يصف هذا البروتوكول اختبارًا سلوكيًا جديدًا – اختبار النهج البشري في قلم بيت الخنازير – للكشف عن حالات العجز الوظيفي في الخنازير المختبرية بعد إصابة الدماغ الصادمة تحت الارتجاج.
وقد زادت حالات إصابات الدماغ الصادمة في كل من السكان المدنيين والعسكريين، والعديد من الباحثين يعتمدون نموذجاً للإصابة الدماغية. على عكس نماذج القوارض لTBI، هناك عدد قليل من الاختبارات السلوكية التي تم توحيدها. الحيوان الأكبر يتطلب التعامل مع أكثر الغازية في مناطق الاختبار من القوارض، مما يحتمل أن يضيف الإجهاد والاختلاف إلى استجابات الحيوانات. هنا، يتم وصف اختبار النهج البشري (HAT)، الذي تم تطويره ليتم تنفيذه أمام القلم المنزلي للخنازير المختبرية. وهو غير غازي، ولكنه مرن بما فيه الكفاية بحيث يسمح بالاختلافات في الإنشاءات السكنية.
أثناء HAT، تم تطوير ثلاثة صور ثلاثية سلوكية ثم تم تطبيق صيغة لإنشاء فهرس نهج (الذكاء الاصطناعي). وتشير النتائج إلى أن HAT ومؤشرها، الذكاء الاصطناعي، حساسة بما فيه الكفاية للكشف عن تغييرات خفيفة ومؤقتة في سلوك الخنازير بعد TBI خفيفة (mTBI). وبالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أن نتائج السلوك المحددة تعتمد على السكن، فإن استخدام الذكاء الاصطناعي يقلل من التباين ويسمح بإجراء قياسات متسقة عبر المختبرات. هذا الاختبار موثوق به وصالح; يمكن استخدام HAT عبر العديد من المختبرات ولأنواع مختلفة من نماذج porcine من الإصابة والمرض والضيق. وقد تم تطوير هذا الاختبار لطريقة ختم الوقت اليدوي الأمثل بحيث لا ينفق المراقب باستمرار أكثر من 9 دقائق على كل عينة.
غالباً ما يتم تعريف mTBI البشرية من قبل العجز الوظيفي على الرغم من عدم وجود تغييرات هيكلية عالمية أو وذمة كبيرة داخل الدماغ1،2،3. في الواقع، في بعض المرضى mTBI، السمة المميزة لهذه الإصابة هو تغيير في حالتهم النفسية في غياب أي تغييرات عصبية تشريحية4،5. لقد استخدمنا نموذج porcine من mTBI6 لأن أدمغة الخنزير هي على حد سواء تشريحيا وفسيولوجيا أقرب إلى البشر من القوارض7، والقياسات المقابلة يمكن أن توفر مجموعة ذات الصلة من عناصر البيانات المشتركة مع البشر.
في السنوات الأخيرة، اكتسب نموذج porcine اهتمام علماء الصدمات العصبية وأصحاب المصلحة mTBI للتحقيقات قبل السريرية. ومع ذلك، على عكس نماذج القوارض من TBI، لا يوجد سوى عدد قليل من الاختبارات السلوكية الموحدة المنشورة التي تسمح لتقييم الحالة العاطفية للخنزير المختبر (أي الحالة النفسية)7،8،9، 10. هدف طويل الأجل لمختبرنا هو تطوير العديد من الأدوات السلوكية التكميلية التي هي حساسة بما فيه الكفاية لقياس عندما تعاني الخنازير من مرض دون سريري أو عندما تكون الحيوانات في حالة ما قبل المرضية المتعلقة بالإجهاد.
قد تكون الاختبارات السلوكية المتكررة التي تقيس تغير الحالة العاطفية في خنزير المختبر مرشحًا جيدًا للتمييز بين الحيوان الذي لديه حالة ما قبل المرضية والحيوانات السليمة. على سبيل المثال، تم استخدام HATs في القلم لإنتاج الخنازير التجارية لمساعدة المزارعين على اختيار الخنازير صحية مع مزاج جيد أو تعديل استراتيجيات الإدارة والإسكان التي تسببت في الكرب والإصابة والمرض11،12. وقد استخدمت هذه الاختبارات لتحديد الدافع والحالة العاطفية الشاملة لخنزير واحد أو مجموعة من الخنازير13.
