Name: experimental assessment of mouse sociability using an automated image processing approach
Uploaded: 2016-05-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 24 s
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この研究は、バージニア州の連邦保健研究会からの助成金によってサポートされていました。

1）実験手順および2）自動分析：説明を容易にするためのプロトコルは、2つの部分に分割されています。全ての動物は、実験動物の管理と使用15用のガイドに従って処理し、すべての手順は、施設内動物管理使用委員会によって承認されました。 1.実験手順<ol><li>非社会的、社会的、中立中央の区画（ 図1）：黒無反射プレキシガラス長方形のボックス3つの区画に分かれて（52×25×23センチメートル3）でケージを、設定します。セッションIおよびII（後述）中にエンド区画のそれぞれで反転ワイヤーカップを置き、セッションIIの間に刺激マウスを収容します。 </li><li>ケージが視野を埋めるようにカメラを設定します。照明は、マウスの動作を妨害することができるので、より間接的な光から来て、ケージの中にせいぜい3.5ルクスの明るさを維持白熱電球と上方向にケージの床で測定。また、マウスが感知することはできませんが、カメラが検出できる赤外光源を、使用しています。 720×480の標準的な定義ですべてのムービーを記録します。 </li><li> （「基準フレーム」と呼ばれる）は、後の画像処理のための空のケージの単一のフレームを記録し、グレースケール画像として保存します。 </li><li>セッションI：（自動解析を比較）セッションの開始を示す、ケージの上にケージと波の手に試験マウスを紹介​​します。 10分間の録音ムービー。 10分の終わりには、元のケージに戻し、マウスを置きます。 </li><li>セッションII：反転カップ（相殺）のうちの1つの下での刺激マウスを置きます。 </li><li>刺激マウスが左に、右に反転カップで反転カップ内にあるかどうかを選択するために、「社会が左」または「ソーシャル右」ボタンを使用します。 注：刺激マウスで反転カップは、他の一方で、「社会的なカップ」と呼ばれていますカップ「非社会的カップ」。社会カップが置かれているコンパートメントは非社会的カップ付きコンパートメントが非社会的コンパートメントで、中央のコンパートメントは「中立コンパートメント」で、社会的なコンパートメントと呼ばれています。 </li><li>ケージに試験マウスをご紹介します。セッションの開始を示すために、ケージの上に波の手。 10分間の録音ムービー。重要なことは、第3セッションを開始するために、反転カップを取り外す前に、社交性の装置でマウスを保持します。 </li><li>セッションIII：、反転カップを取り外し、両方のマウスを解放し、テストと刺激マウスはお互いに自由に対話することを可能にします。セッションの開始を示すために、ケージの上に波の手。 10分間の録音ムービー。 10分の終わりに、バックそれぞれのケージに両方のマウスを置きます。 </li></ol> 2.自動解析注：セクション2のコマンドは、グラフィカル・ユーザ・インタフェースを介して発行されます（ 図2を参照）、そのコン私たちのソフトウェアをントロール。ここでは、当社のソフトウェアが可能にするステップバイステップの処理を説明します。ソフトウェアはまた、ユーザ入力なしにバッチモードで分析を行うことができます。 <ol><li>すべての映画のために、以下の処理ステップを実行します。 <ol><li>ロードムービー（Loadボタンをクリックします）。 </li><li>解析プログラムにケージの境界、区画境界、およびカップの場所の位置を指示するケージの設定を、選択します。 4保存された構成のいずれかを選択するか、手動ですべての座標を調整します。 注：構成は、通常、一つの実験から次へと変更されないため、再利用することができます。 </li><li>動画の各フレームについて、次の処理ステップ（2.1.3.1-2.1.3.6）を行います。 <ol><li> 「グレースケール」ボタンをクリックしてグレースケールにフレームに変換します。 </li><li>デジタル「引く」ボタンをクリックして（ステップ1.3を参照）、グレースケール参照フレームを引きます。注：このステップの目標は、ピクセルVAを作ることですマウスの位置を除いてどこでもゼロに非常に近いフレームの梅毒。 </li><li>黒に一定の閾値レベル以下のすべてのピクセルを設定することにより、フレームを2値化、白にそのレベル以上のすべてのピクセルは、（「2値化」ボタンをクリックします）。 注：アイデアは、マウス画素は一般に残りの画素よりも高い値を有するので、マウスの画素が白と他のすべての画素の黒になることです。最適な閾値レベルは、照明条件に依存し、映画全体マウス形状を評価することによって決定することができます。閾値が低すぎる選択された場合、マウスが大きすぎて表示され、マウスに属していないピクセルが白色に着色することができます。閾値が高すぎると、マウスは小さくなり、切断された小片に崩壊することができます。撮影した動画では、最適なしきい値は20と35の間（0〜255のスケールで）常にありました。 </li><li> 13値化画像電子時間を侵食し、その後EROその後、13 2eの時間を拡張デ再び電子回、ボタン「EROD /ディル」を押すことによって。 注：この手順の目的は、尾を除去することです。使用された解像度（720×480）の場合は、E = 3は、すべての状況で働いていました。 