Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse aus Virginia Commonwealth Health Research Board unterstützt.

Das Protokoll für die Vereinfachung der Erläuterung wurde in 2 Teile geteilt: 1) Versuchsdurchführung und 2) Automatisierte Analyse. Alle Tiere wurden nach dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren 15 behandelt, und alle Verfahren wurden von der Institutional Animal Care und Use Committee genehmigt. 1. Experimentelles Verfahren <ol><li> Stellen Sie den Käfig, der eine schwarze entspiegelte Plexiglas rechteckigen Kasten (52 x 25 x 23 cm 3) gliedert sich in drei Abteilungen: sozial, nonsocial und einem neutralen Mittelfach (Abbildung 1). Platzieren Sie invertiert Draht Tassen in jeder der Stirnfächer während der Sitzungen I und II (siehe unten) und beherbergen die Reiz Maus während Sitzung II. </li><li> Stellen Sie die Kamera in einer solchen Weise auf, dass der Käfig um das Sichtfeld ausfüllt. Da Beleuchtung mit Mausverhalten stören können, eine Leuchtdichte von nicht mehr als 3,5 Lux in den Käfig halten, aus dem indirekten Licht, das voneine Glühlampe und in Richtung nach oben auf dem Käfigboden gemessen. Verwenden Sie auch eine Infrarot-Lichtquelle, die Mäuse nicht wahrnehmen kann, aber die Kamera erfassen kann. Notieren Sie alle Filme in 720 x 480 Standard-Definition. </li><li> Nehmen Sie ein einzelnes Bild von einem leeren Käfig für die spätere Bildverarbeitung (die &quot;Referenzrahmen&quot; genannt) und als Graustufenbild zu speichern. </li><li> Session I: Einführung Test Maus in den Käfig und Wellen Hand über den Käfig, die den Beginn der Sitzung (vgl Automatisierte Analyse). Nehmen Sie Film für 10 min. Am Ende der 10 Minuten, legen Sie die Maus wieder in seine ursprüngliche Käfig. </li><li> Session II: die Reiz Maus unter einer der invertierten Tassen Put (ausgeglichen). </li><li> Verwenden Sie die &quot;Social links&quot; oder &quot;Social rechts&quot;, um zu wählen, ob der Reiz Maus auf der linken Seite in der umgekehrten Schale ist oder in der umgekehrten Schale auf der rechten Seite. HINWEIS: Die umgekehrte Tasse mit dem Reiz der Maus wird die &quot;soziale Tasse&quot; genannt, während die andereKelch ist der &quot;nonsocial Tasse&quot;. Das Fach, in dem die soziale Tasse ist die soziale Fach, das Fach mit dem nonsocial Kelch ist der nonsocial Fach, und das mittlere Fach ist das &quot;neutrale Fach&quot; genannt befindet. </li><li> Führen Sie den Test Maus in den Käfig. Welle der Hand über den Käfig den Beginn der Sitzung anzuzeigen. Nehmen Sie Film für 10 min. Wichtig ist, halten Mäuse in der Geselligkeits Gerät vor der invertierten Tassen Entfernen Session III zu beginnen. </li><li> Session III: Entfernen Sie die invertierten Tassen, lassen Sie die beiden Mäuse und erlauben Mäuse die Test und Stimulus miteinander zu interagieren frei. Welle der Hand über den Käfig den Beginn der Sitzung anzuzeigen. Nehmen Sie Film für 10 min. Am Ende der 10 Minuten, legte beide Mäuse zurück in ihre jeweiligen Käfige. </li></ol> 2. Automatisierte Analyse HINWEIS: Die Befehle in Abschnitt 2 werden über eine grafische Benutzeroberfläche ausgegeben (siehe Abbildung 2) , die conKontrollen unserer Software. Hier erklären wir den Schritt-für-Schritt-Verarbeitung, die unsere Software ermöglicht; die Software ist auch in der Lage, die Analyse im Batch-Modus ohne Benutzereingabe durchgeführt wird. <ol><li> Für jeden Film, führen Sie die folgenden Verarbeitungsschritte: <ol><li> Last Film (klicken Load). </li><li> Wählen Käfig-Konfiguration, die das Analyseprogramm die Position des Käfigs Grenzen, Kompartimentgrenzen und Tasse Standorten erzählt. Wählen Sie eine der vier gespeicherten Konfigurationen oder manuell alle Koordinaten einzustellen. HINWEIS: Die Konfiguration in der Regel nicht ändert von einem Experiment zum nächsten und somit wiederverwendet werden können. </li><li> Für jedes Bild des Films, führen Sie die folgenden Verarbeitungsschritte (2.1.3.1-2.1.3.6). <ol><li> Wandeln Sie den Rahmen, indem Sie