قام مختبرنا وباحثون آخرون بقياس الدافع في الخنازير من خلال تحديد ثلاث فئات من السلوكيات: 1) الحالات الاستكشافية التي يتم التعبير عنها من خلال السلوكيات الشفهية غير الغذائية (NNOB)، حيث يستخدم الخنزير فمه، خطم، أو وجه للشم، لعق، مضغ، والجذر الركيزة، أو أنها قضمدون الركيزة14،15؛ 2) العلاقات المكانية للخنزير إلى كائن أو يجري16؛ 3) اتجاه الأنف، والذي يستخدم بدلا من الاتصال بالعين لأن الخنازير لديها أحادي17،ولكن رؤية قريبة النظر، وأنها تعطي الأولوية لإحساسها رائحة على الرؤية18. إذا كان خنزير صحي يربط البشر مع المحفزات مجزية، فإنها تعبر عن تردد عال من NNOB، وتوجيه أنوفهم نحو الإنسان، والسعي للحصول على قرب أوثق من الإنسان11،16. ومع ذلك، بعد المرض، والإصابة، أو تجربة مرهقة، يتم تقليل الدافع للبحث حتى المحفزات ممتعة، وبالتالي، من المرجح أن يتم تقليل هذه السلوكيات القابلة للقياس19. ولاحظ الباحثون سلوك الخنازير أن anhedonia، وعدم وجود الدافع لتجربة المحفزات ممتعة، يمكن التعرف عليها وقابلة للقياس في الخنازير داخل بيئاتهم المنزلية20. وهكذا، قد تكون HATs المتكررة (قبل وبعد العلاج) بمثابة تدبير حساس للتمييز بين الخنازير المختبرية المعالجة بـ mTBI تحت الارتجاج من المواضيع المعالجة بالشام (التخدير فقط). Anhedonia هي حالة عاطفية واحدة أن مرضى TBI قد تواجه21. وهات المستخدمة هنا لديها القدرة على المساعدة في تبسيط ترجمة النتائج السلوكية من نموذج حيواني إلى العمل السريري. يمكن أن تدار HATs يوميا على مدى تجربة، والتي قد تساعد أيضا توحيد رعاية الخنازير مختبر لتحقيق أقصى قدر من الرفاه الحيواني وتربية22.
هنا، باستخدام HAT، يتم التحقيق في الاختلافات السلوكية الناتجة عن mTBI في الخنازير الصغيرة. وقد تحقق التقليل من التباين السلوكي من خلال استخدام التدابير غير الغازية من HAT والسماح للخنازير للتكيف مع أقلام هم المنزل، والإدارة الروتينية، وعلاج يومي. تقليدياً، يتم استخدام ساحة اختبار لقياس السلوكيات (على سبيل المثال، اختبار الحقل المفتوح). يمكن أن يكون الاختبار في القلم مفيدًا في المختبرات التي لها مساحة محدودة. يمكن أن يؤدي نقل الخنازير والتعامل معها في ساحة الاختبار إلى استجابة الإجهاد (الضائقة أو الإجهاد) ويمكن أن يضيف إلى تباين الاستجابات للاختبار. يقوم اختبار في القلم بإزالة مكون المعالجة هذا، وبالتالي، من المحتمل أن يقلل التباين من المناولة الإجهاد17. لهذه الأسباب المذكورة أعلاه، قمنا بتطوير يومية، في القلم HAT لهذا النموذج mTBI.
التدابير الموحدة والكمية التي تحدد بشكل مناسب الحالة العاطفية للحيواني هي جوانب هامة في تطوير اختبار سلوك جديد. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي أن تكون الاختبارات قابلة للتكرار عبر مختبرات متعددة. هنا، لتطوير هذا البروتوكول، تم اختبار HAT في ثلاثة مختبرات نظم الإسكان المختلفة. تم إنشاء ثلاثة مخططات لـ timestamp السلوكيات المحددة من أشرطة الفيديو عينة. وبعد ذلك، تم إنشاء صيغة مرجحة لإدراج المخططات الثلاثة والسماح باستخدام أجهزة الـ HATs عبر مختبرات متعددة. على الرغم من أن هذا الاختبار تم تطويره واستخدامه على وجه التحديد للخنازير الصغيرة المعالجة بـ mTBI تحت الارتجاج، فإن الأساليب والبروتوكولات التي تم تطويرها هنا سيكون لها تطبيقات للتمييز بين خنزير مصاب دون سريري/مريض أو حزين وخنزير مصاب دون سريري وخنزير مصاب تحت السريري خنزير صحي.
