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

עבודה זו נתמכת על ידי מענקים מקרן המוח השבדי, קרן פרקינסון השוודית, וקרנות הממשלה השבדית למחקר קליני (מאק), כמו גם היסודות של ווננר-גרן (M. A. C, E. K. H. C), הקרן של ווירן (M. A. C) והקרן לבילופלור בונקומפס, בילדט (ש. פ).

כל ההליכים הכוללים טיפול בבעלי חיים אושרו על ידי ועדה אתית מאלמו-Lund לחקר בעלי חיים.
1. בניית מצלמת וידאו
הערה: רשימה של הרכיבים הנחוצים לבניית המצלמה מסופקת בטבלת החומרים. התייחס גם לאיור 1, איור 2, איור 3, ...

<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>

פרוטוקול זה מתאר כיצד לבנות מצלמת וידאו זולה וגמישה שניתן להשתמש בה כדי להקליט קטעי וידאו מתאי מיזוג אופרנט והגדרות אחרות של בדיקות התנהגותיות. זה עוד מדגים כיצד להשתמש DeepLabCut כדי לעקוב אחר אות אור חזק בתוך קטעי וידאו אלה, ואיך זה יכול לשמש כדי לסייע בזיהוי קטעי וידאו קצרים של עניין קבצי וי?...