auf die &quot;Graustufen&quot;, um in Graustufen. </li><li> Digital subtrahieren Sie den Graustufen- Referenzrahmen (siehe Schritt 1.3), indem Sie auf den &quot;subtrahieren&quot; -Taste. HINWEIS: Das Ziel dieses Schrittes ist die Pixel va zu machenLues des Rahmens sehr nahe überall auf Null mit Ausnahme der Mausposition. </li><li> Binarisieren den Rahmen, indem alle Pixel unter einem bestimmten Schwellenwert zu schwarz Einstellung, alle Pixel über diesem Niveau auf weiß (klicken Sie auf den &quot;Binarisieren&quot; -Button). Hinweis: Die Idee ist, dass, da die Maus Pixel im Allgemeinen höhere Werte aufweisen als die übrigen Pixel, wird die Maus Pixel weiß und alle anderen Pixel schwarz. Der optimale Schwellenwert ist abhängig von den Lichtverhältnissen und kann durch die Beurteilung der Maus Form über einen Film bestimmt werden. Wenn die Schwelle zu niedrig gewählt wird, erscheint die Maus zu groß, und Pixeln, die weiß gefärbt sein, nicht an der Maus gehören kann. Wenn der Schwellenwert zu hoch ist, wird die Maus klein und in getrennte Stücke zerfallen kann. In den aufgenommenen Filmen war die optimale Schwelle immer zwischen 20 und 35 (auf einer Skala von 0 bis 255). </li><li> Erodieren 13 das binärisierte Bild e - mal, dann 13 2e mal aufzuweiten, dann erode wieder e mal, indem Sie die Taste &quot;Erod / Dil&quot; drücken. Hinweis: Der Zweck dieser Prozedur ist es, den Schwanz zu entfernen. Für die Auflösung (720 x 480), die verwendet wurde, e = 3 unter allen Umständen gearbeitet. Hinweis: Die Software automatisch auf das Vorhandensein einer Hand in das Bild überprüft (während der Aufnahme von Filmen, die Hände werden durch das Bild, winkte den Beginn einer Sitzung, um anzuzeigen). Wenn eine Hand vorhanden ist, wird es ungewöhnlich viele weiße Pixel in dem binärisierten Frame weil die Hand viel größer als eine Maus ist. Die Bedingung für das Vorhandensein einer Hand ist, dass es mehr als 10.000 weißen Pixeln in dem binärisierten Frame. Die Software bestimmt die Anfänge der Sitzungen I, II und III, durch die Frame-Bereich Erfassung, in der Handbewegungen auftreten. </li></ol></li></ol></li><li> In Sitzungen I und II, gehen Sie wie folgt: <ol><li> Ermitteln Sie die größte zusammenhängende Komponente des Satzes von weißen Pixeln (Klicken Sie auf &quot;LComp&quot;). Hinweis: Der Zweck of ist dieser Schritt zu weißen Pixeln zu beseitigen , die an die Maus nicht gehören, beispielsweise durch die Bewegung der Maus in Stimulus - Sitzung II verursacht. Das größte zusammenhängende Komponente ist in fast allen Frames, die die Maus. </li><li> Bestimmen Sie die beiden am weitesten entfernten weißen Pixeln, indem Sie auf &quot;Suchen Ends&quot; (die &quot;Enden&quot; der Maus genannt). Hinweis: Die Software stellt die Kontinuität der beiden Enden, das heißt für jedes der Enden in dem ersten Rahmen , an dem der Enden in den nachfolgenden Rahmen sie gehören. Die allgemeine Idee ist, dass, da Frames mit hoher Geschwindigkeit aufgezeichnet werden, können die Enden nicht weit von einem Rahmen zum nächsten fahren, so daß für die korrekte Fortsetzung der Enden von einem Rahmen zum nächsten ist die, die die Summe der Abstände minimiert, dass die Enden bewegen. Siehe die Diskussion für mehr Details. </li><li> Bestimmen Sie, welche Ende der Maus die Nase ist. <ol><li> Bestimmen Sie die Richtung, in der eine Maus bewegt sich durch die Beobachtung, wie der Schwerpunkt (COG)Änderungen von Rahmen (die Bewegung des COG ist die Bewegung der Summe aller Maus Pixel) zu gestalten. Hinweis: Die COG eines Satzes von Pixeln p 1, ..., p n mit den Koordinaten x 1, .., ist x n definiert durch: <img alt="Gleichung 1" src="/files/ftp_upload/52508/52508eq1.jpg" /> Mäuse in der Regel bewegen sich nach vorne (dh in Richtung ihrer Nase). In einem Abschnitt von mehreren hundert Bildern, ist es immer sehr hohes Vertrauen in den Kopf / Schwanz-Erkennung. Hinweis: Die Software automatisch, auf das der detektierten bestimmt endet die Maus bewegt; Dieses Ende ist als die Nase und