注：ソフトウェアは、画像における手の存在を自動的にチェックします（動画の撮影中に、手はセッションの開始を示すために、絵を通して手を振っています）。手が存在する場合は、手がマウスよりもはるかに大きいので、二値化フレームに異常に多くの白画素が存在することになります。手の存在のための条件は、二値化フレームで10,000人以上の白画素があるということです。ソフトウェアは、手の動きが発生したフレームの範囲を検出することにより、セッションI、II、およびIIIの始まりを決定します。 </li></ol></li></ol></li><li>次のようにセッションではIおよびII、継続： <ol><li>白画素の集合の最大の連結成分を検出（「LCOMP」をクリックしてください）​​。注：汎用Oをこの工程FセッションIIで刺激マウスの動きによって引き起こされる、 例えば 、マウスに属していない白画素を排除することです。最大の連結成分は、ほぼすべてのフレームのマウスです。 </li><li> 「エンドを探す」をクリックする（マウスの「端」と呼ばれる）は、2つの最も離れた白画素を決定します。 注：このソフトウェアは、両端の連続性を確立し、 すなわち 、それらが属する後続のフレーム内のどのへの両端の最初のフレームにおける端部の各々のために。一般的な考え方は、フレームが高速で記録されているので、端部が次の1つのフレームから遠くに移動することができないので、それは、次の1つのフレームから端部の正しい継続のための距離の和を最小化するものであること端部が移動します。詳細についての議論を参照してください。 </li><li>鼻であるマウスの終了を決定します。 <ol><li>方向を決定する中で観察することによって、マウスの移動方法重心（COG）フレームからフレームへの変更（COGの動きがすべてのマウスのピクセルの合計の動きです）。 注：画素P 1の組のCOGは、···、座標P nは 1、...、X nは 、によって定義され、X。 <img alt="式（1）" src="/files/ftp_upload/52508/52508eq1.jpg" /> マウスは、通常（ すなわち 、鼻に向かって）前進します。百数フレームのセクションでは、ヘッド/テール検出において非常に高い信頼性が常にあります。 注：ソフトウェアが自動的にマウスが移動している終了検出のどちらの方に決定します。この最後は鼻と識別され、映画の中の赤い丸でマークされています。検出されたノーズは、すべてのフレームで赤い丸でマークされている場合、ユーザは、検出の品質を確認することができます。 </li></ol></li></ol></li><li>次のようにセッションIIIでは、継続： <ol><li>白画素の二大成分を検出。 <ol><li>両方は、AM用の許容可能なサイズである場合ウーズと重力のそれらの中心（COGS）は、前フレームのマウスCOGSと互換性があり、これらの2成分2匹のマウスを検討してください。 </li><li>彼らは、以前のフレームから20％以上変化し、その差は、マウスがフレーム間の時間で走行可能な距離よりも大きくない場合には互換性があると2つの連続するフレームのコグを考慮していない場合は、許容可能なマウスの大きさを考慮して（この距離は、以下のいくつかの個々のマウスの動きを解析することにより、実験系の調製物の一部として決定することができる最大のマウス速度から（I及びIIのセッションのように）。 注：二大成分はマウス用の許容できない大きさであり、または歯が前のフレームのものとあまりに異なる場合、二大成分が許容可能な大きさになるまで、ソフトウェアは自動的に2値化閾値を増加させ、それらの歯はと互換性があります前のフレームのもの。 </li></ol></li><li>で試験マウスをクリックしてください最初のフレーム。セッションIIIのすべてのフレームにテストと刺激マウスの両方を識別するために、2.3.1に分析を使用してください。 </li><li> 1マウスは社会的に他に近づくセッションIII内のフレームを識別します。注：このソフトウェアは自動的に（私たちは2センチメートルを使用）マウスとの間の距離は、マウスの典型的な相互作用距離未満であることを確認することで、この手順を実装しています。 </li><li>ソフトウェアは、ユーザに検出アプローチで映画の短いセグメントを再生すると、このアプローチは、試験マウス、またはどちらによって試験マウス、社会的回避の社会的なアプローチとしての資格かどうかを示すために、ボタンをクリックします。 注：試験マウスであるマウスが知られている場合はステップ2.3.4自動化することができます。マウスは、お互いに近づきすぎる（または互いの上に登る）する際に、この情報は失われますので、我々はまだ私達のソフトウェアによって確実に検出ANDんすることができますようにマウスを標識する方法を発見していないので、彼らの行動に影響を与えていない、我々はに戻ってきました今の手動分類。 </li></ol></li><li>読み込み]ボタンを使用して処理映画、ロードムービーを評価します。 <ol><li>セッション1の最初のフレームを表示するには、[スタートセッション1をクリックします（またはセッション2の最初のフレームを表示するには、セッション2を起動します）。 </li><li>ムービーを再生し、停止するには再生/停止をクリックします。 注：処理された映画は、異なる色の丸の付いた頭と尾でマウスが表示されます。すべての社交性対策は、画面上に表示され、ムービーの再生時に更新されます。 </li><li> 「エクスポート」をクリックして、Excel形式でエクスポート社交性は、データ。 </li><li>単一のExcelファイルにフォルダ内のすべての映画のすべてのデータをコンパイルするために、「コンパイルデータ」をクリックします。 </li></ol></li></ol>