ويمكن أن تتأثر نتائج السلوك بالسكن الفردي مقابل السكن الجماعي، وبدل المساحة الحرة، ونوع الأرضية المستخدمة، ونوع السياج المستخدم، وموقع التغذية والمياه، ومنطقة التغوط، وموقع الإثراء البيئي. لذلك، تم فحص ثلاثةأنواع من المساكن (الشكل 1): كان نوع السكن A في جامعة ولاية كانساس (مانهاتن، KS)؛ وكان السكن نوع B و C في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا (أرلينغتون، VA). ووافقت اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها في كل موقع على استخدام المرافق والإجراءات.
لتطوير ethogram من نوع الإسكان A (الشكل1A)،مينيسوتا الصليب الخنازير الصغيرة (الخنازير = 7، مذهب = 1؛ المركز الوطني لموارد بحوث الخنازير، كولومبيا، مو؛ العمر = 25.6 ± 3.66 [يعني ± الانحراف المعياري (SD)] أسابيع) كان موجودا في الداخل في أقلام واحدة مع الأرضيات الصديقة للحيوانية (IACUC #3881). الخنازير المستخدمة لهذا البروتوكول كانت في صحة جيدة لم يتم تطبيق العلاجات. لتطوير بروتوكول للإسكان من النوع باء، كان الخنازير الصغيرة يوكاتان (العمر = 25.3 ± 2.80 أسابيع [يعني ± SD] في مكان واحد (الشكل1B)في مرافق فرجينيا للتكنولوجيا (IACUC #15-060). يتم وصف العلاجات الحيوانية في مكان آخر29 وشملت تحريض mTBI تحت الارتجاج باستخدام الضغط الزائد موجة الانفجار أو ضوابط الشام (التخدير فقط). لتطوير بروتوكول الإسكان من النوع C، خمس إناث غوتنغن الخنازير الصغيرة (العمر = 23.7 ± 1.18 أسابيع [يعني ± SD]) تم إيواء الزوج في فرجينيا تك في قلم كبير (الشكل1C؛ IACUC #15-060). وبيئتا الإسكان الأولى هما السكن المختبري النموذجي أو يحتويان على خنازير واحدة. السكن من النوع C هو بيئة سكنية غير نمطية يمكن أن تؤوي خنزيرين أو أكثر ويمكن اعتبارها بيئة غنية أكثر من السكن المختبري القياسي. يمكن استخدام هذا البروتوكول عبر أنواع السكن إذا تم اتباع الطرق التالية.
إصابات خفيفة في الدماغ التي لا تؤدي إلى تغييرات تشريحية وهيكلية الجميع يمكن الكشف عنها مع أحدث التصوير يمكن أن يكون من الصعب تحديد وعلاج28. ومع ذلك، المرضى الذين يعانون من mTBI معرضون بشكل خاص لإهانة إضافية يمكن أن تسبب ضررا كبيرا للدماغ، وبالتالي، من المهم أن يتم تحديد هؤلاء السكان. الاختبارات السلوكية التي وضعت في نموذج خنزير صغير من mTBI هي ذات صلة خاصة لمرضى mTBI الإنسان لأن الخنازير لديها فسيولوجيا مماثلة للبشر والتعبير عن حالات عاطفية مماثلة، مثل anhedonia8،9،10 ،20. هنا، قمنا بتطوير اختبار سلوكي غير الغازية، في القلم (HAT)، وأظهرت أنه حساس بما فيه الكفاية للتمييز بين الخنازير mTBI من الخنازير الشام. وبالإضافة إلى ذلك، تم وضع مؤشر مرجح (الذكاء الاصطناعي) للسلوكيات التي لوحظت خلال HAT التي هي في كل مكان عبر أنواع الإسكان والخنازير.