בתחום של מדעי ההתנהגות, החוקרים בדרך כלל להשתמש בתאי התניה תניה אופרנטית כדי להעריך מגוון רחב של תכונות קוגניטיביות ופסיכיאטריות שונות במכרסמים. בעוד יש כמה יצרנים שונים של מערכות כאלה, הם בדרך כלל חולקים תכונות מסוימות יש עיצוב כמעט סטנדרטית1,2,3. התאים בדרך כלל מרובעים או בצורת מלבן, עם קיר אחד שניתן לפתוח להצבת בעלי חיים בפנים, ואחד או שניים מהקירות הנותרים המכילים רכיבים כגון ידיות, פתחים מהאף, מגשי תגמול, גלגלי תגובה ואורות מסוגים שונים1,2,3. האורות והחיישנים המצויים בתאי משמשים לשליטה בפרוטוקול הבדיקה ולמעקב אחר התנהגויות בעלי החיים1,2,3,4,5. מערכות המיזוג הטיפוסיות מאפשרות ניתוח מפורט מאוד של האופן שבו בעלי החיים מתקשרים עם האופרנדה והפתחים השונים המצויים בחדרי המגורים. באופן כללי, בכל המקרים שבהם חיישנים מופעלים ניתן להקליט על-ידי המערכת, וממשתמשים נתונים אלה יכולים לקבל קבצי יומן רישום מפורטים המתארים את מה שבעל החיים עשה במהלך צעדים ספציפיים של המבחן4,5. בעוד הדבר מספק ייצוג נרחב של ביצועי בעל חיים, ניתן להשתמש בו רק כדי לתאר התנהגויות שמפעילות ישירות חיישן אחד או יותר4,5. ככאלה, היבטים הקשורים לאופן שבו החיה משתנה ונעה בתוך החדר בשלבים שונים של המבדק לא מתוארים היטב6,7,8,9,10. זה מצער, כאשר מידע כזה יכול להיות בעל ערך להבנה מלאה של התנהגותו של בעל החיים. לדוגמה, ניתן להשתמש בו כדי להבהיר מדוע בעלי חיים מסוימים מבצעים גרוע על מבחן מסוים6, כדי לתאר את האסטרטגיות כי בעלי חיים עשויים להתפתח כדי להתמודד עם משימות קשות6,7,8,9,10, או להעריך את המורכבות האמיתית של התנהגויות פשוטות כביכול11,12. כדי לקבל מידע כזה ברור, החוקרים בדרך כלל לפנות ניתוח ידני של קטעי וידאו6,7,8,9,10,11.
כאשר הקלטת קטעי וידאו מתאי מיזוג אופרנט, בחירת המצלמה היא קריטית. הלשכה ממוקמים בדרך כלל בתאי בידוד, עם פרוטוקולים לעתים קרובות נעשה שימוש בשלבים שבהם אין אור גלוי זורחת3,6,7,8,9. לכן, השימוש בתאורה אינפרא אדומה (IR) בשילוב עם מצלמה בעלת רגישות לאינפרא-אדום הוא הכרחי, שכן הוא מאפשר ניראות גם בחשיכה מוחלטת. יתר על כן, השטח הזמין עבור הצבת מצלמה בתוך תא הבידוד הוא לעתים קרובות מאוד מוגבל, כלומר אחד הטבות בחוזקה מפני שיש מצלמות קטנות המשתמשות עדשות עם שדה רחב של נוף (למשל, עדשות העין דגים)9. בעוד יצרנים של מערכות מיזוג תניה אופרנטית יכול לעתים קרובות לספק הגדרות מצלמה באיכות גבוהה ללקוחות שלהם, מערכות אלה יכול להיות יקר לא בהכרח להתאים לתאים מיצרנים אחרים או הגדרות עבור בדיקות התנהגותיות אחרות. עם זאת, יתרון בולט על באמצעות מצלמות וידאו עצמאי היא כי כיוונונים אלה יכולים לעתים קרובות ממשק ישירות עם מערכות מיזוג תניה אופרנטית13,14. באמצעות זה, הם יכולים להיות מוגדרים רק להקליט אירועים ספציפיים ולא הפעלות בדיקה מלאה, אשר יכול לסייע מאוד בניתוח שלהלן.