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著者らは、開示することは何もありません。

ビデオテープに録画したマウスと自動映画の分析を組み合わせることで、私たちは手頃な価格、信頼性の高いハイスループットスクリーニング技術を作成しました。 自動分析の精度は100以上の映画の手動分析の結果と比較しました。フレームのフレームの圧倒的多数（&gt; 99％）で、マウスの鼻は、良好な精度で識別されます。映画の約80％が何らかの修正を必要としないように（数）誤検出のほとんどは、社交性対策には影響しません。 誤検出が含まれていませんそれらの映画では、これまでで最も一般的な問題は、頭と尾は混乱しているということですので、我々は、ソフトウェアでは、動画のセグメントに頭と尾を切り替えるための簡単​​な方法が含まれています。ムービーをチェックし、すべての誤検出を修正するために見ている場合でも、評価時間が非常に短いままであるように、このチェックは、約3倍のリアルタイム速度で行うことができます。映画のセクションここでマウスは、シリンダの1に近くない場合であっても、より高速に表示することができます。 すべての自動および手動で決定社交性対策間の合意は、（可能な誤検出が修正されていると仮定して）も優れています。手動評価は、人間の知覚や反応時間の制限に悩まさながら客観的基準を一貫して、距離と時間を決定するために使用されているので、実際には、自動的に決定された社交性測定の質は、優れた手動で決定するものです。これらの制限は、評価時間を制限することが望ましいです高い視聴速度、と厳しくなります。 ステップ2.2.2に関する注：このルーチンは、標準的な画像処理ツール14を使用して、境界に白画素の集合を減少させ、任意の2つの境界画素間の距離を計算することによって実現されます。最も遠い点を見つけることが有用であるため、ノーズとテールのベースこれらの二つの端部に非常に近くなる傾向があります。 完全性のために、終了する（ステップ2.3.4）の連続性の実現について説明します。両端のCとDと端がaとbで前フレームとの与えられたフレームでは、Cかどうかは、bに及びdに属しているか、cが（ 図12を参照）にBとDに属します。 <img alt="図12" src="/files/ftp_upload/52508/52508fig12.jpg" /> 図12.導通決意。マウスライトグレー色のノーズとテールとは、としてマークされ、bは、それぞれ初期位置です。ノーズ・テールの白い色のマウスは、次のフレームでのマウスの位置であり、それぞれCとDをマーク。 一般的な考え方は、マウスは、一つのフレームから次の独自の長さより短い移動するので、正しい継続のために、端部が移動した距離の合計が、誤った継続よりも小さいことです。例では（ 図2 </st栄&gt;）、紹介δ1 = | C - |、δ2 = | D - B |、Δ1 = | C - B |、およびΔ2 = | D - |、と言うので、δ1 +δ 2 &lt;Δ1 +Δ2、正しい継続は→cとbは →dです。そのような決意の信頼のための良好な尺度は、比r = 最大 （δ1 +δ2、Δ1 +Δ2）/ 分まして説明（δ1 +δ2、Δ1 +Δ2）であり、端部は、1 continuatioに旅行をするだろう他の対nです。定義により、rは細長いマウスの形状については1に大きいか等しい、rは（マウスが後ろ足で立っているので、例えば ）マウスの形状は、rは近くに取得することができ、より円形になっている場合にのみ、10よりも一般的に大きくなっています1と継続は信頼できません。信頼性のある継続のために、R&gt; 2.5の閾値が使用されています。このしきい値により、端部の連続性が確立され、その上のフレームのセクションでは、数百からのフレーム数千の典型的範囲。各セクションでは、マウスがセクション内に移動して終了するに向かって決定します。セクションの連続性が確立されると、「重心」は、（COGは、すべてのマウスの画素の平均座標）セクションの各フレームのが決定されます。あるフレームから次のフレームへのCOGの差は2つのフレーム間のマウスの速度を定義します。この速度は、マウスがトウを移動しているかどうか、およびどのくらい見るために2つの端部を結ぶベクトル上に投影されます第一又は第二の端部に向かってARDS。 （第1または第2のいずれかの端に向かっている）総運動は、すべてのフレームの動きの合計です。 本プロトコルは、異なる実験的なニーズに対処するいくつかの方法で変更することができます。マウスの動き（ 例えば 、平均速度）の異なる側面に関心がある場合、これらは、計算されたマウスの軌跡から抽出することができます。照明条件は、ここで説明したものとは非常に異なっている場合は、マウスピクセルをもたらす二値化ステップで閾値を調整することができます。別のケージ形状等であっても変化は、我々の現在のケージ構成ルーチンを修正することによって実現することができます。 記載されているソフトウェアは、時折頭と尾（映画の20％未満では、ヘッド/テールフリップは、当社の評価に影響を与えてしまうため、補正の必要性がある）を混乱させる。私たちは、ユーザーが最初と目を識別することを可能にする便利なツールを書きました頭と尾が反転し、その後、ワンクリックでこの補正を実行する必要のある区間の電子最後のフレーム。非常に少数の映画（数パーセント）、これらの私たちは、ユーザがテストマウスの鼻が任意の間隔の間にあるケージのどの部分に指定することができ、より一般的な補正ツールを作ったために、ヘッド/テールフリップ以外の問題を抱えていました。補正の必要性は非常にまれにしか評価時間への影響が小さいことが発生しないことに注意してください。 プロトコルの計画された拡張は、より社会的に（それぞれ、本体​​及び刺激マウスの肛門に試験マウスの鼻からの距離を監視することによって検出することができる）は、追求し、肛門性器盗聴などの関連動作を検出することです。ステレオタイプの行動はまた、マウスの形状の変化から検出することができる例示的な飼育のために、検出可能であり得ます。もう一つの興味深い拡張は、テストANの色限り簡単であるべきで、異なる色のマウスの使用であり、D刺激マウスケージの壁とケージの床の色との良好なコントラストを持っています。 要約すると、記載されたプロトコルは、実験および画像処理部を有しています。閉じ込められた刺激マウスで、IIIは：自由に刺激との相互作用IIは、単独でケージに：実験部分では、最も重要なステップは、照明とケージの位置を確認するために、次に（3つのセッション中にIをマウスの行動を記録するためにありますマウス）。解析部では、重要なステップは、映画やケージ設定をロードするためにノーズとテールの位置を決定するために、各動画フレームに対して画像処理を実行し、その後、ノーズとテール軌道から社交性を定量化するために必要な統計情報を計算することです。 記載されている方法の制限は、それが唯一の白い毛皮を持つマウスのためにテストされていることです。これは、自動化された分析は限り装置の壁や床が提供するような他の毛皮の色でも同様に動作することを理にかなっています強力な毛皮の色とコントラストが、これはまだ確立されていません。 別の制限は、セッションIIIの評価の自動化の欠如です。私たちの主な難しさは、他のグループと同様に、マウスはマウスを頻繁に近い遭遇時の試験マウスと刺激マウスとなっているトラックを維持することです。我々は、マウスの耳の間の色のドットのようなマーカーを用いてこの問題を解決することができることを見出したが、我々はこれまでにしようとしているすべてのマーキングの方法は、マウスのイライラ少なくとも一部を持っていると、実質的に彼らの行動を変化させました。そのため、セッションIIIの私たちの現在の分析は、自動的にすべてのアプローチを検出するが、手動分類を必要とします。

