Отслеживание крыс в оперантных кондиционирования камер с использованием универсальный домашний видеокамеры и DeepLabCut

В области поведенческой нейронауки исследователи обычно используют оперные камеры кондиционирования для оценки широкого спектра различных когнитивных и психиатрических особенностей у грызунов. Хотя Есть несколько различных производителей таких систем, они, как правило, разделяют определенные атрибуты и имеют почти стандартизированный дизайн^1,2,3. Камеры, как правило, квадратной или прямоугольной формы, с одной стеной, которая может быть открыта для размещения животных внутри, и один или два из оставшихся стен, содержащих компоненты, такие как рычаги, нос-тыкать отверстия, награды лотки, ответ колеса и огни различных видов^1,2,3. Свет и датчики, присутствующие в камерах, используются как для контроля протокола^{тестирования,}так и для отслеживания поведения животных^{1,2,,3,,4,,5.} Типичные оперные системы кондиционирования позволяют очень подробный анализ того, как животные взаимодействуют с различными operanda и отверстия, присутствующие в камерах. В целом, любые случаи, когда датчики срабатывают, могут быть записаны системой, и из этих данных пользователи могут получить подробные файлы журнала, описывающие, что животное сделало во время конкретных шагов теста^4,5. Хотя это обеспечивает широкое представление о производительности животного, он может быть использован только для описания поведения, которые непосредственно вызвать один или несколько датчиков^4,,5. Таким образом, аспекты, связанные с тем, как животное позиционирует себя и движется внутри камеры во время различных фаз теста не очень хорошо описаны^6,7,8,9,10. Это прискорбно, так как такая информация может быть полезной для полного понимания поведения животного. Например, он может быть использован для уточнения, почему некоторые животные выполняют плохо на данном^{тесте 6}, чтобы описать стратегии, которые животные могут развиваться для обработки сложных задач^6,7,8,9,10, или оценить истинную сложность якобы простое поведение^11,12. Чтобы получить такую сформулировать информацию, исследователи обычно обращаются к ручному анализу видео^{6,,7,8,9,10,11}.

При записи видео из оперных камер кондиционирования, выбор камеры имеет решающее значение. Камеры обычно расположены в изоляционных кабинах, с протоколами часто используют шаги, где нет видимого света светит^3,,6,7,8,9. Поэтому необходимо использовать инфракрасное (ИК) освещение в сочетании с ИК-чувствительной камерой, так как позволяет видимость даже в полной темноте. Кроме того, пространство, доступное для размещения камеры внутри изоляционной кабины, часто очень ограничено, а это означает, что один выгоды сильно от наличия небольших камер, которые используют линзы с широким полем зрения (например, рыбий глаз линзы)⁹. В то время как производители систем кондиционирования оперы часто могут поставлять высококачественные установки камеры своим клиентам, эти системы могут быть дорогими и не обязательно подходят камеры от других производителей или установок для других поведенческих тестов. Тем не менее, заметное преимущество по сравнению с использованием автономных видеокамер является то, что эти установки часто могут взаимодействовать непосредственно с оперентных систем кондиционирования^13,14. Благодаря этому они могут быть настроены только для записи конкретных событий, а не для проведения полных тестовых сессий, что может в значительной степени помочь в последующем анализе.

Текущий протокол описывает, как построить недорогую и универсальную видеокамеру с использованием компонентов электроники хобби. Камера использует объектив fisheye, чувствительна к ИК-освещению и имеет набор ИК-светоизлучающих диодов (ИК-светодиодов), прикрепленных к нему. Кроме того, он построен, чтобы иметь плоский и тонкий профиль. Вместе эти аспекты делают его идеальным для записи видео из самых коммерчески доступных оперных камер кондиционирования, а также других поведенческих тестовых установок. Протокол далее описывает, как обрабатывать видео, полученные с камерой и как использовать пакет программного обеспечения DeepLabCut^15,16, чтобы помочь в извлечении видео последовательностей интереса, а также отслеживания движений животного в нем. Это частично обходит откат от использования автономной камеры над интегрированными решениями, предоставляемыми оперными производителями систем кондиционирования, и предлагает дополнение к ручному скорингу поведения.

Были предприняты усилия для написания протокола в общем формате, чтобы подчеркнуть, что общий процесс может быть адаптирован к видео из различных оперентных тестов кондиционирования. Чтобы проиллюстрировать некоторые ключевые понятия, видео крыс, выполняющих 5-выбор серийный тест времени реакции (5CSRTT)¹⁷ используются в качестве примеров.