Una funzione motoria animale singola romanzo Tracking System utilizzando il Software semplice, prontamente disponibile
Summary
Lo studio corrente ha mirato per automatizzare la quantificazione dei deficit motori in ratti. Il modello di valutazione iniziale valuta motore perdite derivanti da un impianto di microelettrodo intracorticali nella corteccia motoria. Segnaliamo sullo sviluppo e l’uso di un algoritmo di rilevamento utilizzando facilmente adattabile, semplice e prontamente disponibili software di codifica.
Abstract
Recentemente abbiamo dimostrato che impiantando intracorticali microelettrodi nel motore corteces di ratti provoca deficit motori immediato e duraturo. Motorie manualmente sono stati quantificati attraverso una prova di griglia del campo aperto per misurare la funzione di motore lorda e attraverso un test di scala per misurare la funzione motoria fine. Discutiamo qui, una tecnica per la quantificazione automatizzata delle prove video-registrato utilizzando il nostro personalizzato Capadona comportamentale dei Video analisi sistema: griglia e scaletta Test o BVAS. Sfruttando semplici e facilmente accessibili software di codifica (Vedi la Tabella materiali), questo programma permette il tracciamento di un singolo animale sia la griglia di campo aperto e le prove di scaletta. In aprire la griglia del campo di rilevamento, le soglie di codice il video per intensità, tiene traccia della posizione del ratto nel corso della durata di 3 min della prova griglia e analizza il percorso. Quindi calcola e restituisce le misurazioni per la distanza totale percorsa, la velocità massima raggiunta, il numero di giri a sinistra e mano destra e il numero totale di linee di griglia attraversata da ratto. In scaletta, il codice nuovo di monitoraggio soglie il video per intensità, segue il movimento del ratto attraverso la scala, e restituisce misure calcolate compreso il tempo impiegato il ratto di attraversare la scala, il numero di zampa scivola che si verificano sotto il piano dei pioli e l’incidenza di danni dovuti a ristagno o inversioni. Immaginiamo che il BVAS sviluppato qui può essere impiegato per l’analisi della funzione motoria in una varietà di applicazioni, tra cui molti modelli di infortunio o malattia.
Introduction
Ci sono molti metodi consolidati per valutare entrambi motore funzionale e comportamento e cognitivi1,2,3. Alcuni dei metodi più comunemente impiegati includono test funzione motoria fine via zampa placement, rafforzamento e coordinamento degli arti su una scaletta prova4, test lorda funzione motoria e lo stress comportamento tramite il test di griglia campo aperto5 ,6e test per paura, depressione e disperazione attraverso il nuoto forzato test7,8 o rotore asta9. Tuttavia, molti di questi metodi si basano su ricercatori umani a “segnare” l’animale o per giudicare le prestazioni soggettivamente. La necessità di una valutazione soggettiva umana può rallentare la generazione e l’analisi dei dati, nonché a presentare l’opportunità per un’influenza intenzionale o non intenzionale della polarizzazione di ricerca in Studio10. Ulteriore valutazione soggettiva dei dati presenta anche il rischio di rappresentazione di dati inesatti, sia attraverso la dimenticanza, scarsa motivazione, formazione improprio o negligenza11.
Recentemente abbiamo segnalato l’uso di sia un test di griglia di campo aperto e uno scaletta in ratti impiantati con microelettrodi intracortical12,13. A causa della novità dei risultati in quegli studi, abbiamo subito iniziato a coloro che impiegano e ulteriori test funzionale in molti studi in corso nel laboratorio. In attesa della variabilità di generati non intenzionali derivanti da un aumento del numero di valutatori soggettive e per migliorare il throughput di analisi, abbiamo deciso di creare un programma automatizzato, computer-assistita di segnare test comportamentali, e limitare notevolmente il potenziale di errore.
Qui, segnaliamo sullo sviluppo del BVAS. Il BVAS utilizza analisi computerizzata per segnare un test di griglia di campo aperto e un test di scala metrica della funzione motoria lorda e fine, rispettivamente. I risultati possono essere usati per delucidare i deficit di funzione motoria possibile causati da infortunio o malattia, indipendentemente dal modello di infortunio o malattia. I codici di analisi possono essere adattati per tenere conto delle modifiche comportamento apparecchiatura di collaudo o di segnare diverse metriche della funzione motoria. Pertanto, il BVAS può essere implementato in molte applicazioni, oltre la nostra destinazione d’uso o l’uso previsto di quelli attualmente impiegati da altri laboratori.
Si noti che i test di griglia e la scaletta di campo aperto richiedono registrazione video. Di conseguenza, ogni test richiederà una videocamera [1080p, minimi 15 fotogrammi al secondo (fps)], un computer portatile e una camera per memorizzare i dati video. Per entrambi i test, è possibile posizionare la fotocamera in posizione centrata, consentendo l’intero apparato deve essere visto sul telaio. Ancorare la fotocamera su un treppiede o un ponteggio affinché non si sposti durante il test. Mantenere i bordi del fotogramma video più vicino al parallelo con i bordi dell’apparato di test possibili. Assicurarsi che lo stesso personale completano tutti i test e la camera è ben illuminata con un sistema di controllo della temperatura. Utilizzare la stessa camera per tutti gli animali nel corso della sperimentazione, con modifiche minime alla camera. Cereali o chips di banana fanno buone ricompense per incoraggiare gli animali per completare i test di comportamento.
Protocol
Representative Results
Discussion
La parte più critica del protocollo per garantire un’analisi forte è la contaminazione coerente. Se i video sono ben illuminate e girato nella posizione corretta, come discusso nella prima sezione del protocollo, è possibile che il sistema sarà in grado di fare un’analisi precisa. Come con qualsiasi problema di elaborazione delle immagini, il lavoro svolto nella pre-elaborazione renderà il post-processing più preciso e semplice. Come tale, assicurandosi che l’apparecchio e gli animali sono ben illuminati durante il…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo studio è stato sostenuto dal Merit Award Review # B1495-R (per Jeffrey R. Capadona) e il premio alla carriera precoce presidenziale per scienziato e ingegneri (PECASE) (di Jeffrey R. Capadona) da Dipartimento di Stati Uniti di Veterans Affairs riabilitazione Servizio ricerca e sviluppo. Inoltre, questo lavoro è stato supportato in parte dall’ufficio di assistente segretario della difesa per gli affari di salute attraverso il Peer recensione di programma di medica ricerca sotto Premio Nr. W81XWH-15-1-0608. Gli autori riconoscono la fonte per la ricerca di estate sostegno finanziario. I contenuti non rappresentano le opinioni della United States Department of Veterans Affairs o di governo degli Stati Uniti. Gli autori vorrei ringraziare Hiroyuki Arakawa nel nucleo di comportamento del roditore CWRU per la sua guida nella progettazione e test del roditore protocolli comportamentali. Gli autori inoltre ringraziare James Drake e Kevin Talbot dalla CWRU dipartimento di meccanica e ingegneria aerospaziale per il loro aiuto nella progettazione e produzione la prova scaletta del roditore.
Materials
| Sprague Dawley rats, male, 201-225g | Charles River | CD | |
| Webcam HD Pro c920 | Logitec | 960-000764 | |
| Excel | Microsoft | N/A | |
| Matalb 2017a, Computer Vision System Toolbox | Mathworks | N/A | |
| Open field grid test | Made in-house at Case Western Reserve University | N/A | |
| Ladder test | Made in-house at Case Western Reserve University | N/A |
Riferimenti
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