障害社交性は、自閉症スペクトラム障害（ASDに）1,2を含む神経発達障害の範囲の主な症状ドメインの1つです。それは深刻な関係を開発する患者の能力を制限し、大幅に患者、家族、介護者2,3に影響を与えます。 より良い障害の社交性の根底にあるメカニズムを理解し、治療法を開発するための努力では、いくつかのマウスモデルが1,4-9を検討されています。そのような株は、BALB / cマウス、ASD5 8-12と患者に見られる特徴に似ている、著しく低い社交性を示す近交系です。例えば、BALB / cマウスは、社会的なアプローチやスイスウェブスターコンパレータ株10よりも刺激マウス（ 例えば、社会的回避）することにより、社会的アプローチとは、通常、否定応答の低い周波数を表示します。 提案された治療がeffectivであるかどうかをテストするには社交性を高めることで、電子は、客観的な対策が必要とされています。広く受け入れられているフレームワークは、3つの区画（ 図1参照 ）を有する標準化された装置で社交性を分析することです。 左右の区画それぞれが社会的に顕著な刺激マウスを収容し、反転ワイヤーカップが含まれています。試験マウスは、3つの10分の間隔（セッションI-III）のための装置中に放出されます。セッションIIとIIIは、試験マウスの社交性の異なる側面を評価しながら、セッションIは、試験マウスの自発運動を評価します。 セッションIでは、試験マウスは、装置に順応することが許可されています。このセッションでは、試験マウスは、異なる区画間なる遷移の数が測定されます。重要なのは、標準3コンパートメント装置で得られた社交性対策は運動活性に依存しており、減少自発運動はSOCIの解釈を混乱させることができます能力データ。 セッションIIでは、試験マウスを自由に移動していると刺激マウスを反転カップ（相殺）のいずれかの下に置かれています。刺激マウスは、4週齢の非近交系の雄ICRマウス、年齢および性別をマッチさせた試験マウスにあります。刺激マウスは、社会的な区画として指定された側に反転したカップ内に封入されており、空の反転カップが非社会的コンパートメントとして指定された側に配置されています。セッションIIでは、試験マウスの社交性は、それが「社会」に反転、それは「非社会的」に反転カップの近くに費やす時間対カップ（2cm未満の距離）、および時間により近くに費やす時間を比較することによって定量化されますそれは非社会的コンパートメントに費やす時間対社会的なコンパートメントに費やしています。スイスウェブスターコンパレータマウスは、社会的なコンパートメントにし、社会のために有意な好みを示さないBALB / cマウスに比べて社会的な反転カップの近くにかなり多くの時間を費やしますカップや社会コンパートメント12を反転。 セッションIIIでは、テストと刺激マウス（反転カップが削除されている）を自由に相互作用することが許可されています。社交性の対策は、区画間の常同行動と遷移が確実にテストと刺激マウスとの間の自由な相互作用の第三の10分のセッションで得られたと分析されます。ように刺激マウスに向けて社会的なアプローチが前方に移動することと定義されて、それが刺激マウスに向かって行い、社会的なアプローチの1）数、（鼻最初）：この報告書では、試験マウスの社交性は、2つの指標を介して定量化されます鼻が2cm未満離れて刺激マウスからです。 2）刺激マウスの社会的アプローチのavoidancesの数。それがオンまたは刺激マウスから離れる、または、それが一時的に刺激マウスの後に（「すくみ行動」）の移動が停止した場合、試験マウスに近づいた場合に試験マウスは、アプローチを回避していると考えられます。 BALB /cマウスは、スイスウェブスターコンパレータ株10に比べて刺激マウスと刺激マウスの社会的なアプローチに対する否定応答の数の増加に向けた社会的なアプローチの数の減少を示します。 行動映画の評価は伝統的に（おそらく減少した速度で）慎重に映画を見て、マウスが特定のコンパートメント内または逆カップ10の1近くに費やす時間をストップウォッチを活性化することにより、 すなわち 、手動で行われてきました。この方法は、繰り返し映画の視聴必要とし、従って、非常に時間がかかります。また、精度はストップウォッチ計測、マウスが反転カップ2cmの範囲内にあるかどうかを知覚する能力のための評価者の反応時間によって制限されます。最近の研究では、二つの化合物、（D-セリンおよびD-サイクロセリン）は、BALB / cマウス9,10,12-で社交性を回復するのに有効であることが証明されています。これは、両成分がMODUことが知られています社会的行動2,12において中心的な役割を果たしていることが知られている後半NMDA受容体、。化合物の大規模な配列は、明確に定義された様々な方法でNMDA受容体活性を調節することが知られており、ASD治療における画期的な可能性は、これらの化合物の優先順位と非常に望ましい評価のための高速自動方法の迅速な評価を行っています。 以下に説明するが、マウス社交性の評価のために開発された自動分析手順です。これは、マウスやマウスの位置を特定するために、マウスのムービーのすべてのフレームの画像処理方法を使用しています。 IとIIのセッションでは、さらに、鼻の位置を検出し、社交性の尺度を計算するためにそれを使用します。セッションIIIでは、それは自動的にすべてのアプローチを検出したが、マニュアル分類（社会的アプローチ、社会的回避、または他の）が必要です。

<table><tbody><tr><td>Plexiglas cage</td><td>Norva Plastics, Norfolk, VA</td><td>custom made</td><td>Dimensions and layout described in manuscript,&lt;br/&gt; can be adjusted according to needs.&lt;br/&gt; Use non-reflective plexiglas for to facilitate image processing</td></tr><tr><td>Wire cups</td><td>Kitchen plus</td><td>315</td><td>Use one to house stimulus mouse, one empty</td></tr><tr><td>Video camera</td><td>SONY</td><td>HDR-PJ790</td><td>Can be replaced by any camera with&lt;br/&gt; Comparable specifications</td></tr><tr><td>OpenCV (Image processing library)</td><td>Willow Garage</td><td>N/A</td><td>Any modern image processing library&lt;br/&gt; can be used.</td></tr></tbody></table>

experimental assessment of mouse sociability using an automated image processing approach

マウスは、社交性を高めるために設計された薬剤を試験するための好ましいモデル生物です。我々は、試験マウスは、標準化された装置及び関連行動に配置されているマウスの社交性を定量化する方法は、（セッションI、II、およびIIIと呼ばれる）は、3つの異なるセッションで評価される示します。 装置は、3つの区画（ 図1を参照）があり、左右の区画（「刺激マウス」と呼ばれる）は、マウスを収容することができる倒立カップが含まれています。 セッションIにおいて、試験マウスをケージ内に配置され、その移動度は、区画間での遷移の数によって特徴付けられます。セッションIIでは、刺激マウスは、逆カップのいずれかの下に置かれ、試験マウスの社交性は、それが空の反転カップ対囲まれた刺激マウスを含むカップの近くに費やす時間の量によって定量化されます。セッションIIIでは、反転カップが削除されます<html> D両方のマウスは自由に相互作用します。セッションIIIでの試験マウスの社交性は、それが刺激マウスに向かって、それが刺激マウスで社会的なアプローチを回避した回数だけ行い、社会的なアプローチの数によって定量化されます。 映画の自動評価は、全ての決意がセッションIおよびII（セッションIIIに、アプローチは自動的に識別が、手動で分類されている）で社交性対策を説明できます試験マウスの鼻を検出します。鼻を見つけるには、空のケージの画像は、デジタル動画の各フレームから減算され、得られた画像は、マウスピクセルを識別するために二値化します。マウス尾は自動的に削除され、残りのマウスの二つの最も遠い点が決定されます。これらは、鼻と尾の付け根に近いです。マウスの動きを分析し、連続引数を使用して、鼻が識別されます。 <img alt="&lt;/ htmlの">「図1」SRC = &quot;/ファイル/ ftp_upload / 52508 / 52508fig1.jpg&quot; /&gt; 3つのセッションの間に社交の図1.アセスメント セッションI（上）：ケージに試験マウスの順化セッションII（中央）：刺激マウスが反転カップで囲まれている間テストマウスはケージ内を自由に移動するセッションIII。 （下）：試験マウスおよび刺激マウスの両方が自由に移動し、互いに相互作用させます。