التعديلات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها:
وقد وضعت منهجيات قانون مكافحة الإرهاب استناداً إلى المبادئ التوجيهية25 للإثيرولوجيا وعدة استراتيجيات للتجارب والأخطاء لتحسين موثوقية الاختبار6وقابليته للتكرار وصحته. وساعدت تدابير الموثوقية على تحديد مواطن القوة والقيود في الاختبار. تحدد الموثوقية مدى تكرار القياس واتساقه وخلوه من الأخطاء العشوائية28و29. لقد سبق لنا أن أبلغنا عن موثوقية الـ HAT داخل المراقبين وفيما بين المراقبين، ومع المخططات الهيكلية الإضافية، فإن الالتزامات مرتفعة بالمثل (R2 > 0.90 من بيرسون) لمدة6. وتتطلب تدابير التواتر والكمون مراقبين مدربين، في حين أن مقاييس المدة أقل اعتمادا على المراقبين، وبالتالي، أكثر موثوقية في جميع المختبرات30.
تعتمد الموثوقية داخل المختبر والتكرار عبر المختبرات على الأساليب. في مختبرنا، نظام الفيديو المسجل ة بشكل مستمر، تم تخزين الملفات في البداية كملفات لمدة 5 دقائق، وحدثت بعض جلسات HAT عبر ملفين. تم ارتكاب عدد أقل من الأخطاء عند استخدام الوقت المحدد من ورقة البيانات لقص مقاطع الفيديو ودمجها. قبل تطوير ethogram، سمح للمراقبين وقفة، ووقف، وإرجاع لقطات الفيديو إلى الطابع الزمني لجميع السلوكيات في ethogram بأكمله. هذه الطريقة لم تسبب فقط الاختلاف في timestamp كل عينة، تتراوح بين 3 دقيقة إلى 20 دقيقة، ولكن الموثوقية بين وداخل المراقب كان أيضا سيئة لمعظم السلوكيات. لذلك، قمنا بتعيين سرعة التشغيل، وكان المراقبين الطابع الزمني كل فئة في وقت واحد. لذلك، عندما كانت الموثوقية منخفضة في فئة واحدة فقط، قام المراقبون بإعادة ختم الفئة فقط بدلاً من الرسم البياني بأكمله، بعد أن راجعوا التعاريف واللقطات معاً. يسمح تشغيل مجموعة وأساليب الفئة للتنبؤ متناسقة كم من الوقت كان هناك حاجة إلى الطابع الزمني لكل عينة. بالنسبة للمشاريع التي تمتد لأكثر من شهر، من المهم قياس المراجعة الروتينية لمقاطع الفيديو المشفرة والموثوقية داخل المراقب.
عامل آخر يقلل من الموثوقية والتكرار هو إعداد الفيديو. في البداية، تم استخدام كاميرا محمولة باليد وترايبود، والتي تم نقلها من القلم إلى القلم. عندما تم استخدام هذه الطريقة، والخنازير تحتاج إلى أن تقدم إلى ترايبود والكاميرا قبل HAT. خلاف ذلك، يبدو أن الخنازير للرد على ترايبود والحركة أكثر من اختبار الإنسان. وبالإضافة إلى ذلك، حدت زوايا الكاميرا غير العلوية من وجهة نظر المراقب أثناء ختم الوقت، وزاد إدراك عمق الفضاء من التباين داخل المراقبين وفيما بينهم في مقاييس السلوك المكاني؛ لذلك، قمنا بتطوير البروتوكول مع كاميرات ثابتة. عند استخدام هذه الطريقة، هناك حاجة إلى مزيد من العناية للتأكد من وضع الكاميرا بشكل صحيح قبل كل اختبار، وهناك حاجة إلى مزيد من الوقت لإعداد في بين جلسة كل خنزير. ومع ذلك، تعلمنا أن نظام الفيديو العلوي المستمر اللازملبدء التسجيل الأولي في منتصف الليل على الأقل 24 ساعة قبل HAT الأولى. عرض الطابع الزمني للعديد من أنظمة الفيديو غير دقيقة ومتزامنة وصولاً إلى الإطار; لذلك، لم نعد نعتمد على أوقات العرض. بدء منتصف الليل المسموح به لالتقاط الإطار بدقة وتحرير الفيديو، ولم يتم استخدام عرض الطابع الزمني.