הפרוטוקול הנוכחי מתאר כיצד לבנות מצלמת וידאו זולה ורב-תכליתית באמצעות רכיבים אלקטרוניים תחביב. המצלמה משתמשת עדשה פישאי, הוא רגיש התאורה ir ויש לו סט של דיודות פולטות אור ir (ir נוריות) מצורף אליו. כמו-כן, היא בנויה על פרופיל שטוח ודק. יחד, היבטים אלה להפוך אותו אידיאלי עבור קלטות וידאו מתוך חדרי המיזוג הזמינים מסחרית ביותר, כמו גם הגדרות אחרות בדיקות התנהגותיות. הפרוטוקול מתאר כיצד לעבד סרטי וידאו שהתקבלו עם המצלמה וכיצד להשתמש חבילת תוכנה deeplabcut15,16 כדי לסייע בחילוץ רצפי וידאו של עניין, כמו גם מעקב אחר תנועות של בעל חיים בו. פעולה זו משלבת חלקית את החלק האחורי של שימוש במצלמה עצמאית על הפתרונות המשולבים שסופקו על-ידי יצרני מערכות המיזוג, ומציעה משלים לניקוד ידני של התנהגויות.
המאמצים נעשו כדי לכתוב את הפרוטוקול בפורמט כללי כדי להדגיש כי התהליך הכולל ניתן להתאים קטעי וידאו מבדיקות שונות מיזוג. כדי להמחיש מושגים מרכזיים מסוימים, קטעי וידאו של חולדות ביצוע התגובה הטורית 5 בחירה במבחן הזמן (5CSRTT)17 משמשים כדוגמאות.

<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

תאי מיזוג אופרנט משמשים לביצוע מגוון רחב של בדיקות התנהגותיות בתחום מדעי המוח. הנתונים המוקלט מבוססים בדרך כלל על הפעלה של מנוף וחיישנים האף הנמצאים בתוך התאים. בעוד זה מספק תצוגה מפורטת של מתי ואיך בעלי חיים לבצע תגובות מסוימות, אין אפשרות להשתמש בו כדי להעריך התנהגויות שאינן מפעיל חיישנים. כך, להעריך כיצד בעלי חיים למקם את עצמם ולנוע בתוך החדר הוא לעתים רחוקות אפשרי. כדי להשיג מידע זה, החוקרים בדרך כלל צריכים להקליט ולנתח קטעי וידאו. יצרני תאי מיזוג אופרנט יכולים בדרך כלל לספק ללקוחותיה הגדרות מצלמה באיכות גבוהה. עם זאת, אלה יכולים להיות יקרים מאוד לא בהכרח להתאים לתאים מיצרנים אחרים או אחרים הגדרות בדיקה התנהגותית. הפרוטוקול הנוכחי מתאר כיצד לבנות מצלמת וידאו זולה ורב-תכליתית באמצעות רכיבים אלקטרוניים תחביב. זה עוד מתאר כיצד להשתמש בניתוח תמונה חבילת תוכנה deeplabcut כדי לעקוב אחר הסטטוס של אות אור חזק, כמו גם את המיקום של עכברוש, בקטעי וידאו שנאספו מחדר התניה תניה אופרנטית. הראשון הוא עזר רב בעת בחירת קטעים קצרים של עניין בקטעי וידאו המכסה את כל הבדיקות הבדיקה, והאחרון מאפשר ניתוח של פרמטרים שאין אפשרות לקבל מיומני הנתונים המיוצרים על ידי האופרנט תאי.

