Suivi des rats dans les chambres de conditionnement Operant à l’aide d’une caméra vidéo maison polyvalente et DeepLabCut

Dans le domaine des neurosciences comportementales, les chercheurs utilisent généralement des chambres de conditionnement opérant pour évaluer un large éventail de caractéristiques cognitives et psychiatriques différentes chez les rongeurs. Bien qu’il existe plusieurs fabricants différents de ces systèmes, ils partagent généralement certains attributs et ont une conception presque normalisée^1,2,3. Les chambres sont généralement carrées ou rectangulaires, avec un mur qui peut être ouvert pour placer les animaux à l’intérieur, et un ou deux des murs restants contenant des composants tels que des leviers, des ouvertures de nez-poke, plateaux de récompense, roues de réponse et des lumières de différents types^1,2,3. Les lumières et les capteurs présents dans les chambres sont utilisés à la fois pour contrôler le protocole d’essai et suivre les comportements des animaux^1,2,3,4,5. Les systèmes de conditionnement opérents typiques permettent une analyse très détaillée de la façon dont les animaux interagissent avec les différents opéranda et les ouvertures présentes dans les chambres. En général, toutes les occasions où des capteurs sont déclenchés peuvent être enregistrées par le système, et à partir de ces données, les utilisateurs peuvent obtenir des fichiers journaux détaillés décrivant ce que l’animal a fait au cours d’étapes spécifiques de l’essai^4,5. Bien que cela fournit une représentation étendue de la performance d’un animal, il ne peut être utilisé que pour décrire les comportements qui déclenchent directement un ou plusieurs capteurs^4,5. En tant que tel, les aspects liés à la façon dont l’animal se positionne et se déplace à l’intérieur de la chambre au cours des différentes phases de l’essai ne sont pas bien décrits^6,7,8,9,10. C’est regrettable, car une telle information peut être utile pour bien comprendre le comportement de l’animal. Par exemple, il peut être utilisé pour clarifier pourquoi certains animaux effectuent mal sur un test donné⁶, pour décrire les stratégies que les animaux pourraient développer pour gérer les tâches difficiles^6,7,8,9,10, ou pour apprécier la vraie complexité des comportements soi-disant simples^11,12. Pour obtenir de telles informations articulées, les chercheurs se tournent généralement vers l’analyse manuelle des vidéos^{6,7,8,9,10,11}.

Lors de l’enregistrement de vidéos à partir de chambres de conditionnement opérant, le choix de la caméra est critique. Les chambres sont généralement situées dans des cabines d’isolement, avec des protocoles faisant fréquemment usage des étapes où aucune lumière visible ne brille^3,6,7,8,9. Par conséquent, l’utilisation de l’éclairage infrarouge (IR) en combinaison avec une caméra sensible à l’IR est nécessaire, car elle permet une visibilité même dans l’obscurité totale. En outre, l’espace disponible pour placer une caméra à l’intérieur de la cabine d’isolement est souvent très limité, ce qui signifie que l’on bénéficie fortement d’avoir de petites caméras qui utilisent des lentilles avec un large champ de vision (par exemple, lentilles fish-eye)⁹. Alors que les fabricants de systèmes de conditionnement opérant peuvent souvent fournir des configurations d’appareils photo de haute qualité à leurs clients, ces systèmes peuvent être coûteux et ne sont pas nécessairement adapter chambres d’autres fabricants ou des configurations pour d’autres tests comportementaux. Cependant, un avantage notable sur l’utilisation de caméras vidéo autonomes est que ces configurations peuvent souvent interfacer directement avec les systèmes de conditionnement opérant^13,14. Grâce à cela, ils peuvent être mis en place pour enregistrer uniquement des événements spécifiques plutôt que des sessions de test complètes, ce qui peut grandement aider à l’analyse qui suit.

Le protocole actuel décrit comment construire une caméra vidéo peu coûteuse et polyvalente à l’aide de composants électroniques de passe-temps. La caméra utilise une lentille fisheye, est sensible à l’éclairage IR et a un ensemble de diodes électroluminescentes IR (IR LED) attachés à elle. En outre, il est construit pour avoir un profil plat et mince. Ensemble, ces aspects le rendent idéal pour enregistrer des vidéos de la plupart des chambres de conditionnement opérant disponibles dans le commerce ainsi que d’autres configurations de test comportemental. Le protocole décrit en outre comment traiter les vidéos obtenues avec la caméra et comment utiliser le logiciel DeepLabCut^15,16 pour aider à extraire des séquences vidéo d’intérêt ainsi que le suivi des mouvements d’un animal dans ce pays. Cela contourne partiellement le recul de l’utilisation d’une caméra autonome sur les solutions intégrées fournies par les fabricants d’opérants de systèmes de conditionnement, et offre un complément à la notation manuelle des comportements.

Des efforts ont été faits pour écrire le protocole dans un format général pour souligner que le processus global peut être adapté aux vidéos de différents tests de conditionnement opérant. Pour illustrer certains concepts clés, les vidéos de rats effectuant le test de temps de réaction en série à 5 choix (5CSRTT)¹⁷ sont utilisées comme exemples.