図3は、空のケージでの行動映画の色のフレームを示しています。マウスはまだケージの中に導入されていません。 （社会的および非社会的）カップ、および区画の境界の位置が重畳されています。 図4に示され、参照フレームとして使用される空のケージのカラーフレームは8ビットグレースケールに変換されます。参照フレームがキャプチャ動画のすべての他のフレームから減算されます。 図5は、重畳された区画の境界とカップ位置で再度、セッションI中の映画からのフレームのうちの1つを示しています。参照フレームが差分フレームと呼ばれる、サンプル・フレームと結果から減算され、 図6に示されています。 図7は、差分フレームの二値化されたバージョンです。 （セクション2.1.3.3を参照）。図はまた、鼻（赤い円）の位置とTaのベースを示していますイル（灰色の円）、）セクション2.2.4で決定されるように。 鼻の位置は、ムービーのすべてのフレームのために確立された後、マウスの軌跡は、任意の所望の方法で分析することができる。 図8は、約1000フレームをカバー映画の一部をマウスの鼻（白丸）の位置を示しています（〜30秒）。 図9は、（図示の例では、10分で59遷移が通常の自発運動を示す）ケージ区画間の移行数が、運動活動の尺度として使用されるセッションI.ための社交性分析の結果を示します。ケージのさまざまな部分に費やされる時間は、セッションIIの社会コンパートメント/カップのための優先度を判断する基準としての役割を果たす。 図10は、セッションIIのための社交性分析の結果を示しています。特に興味深いのは示さEXAに（非社会的対社会カップの近くに費やした時間ですmple 230.8 対 72.3秒）と中性および非社会的コンパートメント（314.7 対 109.4 対 185.5秒） 対社会。社会カップとコンパートメントに向けた明 ​​確なバイアスが対照マウスに典型的な、およびセッションI（ 図9）からのデータとの比較は明らかにバイアスが本当に刺激マウスの存在の結果であることを示しています。 図11は、セッションIIIための社交性分析の結果を示します。社会的アプローチ（10分35）の数が多いだけでなく、刺激マウスの社会的なアプローチに圧倒的に肯定応答（9/10）は、通常の社交性を持つマウスの典型的なものです。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/52508/52508fig2.jpg" /> 図2.グラフィカルユーザーインターフェイス。 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52508/52508fig2large.jpg" target="_blank">してくださいC</a>この図の拡大版をご覧になるにはこちらをなめます。 <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/52508/52508fig3.jpg" /> 図3空のケージ。これは、グレースケールに変換した後に参照フレームとして使用されます。赤い円は反対側の社会カップと非社会的カップの位置を示しています。縦の白い線が異なる区画にケージを分割し、矩形が、ケージの内側境界を示しています。 <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/52508/52508fig4.jpg" /> 図4. 図3のグレースケールバージョン。 <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/52508/52508fig5.jpg" /> 図5.オリジナルフレーム。グレースケール形式のムービーフレーム。ソーシャルシリンダは白丸でマーキングされ、そして社会シリンダーの2cmより大きな半径を持つ追加の灰色の円は、試験マウスは、社会的なシリンダーに「近い」と考えている領域を画定するように描かれています。反対側の隅には、非社会的シリンダーは灰色の円でマークされ、再び、2センチメートル大きな半径を持つ追加の円が非社会的、シリンダに近いと考えられている領域を画定するように描かれています。縦の白い線が異なる区画にケージを分割し、矩形が、ケージの内側境界を示しています。 <img alt="図6" src="/files/ftp_upload/52508/52508fig6.jpg" /> 6.差分画像を図 。サンプルフレームから基準フレームを差し引くことによって得られた画像。 <img alt="図7" src="/files/ftp_upload/52508/52508fig7.jpg" /> 図7.既二値化画像。ディのピクセル特定の閾値（この例では30）を超えるfference画像マウス画素とみなされ、白色示します。赤い丸が鼻を示し、白丸は尾です。 <img alt="図8" src="/files/ftp_upload/52508/52508fig8.jpg" /> 図8.マウスの軌跡。小さな白丸は、このフレームがキャプチャされたIまで、セッションの開始から鼻の位置を示しています。 <img alt="図9" src="/files/ftp_upload/52508/52508fig9.jpg" /> セッションI.のための社交性分析の図9の結果は、それぞれのケージの区画上の数字は時間を示す（この場合、それらに費やされたマウスの左の区画で254.3秒、中立の区画で155.2秒、右で237.0秒区画）。 ○数字は、マウスが近い解像度に費やした時間を示しますpectiveカップは（「クローズ」2cm未満離れて、または二つの円の外側の内側意味）：近い右のカップに近い左カップに140.0秒、および105.6秒。下部中央の数字は、マウスがケージの異なる区画（例では59回）との間で移行する頻度を示しています。 <img alt="図10" src="/files/ftp_upload/52508/52508fig10.jpg" /> セッションIIのための社交性分析の図10.結果。セッションIIで、1で刺激マウスコンパートメント上記と円は図9 /セッションI.メモのようにケージの別の部分に費やされた時間を示す内部番号があること反転カップ（この場合は左1）のため、このカップは、「社会」のカップになります。セッションIの対策に加えて、初めてに近い（2 cm以内）社会シリンダーに取得するための試験マウスにかかる時間が与えられています中央の右下に。 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52508/52508fig10large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図11" src="/files/ftp_upload/52508/52508fig11.jpg" /> 第3セッションのための社交性の分析の図11の結果は 「アプローチ」の後の数字は、試験マウスによって作られた社会的なアプローチ、順位」の後の数字の数を述べています。 RESP。」と「Negの。 RESP。「状態刺激マウスの社会的なアプローチに試験マウスによって正と負の応答の数。