ביצועי מצלמת וידאו
התוצאות הייצוגיות נאספו בתאי מיזוג אופרנט עבור חולדות עם אזורים הרצפה של 28.5 ס"מ x 25.5 ס"מ, וגבהים של 28.5 ס"מ. כאשר העדשה הפישאי מחוברת, המצלמה לוכדת את שטח הרצפה המלא ואת החלקים הגדולים של הקירות המקיפים, כאשר ממוקמים מעל לחדר (איור 7A). ...

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

פרוטוקול זה מתאר כיצד לבנות מצלמת וידאו קטנה ומגוונת, וכיצד להשתמש בסרטוני וידאו שהושגו ממנו כדי להכשיר רשת עצבית כדי לעקוב אחר מיקומו של בעל חיים בתוך תאי מיזוג אופרנט. זהו ערך המשלים לניתוחים סטנדרטיים של יומני נתונים שהתקבלו מבדיקות אופרנט מיזוג.

מעקב אחר חולדות בתאי מיזוג אופרנט באמצעות מצלמת וידאו רב-תכליתי ביתית ו-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 ...

על ידי ביצוע השיטות המתוארות בפרוטוקול זה החוקרים יוכלו להקליט ולנתח קטעי וידאו של מכרסמים המבצעים בדיקות התנהגות מורכבות בתאי התניה אופרנטיים. הפרוטוקול מתאר כיצד לבנות מצלמת וידאו זולה ולהשתמש בה יחד עם תוכנת מעקב קוד פתוח. זוהי גישה אטרקטיבית עבור מעבדות על תקציב.השיטה חשובה לפרויקטים מחקריים הכוללים התניה אופרנטית במכרסמים. כמו ניתוח וידאו יכול לשפר מאוד את ההבנה של התנהגויות לראות בסוג זה של בדיקות. התחל על ידי חיבור טבעת המתכת סביב פתיחת מעמד המצלמה.לאחר מכן חבר את מודול המצלמה לעמוד באמצעות האגוזים והברגים המלווים את הערכה. פתח את יציאות כבל הסרט במודול המצלמה ובמיקרו-מחשב על-ידי תבריג בעדינות בשולי שפתי הפלסטיק שלהן. התלקחות כבל הסרט ליציאה הפתוחה במודול המצלמה כך שמחברי הכסף של הכבלים יעמדו בפני לוח המעגלים.ואז לנעול אותו במקום על ידי דחיפת קליפ פלסטיק. חזור על התהליך עם יציאה במיקרו-מחשב. לאחר מכן חבר את עדשת עין הדג לטבעת המתכת על דוכן המצלמה.מניחים את המיקרו מחשב במארז הפלסטיק ומכניסים את כרטיס המיקרו SD הרשום. לאחר מכן חבר צג, לוח מקשים ועכבר למיקרו מחשב והתחל על-ידי חיבור ספק הכוח שלו. פתח חלון מסוף והקלד מקף sudo apt, קבל עדכון.לאחר מכן הקש על מקש enter. הסוג הבא sudo apt שדרוג מקף מלא ולחץ על הזן. תחת תפריט התחלה, בחר העדפות ותצורות PI פטל.כאשר החלון נפתח, עבור אל הכרטיסיה ממשקים והפוך את המצלמה ואת I2C לזמינים ולאחר מכן לחץ על אישור. העתק קובץ משלים אחד אל מקל זיכרון USB. לאחר מכן העבר אותו לתיקיית PI הביתית של מחשבי המיקרו-מחשבים ושנה את שמה.פתח סוג חלון מסוף פסאודו ננו קו נטוי וכו ', קו נטוי RC נקודה מקומית ולחץ על הזן. השתמש במקשי החצים של לוחות המקשים כדי להזיז את הסמן כלפי מטה אל הרווח שבין fi לבין יציאה מאפס. לאחר מכן הוסף טקסט כדי לגרום למחשב להפעיל את קובץ ה- Script שהועתק.ואת נוריות אינפרא אדום, בכל פעם שהוא מגפיים. שמור את השינויים על-ידי הקשה על פקד ו- X ואחריו Y והזן. נגדי הלחם הבאים וכבלי מגשר נקבה על הרגליים של שתי נקודות אור צבעוניות.כבלי מגשר נקבה הלחם על שני מתגי כפתור. לאחר מכן חבר את נוריות LED צבעוניות מתגים ואת מודול הוביל אינפרא אדום המפורטים לקצוות חישוק GPI המחשבים. כאשר מחובר כראוי, LED אחד יציין כי המצלמה מופעלת ומוכנה לשימוש.בעוד השני מציין שהמצלמה מקליטה וידאו. הלחצן עם הכבלים הארוכים משמש להפעלה ולהפסקה של הקלטות וידאו. בעוד שהלחצן עם כבלים קצרים אלה משמש ל כיבוי המצלמה.הגדר את הפרוטוקול לשימוש באור הבית של תאי האופרנטים כמאינדיקטור לשלב מסוים בפרוטוקול. לאחר מכן הגדר את הפרוטוקול כדי לתעד את כל האירועים המעניינים בתווימות זמן ביחס לכאשר מחוון שלב פרוטוקול זה הופך לפעיל. מניחים את המצלמה על גבי התאים האופרנטיים והתחילו בחיבורה לשקע חשמל באמצעות כבל אספקת החשמל.השתמש בלחצן שהיה מחובר בעבר כדי להפעיל ולהפסיק הקלטות וידאו. לאחר סיום הקלטות הווידאו, חבר את המצלמה לצג, לעכבר מקלדת ולהתקן אחסון USB ואחזר את קבצי הווידאו משולחן העבודה שלו. השתמש בפונקציית תפיסת מסגרת DeeplabCuts כדי לחלץ 700 עד 900 מסגרות וידאו מאחד או יותר מהסרטונים המוקלטים.ודאו שמסגרות הוידאו שתבחרו יציגו את החיה בתנופים שונים, הן נייחים עם הראש בחוץ והן בפנים של הפתחים וזזים בכיוונים שונים. השתמש בארגז הכלים לתיוג כדי לסמן באופן ידני את מיקום ראשו של החולדה בכל מסגרת וידאו על-ידי הצבת תווית ראש בתווית מרכזית בין אוזני החולדה. גם תווית חלקי גוף אחרים שעשויים להיות מעניינים.