بالإضافة إلى ذلك، كان التأقلم مع الخنازير وإعداد روتين مهم عند استكشاف أخطاء هذا الاختبار وإصلاحها. في لقطات من الخنازير التي لم تكن متأقلمة بشكل جيد مع بيئاتها، لوحظ سرعة خلال HAT. هذا هو مؤشر على أن الخنزير قد يكون في حالة المهتاج31 بدلا من حالة استكشافية32. قد تقلل فترات التأقلم لمدة ثلاثة أسابيع أو أكثر من عدد الخنازير التي تتسارع في التجربة. ومع ذلك، إذا استمرت السرعة طوال جميع فترات أخذ العينات، قد تحتاج هذه الصورة إلى تعديل لتشمل المشي والوقوف ساكناً.
والصلاحية هي مدى تمثيل القياس للنطاق المقصود للسؤال المطروح25. عندما أول تطوير HAT، استخدمنا فقط ethogram المكانية. تعريفات من مكانيّة [إثوغرم] تصرف يصف بدقّة وبشكل خاصّ القرب إلى ال [هومن هووس] وهم أخبروا المراقبة مباشرة [هوو] كم فراغ الخنزير يترك بين ه وإنسان. ومع ذلك، بمجرد أن تكون هناك حاجة إلى تطبيق هذه الأساليب على إنشاء مختبر جديد، أدركنا أن التصورة المكانية المكانية هي محددة مختبرياً. تؤثر أبعاد القلم ووضع كائنات أخرى على نتيجة التصوير الشعاعي المكاني؛ لذلك، يجب نشر رسم تخطيطي يحتوي على قياسات وخصائص القلم إذا لم يتم الإبلاغ مسبقاً عن إعداد القلم. بالإضافة إلى الإبلاغ عن بيئة القلم، تمت إضافة السلوكيات الهيكلية إلى ethogram. على عكس السلوكيات المكانية، يمكن تقييم السلوكيات الهيكلية بسهولة أكبر عبر المختبرات. هذه السلوكيات لها صلاحية لأنها تصف على وجه التحديد مستوى الخنزير من الحالة النشطة. عندما يستريح خنزير، فإنه من المرجح أن لا يكون الدافع للاقتراب وغير قادر على تغيير المواقف للاقتراب بأسرع ما خنزير يقف. وبالمثل، خنزير عرض NNOB هو في حالة استكشافية، ولكن خنزير مع رأسه لا يزال في حين يقف هو أكثر احتمالا في حالة من التوتر. اتجاه الأنف يساعد مع صحة لأن الأنف والأذنين، ومن ثم العينين هي ما يستخدم الخنزير لجمع المعلومات عن الإنسان.
قيود التقنية:
ومن الشواغل المحتملة لهذه التقنية التباين في استجابات الخنازير للاختبار البشري. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الخنازير سوف ننظر في أيدي اختبار الإنسان، والتي يمكن أن تسبب جديلة غير مقصودة من قبل هذا الشخص. لذلك، تم التعبير عن هذه القيود من خلال الاختبار التجريبي من 1) استجابات الخنازير لبشر مألوفة والبشر غير مألوفة، و 2) توحيد أنه، بعد إسقاط بيليه، تقف اختبار الإنسان لا يزال ويضع أيديهم للخروج من خنزير البصر. وأظهرت البيانات أنه لم يكن هناك علاج أوعلاج x الاختلافات الزمنية خلال HAT (الجدول 2)، مما يشير إلى أن HAT يمكن أن تدار من قبل البشر مألوفة أو غير مألوفة. ويشير باحثون آخرون إلى أن الخنازير تميل إلى التعميم حول البشر على أساس التفاعلات السابقة11,12,13; لذلك، تجارب الخنزير السابقة مع البشر تحتاج إلى أن تكون إيجابية. ويمكن أيضا معالجة هذا التحدي بتصميم تجريبي يقظ؛ لكل كتلة، هناك حاجة إلى عدد كاف من الوحدات التجريبية الممثلة لكل معاملة من الفائدة.