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Experimental Assessment of Mouse Sociability Using an Automated Image Processing Approach

このプロトコルは、マウスの社交性を定量化する方法について説明します。彼らは移動し、特別なケージで相互作用するように、マウスをビデオテープに録画されています。動画処理は、優れた精度と信頼性と社交性の自動定量を可能にします。

自動画像処理手法を用いてマウス社交性の実験的評価

Mouse is the preferred model organism for testing drugs designed to increase sociability. We present a method to quantify mouse sociability in which the ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

8.4K ビュー.  Old Dominion University. このプロトコルは、マウスの社交性を定量化する方法について説明します。彼らは移動し、特別なケージで相互作用するように、マウスをビデオテープに録画されています。動画処理は、優れた精度と信頼性と社交性の自動定量を可能にします。 

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Automated, Quantitative Cognitive/Behavioral Screening of Mice: For Genetics, Pharmacology, Animal Cognition and Undergraduate Instruction

We describe a high-throughput, high-volume, fully automated, live-in 24/7 behavioral testing system for assessing the effects of genetic and pharmacological manipulations on basic mechanisms of cognition and learning in mice. A standard polypropylene mouse housing tub is connected through an acrylic tube to a standard commercial mouse test box. The test box has 3 hoppers, 2 of which are connected to pellet feeders. All are internally illuminable with an LED and monitored for head entries by infrared (IR) beams. Mice live in the environment, which eliminates handling during screening. They obtain their food during two or more daily feeding periods by performing in operant (instrumental) and Pavlovian (classical) protocols, for which we have written protocol-control software and quasi-real-time data analysis and graphing software. The data analysis and graphing routines are written in a MATLAB-based language created to simplify greatly the analysis of large time-stamped behavioral and physiological event records and to preserve a full data trail from raw data through all intermediate analyses to the published graphs and statistics within a single data structure. The data-analysis code harvests the data several times a day and subjects it to statistical and graphical analyses, which are automatically stored in the &#34;cloud&#34; and on in-lab computers. Thus, the progress of individual mice is visualized and quantified daily. The data-analysis code talks to the protocol-control code, permitting the automated advance from protocol to protocol of individual subjects. The behavioral protocols implemented are matching, autoshaping, timed hopper-switching, risk assessment in timed hopper-switching, impulsivity measurement, and the circadian anticipation of food availability. Open-source protocol-control and data-analysis code makes the addition of new protocols simple. Eight test environments fit in a 48 in x 24 in x 78 in&#160;cabinet; two such cabinets (16 environments) may be controlled by one computer.

Fully automated system for measuring physiologically meaningful properties of the mechanisms mediating spatial localization, temporal localization, duration, rate&#160;and probability estimation, risk assessment, impulsivity, and the accuracy and precision of memory, in order to assess the effects of genetic and pharmacological manipulations on foundational mechanisms of cognition in mice.

マウスの自動化、定量的認知/行動スクリーニング：遺伝学、薬理学、動物認知と学部命令について

We describe a high-throughput, high-volume, fully automated, live-in 24/7 behavioral testing system for assessing the effects of genetic and ...

行動学

Behavioral Phenotyping of Murine Disease Models with the Integrated Behavioral Station (INBEST)

Due to rapid advances in genetic engineering, small rodents have become the preferred subjects in many disciplines of biomedical research. In studies of chronic CNS disorders, there is an increasing demand for murine models with high validity at the behavioral level. However, multiple pathogenic mechanisms and complex functional deficits often impose challenges to reliably measure and interpret behavior of chronically sick mice. Therefore, the assessment of peripheral pathology and a behavioral profile at several time points using a battery of tests are required. Video-tracking, behavioral spectroscopy, and remote acquisition of physiological measures are emerging technologies that allow for comprehensive, accurate, and unbiased behavioral analysis in a home-base-like setting. This report describes a refined phenotyping protocol, which includes a custom-made monitoring apparatus (Integrated Behavioral Station, INBEST) that focuses on prolonged measurements of basic functional outputs, such as spontaneous activity, food/water intake and motivated behavior in a relatively stress-free environment. Technical and conceptual improvements in INBEST design may further promote reproducibility and standardization of behavioral studies.

Behavioral Phenotyping of Murine Disease Models with the Integrated Behavioral Station INBEST

Prolonged and comprehensive monitoring of mice in a home-cage environment provides a deeper understanding of aberrant behavior in murine models of brain diseases. This paper describes the Integrated Behavioral Station (INBEST) as the key component of contemporary behavioral analysis.

統合された行動ステーション（INBEST）を有するマウス疾患モデルの行動表現型

Due to rapid advances in genetic engineering, small rodents have become the preferred subjects in many disciplines of biomedical research. In studies of ...

Assessment of Social Interaction Behaviors

Social interactions are a fundamental and adaptive component of the biology of numerous species. Social recognition is critical for the structure and stability of the networks and relationships that define societies. For animals, such as mice, recognition of conspecifics may be important for maintaining social hierarchy and for mate choice 1.
A variety of neuropsychiatric disorders are characterized by disruptions in social behavior and social recognition, including depression, autism spectrum disorders, bipolar disorders, obsessive-compulsive disorders, and schizophrenia. Studies of humans as well as animal models (e.g., Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans, Mus musculus, Rattus norvegicus) have identified genes involved in the regulation of social behavior 2. To assess sociability in animal models, several behavioral tests have been developed (reviewed in 3). Integrative research using animal models and appropriate tests for social behavior may lead to the development of improved treatments for social psychopathologies.
The three-chamber paradigm test known as Crawley's sociability and preference for social novelty protocol has been successfully employed to study social affiliation and social memory in several inbred and mutant mouse lines (e.g. 4-7). The main principle of this test is based on the free choice by a subject mouse to spend time in any of three box's compartments during two experimental sessions, including indirect contact with one or two mice with which it is unfamiliar. To quantitate social tendencies of the experimental mouse, the main tasks are to measure a) the time spent with a novel conspecific and b) preference for a novel vs. a familiar conspecific. Thus, the experimental design of this test allows evaluation of two critical but distinguishable aspects of social behavior, such as social affiliation/motivation, as well as social memory and novelty. "Sociability" in this case is defined as propensity to spend time with another mouse, as compared to time spent alone in an identical but empty chamber 7. "Preference for social novelty" is defined as propensity to spend time with a previously unencountered mouse rather than with a familiar mouse 7. This test provides robust results, which then must be carefully analyzed, interpreted and supported/confirmed by alternative sociability tests. In addition to specific applications, Crawley's sociability test can be included as an important component of general behavioral screen of mutant mice.