markiert mit einem roten Kreis in dem Film identifiziert. Wenn die erfasste Nase mit einem roten Kreis in jedem Frame markiert ist, kann der Anwender die Qualität der Erkennung überprüfen. </li></ol></li></ol></li><li> In Session III, gehen Sie wie folgt: <ol><li> Erkennen beiden größten Komponenten von weißen Pixeln. <ol><li> Wenn beide sind von akzeptabler Größe für UhrOuse und ihre Schwerpunkte (COG) sind kompatibel mit den Maus COGs des vorherigen Rahmens, betrachten Sie diese beiden Komponenten, die beiden Mäuse. </li><li> Betrachten Maus akzeptable Größen, wenn sie sich nicht um mehr als 20% seit dem vorherigen Rahmen geändert haben, und betrachten COGs von zwei aufeinanderfolgenden Frames als kompatibel, wenn ihre Differenz nicht größer als der Abstand ist eine Maus in der Zeit zwischen den Rahmen bewegen kann (dieser Abstand folgt aus der maximalen Mausgeschwindigkeit, die als Teil der Vorbereitungen einer Versuchsreihe durch die Analyse der Bewegung von mehreren einzelnen Mäusen (wie in Einheiten I und II) bestimmt werden kann. Hinweis: Wenn die beiden größten Komponenten nicht akzeptable Größen für eine Maus sind, oder die Zähne sind zu verschieden von denen in dem vorhergehenden Rahmen, die Software automatisch erhöht die Binärumwandlungsschwelle bis die beiden größten Komponenten annehmbarer Größe sind und deren COGs sind kompatibel mit diejenigen des vorherigen Rahmens. </li></ol></li><li> Klicken Sie auf die Test-Maus indas erste Bild. Verwenden Sie die Analyse in 2.3.1 sowohl Test- und Stimulus Maus in jedem Rahmen der Sitzung III zu identifizieren. </li><li> Identifizieren Sie die Frames in der Sitzung III, in dem die eine Maus sozial den anderen Ansätzen. Hinweis: Die Software diesen Schritt implementiert, indem sie automatisch überprüft, dass der Abstand zwischen den Mäusen weniger als die typische Wechselwirkungsabstand von Mäusen (wir verwenden 2 cm). </li><li> Wenn die Software ein kurzes Segment des Films mit dem erkannten Annäherung an den Benutzer spielt, klicken Sie auf eine Schaltfläche, um anzuzeigen, ob dieser Ansatz durch die Test Maus, soziale Vermeidung durch den Test Maus oder weder als soziale Ansatz qualifiziert. Hinweis: Schritt 2.3.4 kann automatisiert werden, wenn bekannt ist, welche Maus ist die Test-Maus. Da diese Information verloren geht, wenn die Mäuse einander zu nahe kommen (oder klettern auf der jeweils anderen), und da wir einen Weg gefunden, noch nicht haben, um die Mäuse in einer Art und Weise kennzeichnen, die zuverlässig durch unsere Software erkannt werden kann und tut Auswirkungen auf ihr Verhalten nicht, haben wir kehrten zumanuelle Klassifizierung für jetzt. </li></ol></li><li> Zur Auswertung verarbeitet Filme, Last Film mit Load-Taste. <ol><li> Klicken Sie auf Start Session 1 den ersten Frame der Session angezeigt werden 1 (oder Start Session 2 den ersten Frame der Session 2 anzuzeigen). </li><li> Klicken Sie auf Play / Stop zu spielen und zu stoppen Filme. Hinweis: Die verarbeiteten Filme Maus mit dem Kopf angezeigt werden und Schwanz mit verschiedenfarbigen Kreisen markiert. Alle Kontaktfreudigkeit Maßnahmen werden auf dem Bildschirm angezeigt und aktualisiert, wenn der Film abgespielt wird. </li><li> Export Kontaktfreudigkeit Daten im Excel-Format von &quot;Export&quot; klicken. </li><li> Klicken Sie auf &quot;Compile Daten&quot; alle Daten aller Filme zu kompilieren in einem Ordner in eine Datei einzelne Excel. </li></ol></li></ol>

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Durch die Kombination von Mäusen und automatischen Filmanalyse videotaping haben wir eine erschwingliche, zuverlässige Hochdurchsatz-Screening-Technik erstellt. Die Genauigkeit der automatisierten Analyse wurde für mehr als 100 Filme mit den Ergebnissen der manuellen Analyse verglichen. In der überwiegenden Mehrzahl von Rahmen (&gt; 99%) von Vollbildern wird die Nase der Maus mit guter Präzision identifiziert. Die meisten der (wenigen) Fehldetektionen haben keine Auswirkungen auf die Ko...

