسة الاختبار ، يمكن للمرء تقييم مدى ارتباط أنماط الحركة المتميزة بالأداء.على سبيل المثال، في اختبار وقت التفاعل التسلسلي الخمسة، يمكن استخدام حركات الرأس خلال الفاصل الزمني بين التجارب لفصل تجارب الانبعاثات حيث يظهر الحيوان اهتماماً محدوداً في إجراء استجابة. من التجارب البعثة حيث الحيوان ببساطة فشل في ملاحظة إشارة ضوئية وجيزة. وبالإضافة إلى ذلك يمكن التحقيق في حركات الرأس تمكين الكشف عن وتوصيف استراتيجيات مختلفة الاهتمام.عند محاولة هذه الإجراءات، من المهم أن يكون مؤشر خطوة البروتوكول موثوقًا به. وأن الشبكة العصبية مدربة مع الغوص ert من إطارات الفيديو. لضمان تتبع دقيق.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

الماوس قصيرة وطويلة الأجل الحركي نشاط تحليلها بواسطة برامج تتبع فيديو

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

Contextual and Cued Fear Conditioning Test Using a Video Analyzing System in Mice

السياقية وملقن الخوف تكييف اختبار باستخدام نظام تحليل الفيديو في الفئران

The contextual and cued fear conditioning test is one of the behavioral tests that assesses the ability of mice to learn and remember an association ...

A Novel Procedure for Evaluating the Reinforcing Properties of Tastants in Laboratory Rats: Operant Intraoral Self-administration

إجراء رواية لتقييم خصائص التسليح من Tastants في الجرذان المختبرية: استثابي داخل الفم، إدارة الذات

This paper describes a novel method for studying the bio-behavioral basis of addiction to food. This method combines the surgical component of taste ...

Trace Fear Conditioning in Mice

تتبع تكييف الخوف في الفئران

In this experiment we present a technique to measure learning and memory. In the trace fear conditioning protocol presented here there are five pairings ...

Operant Procedures for Assessing Behavioral Flexibility in Rats

إجراءات استثابي لتقييم المرونة السلوكية في الفئران

Executive functions consist of multiple high-level cognitive processes that drive rule generation and behavioral selection. An emergent property of these ...

The Modified Hole Board - Measuring Behavior, Cognition and Social Interaction in Mice and Rats

مجلس هول التعديل - قياس السلوك، الإدراك والتفاعل الاجتماعي في الفئران والجرذان

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure ...

Quantifying Social Motivation in Mice Using Operant Conditioning

قياس الدافع الاجتماعي في الفئران عن طريق تكييف هواء فعال

In this protocol, social motivation is measured in mice through a pair of operant conditioning paradigms. To conduct the experiments, two-chambered ...

Classical Short-Delay Eyeblink Conditioning in One-Year-Old Children

تكييف الكلاسيكية القصيرة-تأخير اييبلينك في الأطفال عمرها سنة واحدة

Classical eyeblink conditioning (EBC) refers to the learned association between a conditioned stimulus (an auditory tone) and an unconditioned stimulus (a ...

Visual Classical Conditioning in Wood Ants

الاشراط الكلاسيكي البصرية في الخشب النمل

Several species of insects have become model systems for studying learning and memory formation. Although many studies focus on freely moving animals, ...

Fear Incubation Using an Extended Fear-Conditioning Protocol for Rats

حضانة الخوف باستخدام بروتوكول تكييف الخوف الموسعة للفئران

Emotional memory has been primarily studied with fear-conditioning paradigms. Fear conditioning is a form of learning through which individuals learn the ...