Here we describe a detailed protocol for examination of sociability in mice by using Crawley's sociability and preference for social novelty test. We describe the advantages and possible applications for this procedure, including critical details important for correct interpretation of the results.

社会的インタラクション挙動の評価

Social interactions are a fundamental and adaptive component of the biology of numerous species. Social recognition is critical for the structure and ...

神経科学

Simple and Computer-assisted Olfactory Testing for Mice

Olfaction is highly conserved among species and is required for reproduction and survival.
In humans, olfaction is also one of the senses that is affected with aging and is a strong predictor of neurodegenerative diseases. Thus, olfaction testing is used as a non-invasive diagnostic method to detect neurological deficits early on. In order to understand the mechanisms underlying olfactory network susceptibility, olfactory research in rodents has gained momentum in the past decade.
Here, we present a very simple, time efficient and reproducible olfactory testing method of innate odor perception and sensitivity in mice without the need of any prior food or water restriction. The tests are performed in a familiar environment to the mice, require only the scents and a 2 min session of odorant exposure. The analysis is performed, post-hoc, using computer-assisted commands on ImageJ and can be, therefore, carried out from start to end by one researcher.
This protocol does not require any special hardware or setup and is indicated for any laboratory interested in testing olfactory perception and sensitivity.

We present a simple and unbiased olfactory test in mice. With this protocol olfactory discrimination, preference, avoidance and sensitivity to a novel odor as compared to water can be assessed in single behavioral sessions. This method is indicated for a single experimenter and analysis is based on computer-assisted video processing.

シンプルでコンピュータ支援嗅覚テストマウス用

Olfaction is highly conserved among species and is required for reproduction and survival.
In humans, olfaction is also one of the senses that is affected ...

Recording Mouse Ultrasonic Vocalizations to Evaluate Social Communication

Mice emit ultrasonic vocalizations in different contexts throughout development and in adulthood. These vocal signals are now currently used as proxies for modeling the genetic bases of vocal communication deficits. Characterizing the vocal behavior of mouse models carrying mutations in genes associated with neuropsychiatric disorders such as autism spectrum disorders will help to understand the mechanisms leading to social communication deficits. We provide here protocols to reliably elicit ultrasonic vocalizations in pups and in adult mice. This standardization will help reduce inter-study variability due to the experimental settings. Pup isolation calls are recorded throughout development from individual pups isolated from dam and littermates. In adulthood, vocalizations are recorded during same-sex interactions (without a sexual component) by exposing socially motivated males or females to an unknown same-sex conspecific. We also provide a protocol to record vocalizations from adult males exposed to an estrus female. In this context, there is a sexual component in the interaction. These protocols are established to elicit a large amount of ultrasonic vocalizations in laboratory mice. However, we point out the important inter-individual variability in the vocal behavior of mice, which should be taken into account by recording a minimal number of individuals (at least 12 in each condition). These recordings of ultrasonic vocalizations are used to evaluate the call rate, the vocal repertoire and the acoustic structure of the calls. Data are combined with the analysis of synchronous video recordings to provide a more complete view on social communication in mice. These protocols are used to characterize the vocal communication deficits in mice lacking ProSAP1/Shank2, a gene associated with autism spectrum disorders. More ultrasonic vocalizations recordings can also be found on the mouseTube database, developed to favor the exchange of such data.

Mouse ultrasonic vocalizations are used as proxies to model the genetic bases of vocal communication deficits in mouse models for neuropsychiatric disorders. The present protocol describes three experimental contexts that reliably elicit ultrasonic vocalizations from pups (throughout development) and adult mice (same-sex interactions, male-estrus female interactions).

ソーシャル・コミュニケーションを評価するためにマウスの超音波発声を記録

Mice emit ultrasonic vocalizations in different contexts throughout development and in adulthood. These vocal signals are now currently used as proxies ...

Measuring Active and Passive Tameness Separately in Mice

Domesticated animals such as dogs and laboratory mice show a high level of tameness, which is important for humans to handle them easily. Tameness has two behavioral components: a reluctance to avoid humans (passive tameness) and a motivation to approach humans (active tameness). To quantify these components in mice, we previously developed behavioral tests for active tameness, passive tameness, and the willingness to stay on a human hand, each designed to be completed within 3 min. The data obtained were used for selective breeding, with a large number of mice analyzed per generation. The active tameness test measures the movement of the mouse toward a human hand and the contact it engages in. The passive tameness test measures the duration of time that a mouse tolerates human touch. In the stay-on-hand test, a mouse is placed on a human hand and touched slowly using the thumb of that hand; the duration of time that the animal remains on the hand is measured. Here, we describe the test set-up and apparatus, explain the procedures, and discuss the appropriate data analysis. Finally, we explain how to interpret the results.

Tameness in animals includes a reduction of avoidance responses to humans (passive tameness) and an increase in active approaches to humans (active tameness). Here, we describe detailed protocols for three behavioral tests (active tameness, passive tameness, and stay-on-hand tests) to separately measure the active and passive tameness of mice.

マウスで個別にアクティブとパッシブのふがいなさを測定

Domesticated animals such as dogs and laboratory mice show a high level of tameness, which is important for humans to handle them easily. Tameness has two ...