في هذه الدراسة، على الرغم من أنه لم يكن هناك سوى اثنين من المراقبين ذويالخبرة timestamp جميع أشرطة الفيديو لجميع أنواع الإسكان الثلاثة، كانت هناك اختلافات بين أنواع الإسكان لنتائج سلوك محددة (الجدول 1). فعلى سبيل المثال، دخلت الخنازير من النوع باء إلى أقرب منطقة أكثر من تلك الموجودة في النوعين ألف وجيم من المساكن. هذا هو المرجح بسبب اختلاف في مادة القلم; في نوع السكن B، كان الجزء الأمامي من القلم بوابة مرتبطة بسلسلة مع القضبان الأفقية التي سمحت للخنزير لتسلق البوابة خلال HAT. ومن ناحية أخرى، كان للأنواع السكنية ألف وجيم قضبان عمودية وأسطح أفقية أقل للخنازير ليصعدوا إليها. ويمكن معالجة هذا التغير بإضافة مدة الإنفاق في المناطق القريبة والأقرب قبلمقارنتها بين أنواع المساكن (الجدول 1؛ P > 0.10). ومع ذلك، فإن الخنازير في نوع السكن جيم تنفق وقتاًأطول في المنطقة البعيدة من تلك الموجودة في النوعين ألف وباء من المساكن (الجدول 1؛ P < 0.05), الذي كان من المرجح بسبب وضع المياه في الجزء الخلفي من القلم بدلا من الجزء الأمامي من القلم. هذا هو القيد الذي يمكن علاجه إذا اختارت المختبرات لتوحيد وضع الماء، والأطباق، ولعب الأطفال والتأكد من أنها ثابتة بحيث لا ينقل الخنزير الكائن إلى منطقة أخرى.
هذا الاختبار لديه إمكانية وصول كبيرة للمختبرات من جميع الأنواع، ولكن، كما ذكر سابقا، فإن ethogram المكانية المختومة يدويا والقياسات سوف تختلف أكثر عبر المختبرات. ومع ذلك، فإن تخطيط الجسم والرأس الهيكلي في كل مكان. قد تستفيد المختبرات التي يمكنها الوصول إلى التتبع الآلي للخنازير المصادق عليها من خلال تتبع التصورة المكانية تلقائيًا بدلاً من البحث يدويًا لأن المسافة التي تم نقلها ومعدل الحركة قد تكون نتائج إضافية لتدابير السلوك من وقبعة. ويمكن معالجة القيود المفروضة على التركيب ة القلم والتكنولوجيات التقليدية بدلا ً من مناطق الاختبار وتكنولوجيات التتبع التلقائي عن طريق تكييف صيغة الذكاء الاصطناعي. وتوفر الذكاء الاصطناعي قياسات ومصطلحات موحدة لكيفية استخدام فرادى الخنازير لحيز قلمها والتعبير عن اهتمامها بالإنسان. هذا الحساب، المستمدة من تدابير السلوك الشائعة، حساسة لنماذج porcine من mTBI تحت الارتجاج، وربما، حالات أخرى من الإصابة دون السريرية أو المرض. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الذكاء الاصطناعي يقلل من الاختلافات العشوائية أثناء التجريب ويمكن مقارنتها بسهولة أكبر عبر التجارب والمختبرات من الأساليب التي تعتمد على قياسات أكثر تحديداً للتجارب. وقد وفرت السلوكيات الهيكلية الأساس لهذه الصيغة، لأن هذه السلوكيات هي قياسات قياسية عبر العلاجات، في حين أن السلوكيات المكانية تعتمد على إعداد القلم، وعدد الخنازير في القلم، ونظام التتبع. على سبيل المثال، لاحظنا أنه عندما يتم اختبار اثنين من الخنازير صحية في القلم، وأنها سوف تؤدي سلوكيات مكانية مماثلة من خلال الاقتراب معا، ولكن الخنزير الذي يتبع الأول قد توجيه أنفه أكثر نحو زميله القلم من نحو الإنسان والتعبير عن المزيد من NNOB ، لأن الخنزير الذي يقود بمثابة الحارس. ومع ذلك، يساعد الذكاء الاصطناعي في الحد من هذا الاختلاف حتى من السلوكيات المقترنة.
