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

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 סטנדרטית^1,2,3. 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 שונים^1,2,3. האורות והחיישנים המצויים בתאי משמשים לשליטה בפרוטוקול הבדיקה ולמעקב אחר התנהגויות בעלי החיים^1,2,3,4,5. 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 המבחן^4,5. בעוד הדבר מספק ייצוג נרחב של ביצועי בעל חיים, ניתן להשתמש בו רק כדי לתאר התנהגויות שמפעילות ישירות חיישן אחד או יותר^4,5. ככאלה, היבטים הקשורים לאופן שבו החיה משתנה ונעה בתוך החדר בשלבים שונים של המבדק לא מתוארים היטב^6,7,8,9,10. 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 קשות^6,7,8,9,10, או להעריך את המורכבות האמיתית של התנהגויות פשוטות כביכול^11,12. כדי לקבל מידע כזה ברור, החוקרים בדרך כלל לפנות ניתוח ידני של קטעי וידאו^{6,7,8,9,10,11}.

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 זורחת^3,6,7,8,9. 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 אופרנטית^13,14. 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 deeplabcut^15,16 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.