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

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 تقريبا^1،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 الأنواع^1،2،3. وتستخدم الأضواء وأجهزة الاستشعار الموجودة في الغرف على حد سواء لمراقبة بروتوكول الاختبار وتتبع سلوك الحيوانات^{1،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 الاختبار^4،5. في حين أن هذا يوفر تمثيلاً واسعاً لأداء الحيوان، إلا أنه يمكن استخدامه لوصف السلوكيات التي تؤدي مباشرة واحد أو أكثر من أجهزة الاستشعار^4،5. على هذا النحو ، فإن الجوانب المتعلقة بكيفية وضع الحيوان نفسه وتحركاته داخل الغرفة خلال مراحل مختلفة من الاختبار ليست موصوفة بشكل جيد^{6،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 اختبار^{معين 6}، لوصف الاستراتيجيات التي قد تطور الحيوانات للتعامل مع المهام الصعبة^{6،7،8،9،10}، أو لتقدير التعقيد الحقيقي للسلوكيات البسيطة^{المفترضة 11،12}. للحصول على هذه المعلومات الصريحة، يتحول الباحثون عادة إلى التحليل اليدوي لمقاطع الفيديو^{6و77و88,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 مشرقة^{3،,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 operant^13،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 DeepLabCut^15،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.