Uma romance única Animal motricidade sistema usando simples, prontamente disponível Software de rastreamento
Summary
O presente estudo visa automatizar a quantificação do déficit motor em ratos. O modelo de avaliação inicial avalia motor perda resultante de uma implantação de microeletrodos intracortical no córtex motor. Nós relatamos no desenvolvimento e utilização de um algoritmo de rastreamento usando facilmente adaptável, simples e facilmente disponível software de codificação.
Abstract
Recentemente demonstramos que implantar microeletrodos intracortical no corteces motor de ratos resulta em déficits motor imediatos e duradouros. Motor deficiências foram quantificadas manualmente através de um teste de rede de campo aberto para medir a função motora bruta e através de um teste de escada para medir a função motora fina. Aqui, vamos discutir uma técnica para a quantificação automatizada dos testes vídeo-gravado usando nosso Capadona personalizado o sistema comportamental de análise de vídeo: grade e teste de escada ou BVAS. Aproveitando a simples e facilmente disponível software de codificação (ver a Tabela de materiais), este programa permite o controle de um único animal em ambos a grade de campo aberto e os testes de escada. Em abrir a grade de campo de controle, os limiares de código o vídeo para intensidade, rastreia a posição do rato sobre a duração de 3 min de teste a grade e analisa o caminho. Em seguida, calcula e retorna as medições para a distância total percorrida, a velocidade máxima alcançada, o número de voltas de mão esquerda e direita e o número total de linhas de grade, atravessada pelo rato. Na escada novamente o código de rastreamento, limiares o vídeo da intensidade, controla o movimento do rato do outro lado da escada, e retornos calculados medições incluindo o tempo que levou o rato para atravessar a escada, o número de pata desliza ocorrendo abaixo do plano da degraus da escada e a incidência de falhas devido à estagnação ou reversões. Vislumbramos que o BVAS desenvolvido aqui pode ser empregado para a análise da função motora em uma variedade de aplicações, incluindo muitos modelos de lesão ou doença.
Introduction
Existem muitos métodos estabelecidos para avaliar motor funcional e comportamental e deficiências cognitivas1,2,3. Alguns dos métodos mais comumente empregados incluem o teste de função motora fina através de pata colocação, revisão e coordenação de membro em uma escada teste4, teste de função motora bruta e estresse comportamento através o teste de rede de campo aberto5 ,6e testes de medo, depressão e desespero através do nado forçado o teste7,8 ou rotor haste9. No entanto, muitos destes métodos dependem de pesquisadores humanos para “marcar” o animal ou julgar seu desempenho subjetivamente. A necessidade de uma avaliação subjetiva humana pode retardar a geração e análise dos dados, bem como apresentar a oportunidade para uma influência intencional ou não intencional do viés de investigação no estudo10. Além disso, subjetiva a avaliação dos dados também apresenta o risco de representação de dados imprecisos, seja através de esquecimento, pobre motivação, formação inadequada ou negligência11.
Nós recentemente relataram o uso de um teste de rede de campo aberto e um teste de escada em ratos implantados com microeletrodos intracortical12,13. Devido a novidade das descobertas nesses estudos, começamos imediatamente aqueles empregando e testes funcionais adicionais em muitos estudos em curso no laboratório. Em antecipação da variabilidade de humanos gerados não intencional resultantes de um aumento do número de avaliadores subjetivos e para melhorar o throughput de análise, partimos para criar um programa automatizado, assistida por computador para marcar testes comportamentais, e limitar consideravelmente o potencial de erro.
Aqui, podemos analisar a evolução do BVAS. O BVAS usa análise de computador para marcar um teste de rede de campo aberto e um teste de escada como métricas de motricidade grosseira e fina, respectivamente. Os resultados podem ser utilizados para elucidar os défices possível função motora causados por lesão ou doença, independentemente do modelo de lesão ou doença. Os códigos de análise podem ser adaptados a conta alterações no equipamento de teste comportamental ou marcar várias métricas de função motora. Portanto, o BVAS pode ser implementado em muitas aplicações, além de nosso uso pretendido ou a utilização desses atualmente empregado por outros laboratórios.
Note que os testes de grade e escada de campo aberto requerem a gravação de vídeo. Portanto, cada teste exigirá uma câmera de vídeo [1080p, mínimos 15 quadros por segundo (fps)], um laptop e um espaço para armazenar os dados de vídeo. Para ambos os testes, coloque a câmera em uma posição centrada, permitindo para o aparelho inteiro ser visto no quadro. Ancore a câmera em um tripé ou andaimes para que ela não se move durante o teste. Manter as bordas do quadro vídeo como perto de paralelo com as bordas do aparelho de teste possível. Certifique-se de que o mesmo pessoal completa todos os testes e o quarto é bem iluminado com um sistema de temperatura controlada. Use o mesmo quarto para todos os animais ao longo do curso dos testes, com mínimas alterações para o quarto. Cereais ou banana chips fazem boas recompensas para encorajar os animais para completar os testes de comportamento.
Protocol
Representative Results
Discussion
A parte mais crítica do protocolo para garantir uma análise forte é a filmagem consistente. Se os vídeos são bem iluminados e filmado na posição correta, conforme discutido na primeira seção do protocolo, o sistema será capaz de fazer uma análise precisa. Tal como acontece com qualquer problema de processamento de imagem, o trabalho realizado no pré-processamento fará o pós-processamento mais precisos e simples. Como tal, certificando-se que o aparelho e os animais são bem iluminados durante o teste e qual…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudo foi suportado pela revisão de mérito # B1495-R (para Jeffrey R. Capadona) e o prémio de carreira presidencial cedo para cientista e engenheiros (PECASE) (para Jeffrey R. Capadona) do departamento de Estados Unidos de veteranos assuntos reabilitação Pesquisa e desenvolvimento de serviço. Além disso, este trabalho foi financiado em parte pela estância de assistente de defesa para assuntos de saúde, através de Peer revisão médica programa de pesquisa sob n º prêmio W81XWH-15-1-0608. Os autores reconhecem a fonte para suas pesquisas de verão apoio financeiro. O conteúdo não representam a opinião do departamento dos Estados Unidos de assuntos de veteranos ou o governo dos Estados Unidos. Os autores gostaria agradecer Hiroyuki Arakawa no núcleo de comportamento do roedor CWRU para sua orientação em projetar e testar protocolos comportamentais roedores. Os autores também gostaria de agradecer sua ajuda na concepção e fabrico no teste de roedores escada James Drake e Kevin Talbot do CWRU departamento de mecânica e engenharia aeroespacial.
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 |
References
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