على الرغم من أن الذكاء الاصطناعي هي مجموعة أدوات ممتازة لتوحيد الاختبار عبر المختبرات، إلا أن الباحثين قد لا يزالون يرغبون في فحص نتائج السلوك الخاصة بالاختبار داخل المختبر أو التجربة، خاصة إذا كان لديهم ما يكفي من الطاقة (أي الوحدات التجريبية و الاختبارات المتكررة) في تجربة واحدة. لذلك، تم تضمين الجدول 1، الذي يحتوي على كافة نتائج السلوك، والفرق، والتوزيع، واختبار محسوب لعدد الحيوانات لكل سلوك محدد، هنا. على سبيل المثال، إذا كان الباحثون لديهم بيئات القلم التي تسمح للخنازير لتسلق باستمرار خلال HAT ويعرفون أسباب علاجهم أكثر من 75٪ الفرق في السلوكيات التسلق، ثم أنها يمكن أن تبرر أعداد الحيوانات على أساس الفرق قياسها. إذا تمت إضافة سلوكيات جديدة إلى ethogram، سيحتاج العلماء إلى تبرير السلوكيات التي تشير إلى النهج أو الانسحاب قبل دمجها في الفهرس. على سبيل المثال، إذا كانت معظم الحيوانات ضمن وتيرة تجربة على طول جدران القلم (أي thigmotaxis)32، يمكن إدراج مدة هذا السلوك في فئة تخطيط الجسم الهيكلي. يمكن تمثيل السلوك في الرسم البياني الشريطي المكدس المفصل (أي الشكل5) أو النموذج الجدولي، وبعد ذلك، يمكن تلخيصه بالوقوف إلى السكون قبل تطبيق حساب الفهرس. ولذلك، يمكن أن يمثل الذكاء الاصطناعي السلوكيات التي تنتشر في كل مكان عبر المختبرات، ولكن لا يزال يمكن تمثيل سلوكيات فريدة إضافية بشكل منفصل.
الأهمية فيما يتعلق بالأساليب القائمة:
وقد وضعت الأساليب القائمة للخنازير في المزارع التجارية لتقييم رفاه الحيوان. هنا، تم وضع بروتوكول للخنازير المختبرية، والتي يمكن أن تساعد الباحثين على تقييم رفاه الحيوان وتمييز الخنازير mTBI من الخنازير المعالجة بالشام. ويمكن أن يكون الاختبار التقليدي البديل هو استخدام اختبار حقل مفتوح. وقد استخدم هذا الاختبار سابقا لتقييم عاطفية الخنزير والرفاه33. وقد صُممت الاختبارات الميدانية المفتوحة في الأصل لاختبار الحالات العاطفية للقوارض عن طريق قياس نفورها الطبيعي من الفضاء المفتوح والضوء. وعلى النقيض من ذلك، قد ينظر الخنازير السليمة إلى نفس المحفزات التي ينظر إليها10،وبعد المرض أو الإصابة أو العلاج الإجهادي، فإنها من المرجح أن تعبر عن الخوف. ويتطلب هذا الاختبار مساحة مختبرية أكبر وسيتطلب من الخنازير أن تتأقلم مع التعامل معها ووضعها في ساحة مفتوحة. إذا كان لدى المختبرات مساحة وبروتوكولات للتعامل مع الخنازير، فإن جلسات HAT المتكررة، بالإضافة إلى اختبار واحد في الحقول المفتوحة، قد تساعد على زيادة التمييز بين الحيوانات المعالجة والحيوانات المعالجة بالشام.
الخطوات الهامة داخل البروتوكول:
الخطوات الثلاث الأولى في البروتوكول هي الأكثر أهمية لتدابير HAT الناجحة. الجلسات لكل خنزير يستغرق سوى 3 دقائق. ومع ذلك، فإن إعداد كافية تساعد على جعل هذا الاختبار موثوق بها. وكما ذُكر أعلاه، فإن موقع الكاميرا وإعداد التسجيل أمران حاسمان للوضوح والتكرار. زوايا الكاميرا غير لائق يمكن أن تحد من رؤية المراقب، والتي سوف تضيف أخطاء إلى القياسات. خطوة أخرى غالباً ما يتم تجاهلها هو إصلاح الكائنات في القلم. الخنزير سوف تتحرك الأشياء غير الثابتة، وهذا قد يؤثر على دوافعها للاقتراب من الإنسان. نظام الإعداد والإدارة مهم لأن الخنازير تحتاج إلى أن تكون مكيفة مع بيئاتها قبل أن يتمكنوا من إجراء الاختبار باستمرار. الخنازير التي ليست جيدة التأقلم مع أقلام وطنهم أو الروتينية أو التي تعاني من الإجهاد سوف تتغوط في مناطق أخرى بدلا من الجزء الخلفي من القلم34. قد تؤثر منطقة التغوط على دوافعهم للاقتراب. من عرض الكاميرا، يجب أن يكون المراقب قادرا على تحديد الخنازير الفردية؛ ومع ذلك، من المهم أن مخطط وضع العلامات لا يوفر معلومات عن معاملة الحيوان، لأن هذا سوف التحيز المراقب25.