Novel Object Recognition and Object Location Behavioral Testing in Mice on a Budget

Ethologically relevant behavioral testing is a critical component of any study that uses mouse models to study the cognitive effects of various physiological or pathological changes. The object location task (OLT) and the novel object recognition task (NORT) are two effective behavioral tasks commonly used to reveal the function and relative health of specific brain regions involved in memory. While both of these tests exploit the inherent preference of mice for the novelty to reveal memory for previously encountered objects, the OLT primarily evaluates spatial learning, which relies heavily on hippocampal activity. The NORT, in contrast, evaluates non-spatial learning of object identity, which relies on multiple brain regions. Both tasks require an open-field-testing arena, objects with equivalent intrinsic value to mice, appropriate environmental cues, and video recording equipment and the software. Commercially available systems, while convenient, can be costly. This manuscript details a simple, cost-effective method for building the arenas and setting up the equipment necessary to perform the OLT and NORT. Furthermore, the manuscript describes an efficient testing protocol that incorporates both OLT and NORT and provides typical methods for data acquisition and analysis, as well as representative results. Successful completion of these tests can provide valuable insight into the memory function of various mouse model systems and appraise the underlying neural regions that support these functions.

Here we provide a protocol which includes comprehensive instructions for the economical establishment of murine object location and novel object recognition behavioral testing, including the design, cost, and construction of required equipment as well as execution of behavioral testing, data collection, and analysis.

新規オブジェクト認識と行動の予算上のマウスでテスト オブジェクトの場所

Ethologically relevant behavioral testing is a critical component of any study that uses mouse models to study the cognitive effects of various ...

A System for Tracking the Dynamics of Social Preference Behavior in Small Rodents

Exploring the neurobiological mechanisms of social behavior requires behavioral tests that can be applied to animal models in an unbiased and observer-independent manner. Since the beginning of the millennium, the three-chamber test has been widely used as a standard paradigm to evaluate sociability (social preference) and social novelty preference in small rodents. However, this test suffers from multiple limitations, including its dependence on spatial navigation and negligence of behavioral dynamics. Presented and validated here is a novel experimental system that offers an alternative to the three-chamber test, while also solving some of its caveats. The system requires a simple and affordable experimental apparatus and publicly available open-source analysis system, which automatically measures and analyzes multiple behavioral parameters at individual and population levels. It allows detailed analysis of the behavioral dynamics of small rodents during any social discrimination test. We demonstrate the efficiency of the system in analyzing the dynamics of social behavior during the social preference and social novelty preference tests as performed by adult male mice and rats. Moreover, we validate the ability of the system to reveal modified dynamics of social behavior in rodents following manipulations such as whisker trimming. Thus, the system allows for rigorous investigation of social behavior and dynamics in small rodent models and supports more accurate comparisons between strains, conditions, and treatments.

Described here is a novel automated experimental system that offers an alternative to the three-chamber test and also solves several caveats. This system supplies multiple behavioral parameters that enable rigorous analysis of small rodent behavioral dynamics during the social preference and social novelty preference tests.

小げっ歯類における社会的嗜好行動のダイナミクスを追跡するシステム

Exploring the neurobiological mechanisms of social behavior requires behavioral tests that can be applied to animal models in an unbiased and ...

<meta charset="utf8"></head><body>マウスモデルにおける自閉症スペクトラム障害の行動アッセイ

Strategies for Assessing Autistic-Like Behaviors in Mice

Autism spectrum disorder (ASD) is a neurobiologically complex condition with a heterogeneous genetic etiology. Clinically, ASD is diagnosed by social communication impairments and restrictive or repetitive behaviors, such as hand flapping or lining up objects. These behavioral patterns can be reliably observed in mouse models with ASD-linked genetic mutations, making them highly useful tools for studying the underlying cellular and molecular mechanisms in ASD. Understanding how genetic changes affect the neurobiology and behaviors observed in ASD will facilitate the development of novel targeted therapeutic compounds to ameliorate core behavioral impairments. Our lab has employed several protocols encompassing well-described training and testing procedures that reflect a wide range of behavioral deficits related to ASD. Here, we detail two assays to study the core features of ASD in mouse models: self-grooming (a measure of repetitive behavior) and the three-chamber social interaction test (a measure of social interaction approach and preference for social novelty).

<meta charset="utf8"></head><body>マウスの自閉症様行動を評価するための戦略

Rodent models are valuable tools for studying core behaviors related to autism spectrum disorder (ASD). In this article, we expound on two behavioral tests for modeling the core features of ASD in mice: self-grooming, which assesses repetitive behavior, and the three-chamber social interaction test, which documents social impairments.

マウスの自閉症様行動を評価するための戦略

Autism spectrum disorder (ASD) is a neurobiologically complex condition with a heterogeneous genetic etiology. Clinically, ASD is diagnosed by social ...

自動画像処理手法を用いてマウス社交性の実験的評価

要約

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マウスの自動化、定量的認知/行動スクリーニング：遺伝学、薬理学、動物認知と学部命令について

統合された行動ステーション（INBEST）を有するマウス疾患モデルの行動表現型

社会的インタラクション挙動の評価

シンプルでコンピュータ支援嗅覚テストマウス用

ソーシャル・コミュニケーションを評価するためにマウスの超音波発声を記録

マウスで個別にアクティブとパッシブのふがいなさを測定

新規オブジェクト認識と行動の予算上のマウスでテストオブジェクトの場所

小げっ歯類における社会的嗜好行動のダイナミクスを追跡するシステム

マウスの自閉症様行動を評価するための戦略

マウスの自閉症様行動を評価するための戦略

自動画像処理手法を用いてマウス社交性の実験的評価

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統合された行動ステーション（INBEST）を有するマウス疾患モデルの行動表現型

社会的インタラクション挙動の評価

シンプルでコンピュータ支援嗅覚テストマウス用

ソーシャル・コミュニケーションを評価するためにマウスの超音波発声を記録

マウスで個別にアクティブとパッシブのふがいなさを測定

新規オブジェクト認識と行動の予算上のマウスでテスト オブジェクトの場所

小げっ歯類における社会的嗜好行動のダイナミクスを追跡するシステム

マウスの自閉症様行動を評価するための戦略

マウスの自閉症様行動を評価するための戦略

新規オブジェクト認識と行動の予算上のマウスでテストオブジェクトの場所