בנוסף, סמן מיקום של מחוון שלב הפרוטוקול בכל מסגרת וידאו שבה הוא זורח באופן פעיל. לאחר מכן השתמש ביצירת ערכת נתוני הדרכה ופונקציות רשת אימון כדי ליצור ערכת נתוני הדרכה ממסגרות הווידאו המסומן ולהתחיל את האימון של רשת עצבית. כאשר רשת עצבית אומנה, השתמש בה כדי לנתח את הסרטונים שנאספו.פעולה זו תיצור קובץ CSV המפרט את עמדות המסלול של ראשו של החולדה, חלקי גוף אחרים של עניין ואת מחוון שלב הפרוטוקול בכל מסגרת וידאו. בנוסף, הוא ייצור קבצי וידאו מסומנים שבהם עמדות המסלול מוצגות באופן חזותי. כדי להשיג קואורדינטות של נקודות עניין ספציפיות בתוך התאים האופרנטיים, סמן אותן באופן ידני כמתואר לעיל ואחזר את הקואורדינטות מקובץ ה- CSV המאוחסן באופן אוטומטי תחת נתונים מסומנים בתווית בתיקיית הפרוייקט.הערה, שבו מקטעי וידאו מחוון צעד הפרוטוקול הוא במעקב בתוך 60 פיקסלים של המיקום שהושג באופן ידני בסעיף הקודם ולחלץ את נקודת ההתחלה המדויקת עבור כל תקופה שבה המחוון פעיל. השתמש בנקודות שבהן מחוון שלב הפרוטוקול הופך לפעיל ואת חותמות הזמן שנרשמו על-ידי התאים האופרנטיים. כדי לקבוע אילו מקטעי וידאו מכסים אירועים ספציפיים של פרוטוקול הבדיקה, כגון מרווחי זמן בין-גירסתיים, תגובות או אחזור תגמולים.שים לב למסגרות הווידאו שהן מכסות אירועים מעניינים במיוחד. לבסוף לבצע ניתוח מעמיק רלוונטי של המיקום והתנועות של החיה, במהלך אירועים אלה. עדשת עין הדג של המצלמה אמורה לאפשר לה ללכוד תצוגה מלאה של החלק הפנימי של רוב תאי המיזוג האופרנטיים של המכרסמים.באמצעות מקור מתאים של תאורת אינפרא אדום, המצלמה תאפשר גם לכידת וידאו בחושך מוחלט. רשת מאומנת היטב אמורה לאפשר דיוק של יותר מ-90% בעת מעקב אחר ראשו של בעל חיים. מעקב מדויק ניתן לזיהוי בבירור על ידי סמנים העוקבים אחר בעל חיים לאורך כל תנועותיו ושביליו המותווים שנראים חלקים.לעומת זאת, מעקב לא מדויק מאופיין בסמנים שלא נשארים באופן אמין ביעד ובנתיבים משוננים. כתוצאה של מעקב לא מדויק זה בדרך כלל גורם לשינויים פתאומיים במהירויות תנועות מחושבות. על ידי מעקב אחר המיקום של בעל חיים לאורך כל מפגש הבדיקה, ניתן להעריך כיצד דפוסי תנועה ברורים מתייחסים לביצועים.לדוגמה, במבחן זמן התגובה הסדרתי של חמש אפשרויות, תנועות ראש במהלך מרווח הזמן של הבין-ניסויים, יכולות לשמש לניסויי פליטה נפרדים שבהם החיה מראה עניין מוגבל בביצוע תגובה. מניסויי משימה שבהם החיה פשוט לא מצליחה להבחין בסימן האור הקצר. בנוסף, חקירת תנועות ראש יכולה לאפשר איתור ואפיון של אסטרטגיות קשב שונות.בעת ניסיון לבצע הליך זה, חשוב שמימן שלב הפרוטוקול יהיה מהימן. ושרשת העצבים מאומנת עם צלילה של מסגרות וידאו. כדי להבטיח מעקב מדויק.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

לטווח ארוך והקצרה של תנועה פעילות עכבר נותחה על ידי תוכנה למעקב וידאו

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

אוויר מבחן הקשר ורמז פחד באמצעות מערכת ניתוח וידאו בעכברים

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

רומן נוהל להערכה על מאפייני חיזוק של Tastants אצל חולדות מעבדה: ממשל עצמי intraoral אופרנטית

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

עקוב אחר פחד אוויר בעכברים

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

נהלים אופרנטית להערכת גמישות התנהגותית בחולדות

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

מועצת החור השתנה - מדידת התנהגות, קוגניציה ואינטראקציה חברתית בעכברים וחולדות

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

כימות מוטיבציה חברתית בעכברים באמצעות תניה אופרנטית

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

מיזוג Eyeblink קצר-עיכוב קלאסית אצל ילדים בת אחת-

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

התניה קלאסית חזותי של נמלות עץ

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

דגירה פחד באמצעות פרוטוקול מיזוג פחד מורחב לחולדות

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