تحديد الخنازير مهم جدا للحصول على البيانات السلوكية الصحيحة للخنزير الصحيح، حتى عندما تكون واحدة في السكن. وغالبا ما يتم نقل الخنازير لعلاجها، ووضع علامة من أجل المراقب أنهم يشاهدون نفس الخنزير بعد إزالته ووضعه مرة أخرى في قلمه. يمكن إيواء الخنازير في أزواج، كما هو الحال في نوع السكن C، وبالتالي، يصبح من المهم جدا لتحديد الخنازير. تتطلب دهانات وعلامات وسم الماشية تطبيقها يومياً؛ لذلك، يتطلب هذا البروتوكول استخدام شريط الصف الطبي ومسحة من الاسمنت العلامة. الشريط العصي أفضل للخنازير مع الشعر أطول. الخنازير ذات الشعر القصير والجلد الجاف سوف تتخلص من الشريط في كثير من الأحيان من الخنازير مع الشعر أطول.
التطبيقات المستقبلية:
وباختصار، فإن اختبار HAT غير الغازية في القلم الموصوف هنا حساس بما فيه الكفاية للكشف عن التغيرات المعتدلة والزمنية المعتمدة في الخنازير بعد mTBI. وعلاوة على ذلك، قمنا بتطوير مؤشر مرجح يسمى الذكاء الاصطناعي لتقييم التغيرات في الخنازير الموجودة في أنواع مختلفة من القلم، وكذلك في أنواع مختلفة من الخنازير. على الرغم من أن HAT قد استخدمت للكشف عن التغيرات في الخنازير المعرضة لmTBI، هذا الاختبار السلوكي يمكن أن تكون مفيدة للكشف عن التغيرات السلوكية القابلة للقياس في الحيوانات التي تعاني من الإجهاد أو الظروف قبل المرضية.
The authors have nothing to disclose.
ويود المؤلفان أن ينوه بالتمويل المقدم من مكتب البحوث البحرية (Grant #12166253). وبالإضافة إلى ذلك، يشكر المؤلفون موظفي رعاية الحيوانات والأطباء البيطريين والطلاب في جامعة ولاية كانساس وفيرجينيا تك على دعمهم أثناء العمل الحيواني. ويود أصحاب البلاغ أيضاً أن يشكروا ناديج كريبس على مساعدتها التقنية، وعلى الطلاب شيلبي ستير، وسارة غرينواي، وميكايلا غورينغ على مساعدتهم التقنية ورعايتهم الحيوانية الإضافية.
Dome 3.0 Megapixel Cameras with 2.8-12mm lens set between 2.8-3.2 mm | Points North Surveillance, Auburn, ME | CDL7233S | Lower mm lenses are needed for low-profile pens |
Manfrotto 244 friction arm kit | B&H Photo | B&H # MA244; MFR # 244 | To mount and secure cameras at a 90 degree angle |
Video Recording System | Points North Surveillance, Auburn, ME | NVR-RACK64 | NVR is customized |
Colored and patterned duct tape attached to a double-sided medical grade tape | MBK Tape Solutions, Chatsworth, CA | 3M 1522H | Sustainable marking of pigs |
Approach Index Formula generator | Dinasym, Manhattan, KS | Approach Formula | Company will customize macros for specific lab needs |
Geovision Software | Points North Surveillance, Auburn, ME | Geovision | Software to edit video time into 180 second clips |
Clicker | Petco | Good2Go Dog Training Clicker | |
Reward treat (feed pellet, carob chip, raisin, marshmallow) | Variable | N/A | Depending on previous exposure, adult pigs are very neophobic when new food is introduced. Limit-fed pigs can be fed a few pellets of feed. |
Statistical Analysis System (SAS) | SAS Institute, Cary, North Carolina | SAS 9.0 | Our laboratories preference for analyzing mixed models and repeated measures |
Observer 11.5 software | Noldus Information Technology, Leesburg, VA | Observer 11.5 | Software to manually timestamp video clips |