Impaired Kontaktfreudigkeit ist eine der primären Symptom - Domänen in einer Reihe von Störungen der neurologischen Entwicklung, einschließlich Autismus - Spektrum - Störungen (ASD) 1,2. Es schränkt die Fähigkeit der Patienten , Beziehungen zu entwickeln und stark beeinflusst Patienten, Familien und Betreuer 2,3. In dem Bemühen, besser den Mechanismus verstehen beeinträchtigt Kontaktfreudigkeit zugrunde liegenden und zu entwickeln Behandlungen wurden mehrere Mausmodelle 1,4-9 untersucht. Ein solcher Stamm ist der Balb / c - Maus, ein Inzuchtstamm , die auffallend niedrige Kontaktfreudigkeit zeigt, ähnlich Funktionen bei Patienten mit ASD5 8-12 gesehen. Zum Beispiel zeigt die Balb / c - Maus eine niedrigere Frequenz der sozialen Ansätzen und einer in der Regel negativen Antwort auf die sozialen Ansätze durch einen Reiz Maus (zB soziale Vermeidung) als der Schweizer Webster Komparator Stamm 10. Um zu testen, ob eine vorgeschlagene Behandlung ist effective bei der Steigerung sind Kontaktfreudigkeit, objektive Maßnahmen erforderlich. Eine weithin akzeptierte Rahmen ist die Geselligkeit in einem standardisierten Gerät zu analysieren , die drei Fächer hat (siehe Abbildung 1). Die linke und rechte Kammern enthalten jeweils einen invertierten Draht Tasse, die eine sozial ausgeprägten Reiz Maus beherbergt. Der Test Maus ist für drei Intervallen von 10 min (Sitzungen I-III) in das Gerät freigesetzt; Sitzung I beurteilt die Bewegungsaktivität der Test Maus, während Sitzungen II und III verschiedene Aspekte des Geselligkeits-Test Maus beurteilen. In Session I, wird der Test Maus an das Gerät akklimatisieren. In dieser Sitzung, die die Anzahl von Übergängen der Test Maus zwischen den verschiedenen Abteilen ermöglicht wird gemessen. Wichtig erhalten, Kontaktfreudigkeit Maßnahmen in der Standard-Drei-Kammer-Gerät auf die Bewegungsaktivität abhängig sind, und reduziert die Bewegungsaktivität kann Interpretation von soci vermengenFähigkeit, Daten. In Session II wird die Test Maus frei bewegen und ein Reiz Maus wird unter einer der invertierten Tassen platziert (ausgeglichen). Die Stimulus-Mäuse sind 4 Wochen alte männliche ICR outbred Mäuse, Alter und Geschlecht abgestimmt auf die Testmäuse. Der Reiz der Maus wird in einer umgekehrten Schale in der Seite bezeichnet als Sozialraum eingeschlossen ist, und eine leere umgekehrten Schale ist in der Seiten bezeichnet als nonsocial Fach gelegt. In Session II wird die Kontaktfreudigkeit des Test Maus durch einen Vergleich der Zeit , es in der Nähe des &quot;sozialen&quot; Inverted Cup verbringt quantifiziert (weniger als 2 cm entfernt) gegen die Zeit, in der Nähe des &quot;nonsocial&quot; Inverted Cup, und durch die Zeit verbringt sie verbringt im Sozialraum gegen die Zeit, in der nonsocial Raum verbringt. Swiss Webster Komparator Mäuse verbringen deutlich mehr Zeit im sozialen Raum und in der Nähe der sozialen umgekehrten Schale im Vergleich zu Balb / c-Mäusen, die keine signifikante Präferenz für die soziale zeigenInverted Cup oder die soziale Fach 12. In Session III, Test und Stimulus Mäuse sind erlaubt, frei zu interagieren (invertiert Tassen werden entfernt). Maßnahmen der Geselligkeit, Stereotypien Verhaltensweisen und Übergänge zwischen den Kammern werden zuverlässig in der dritten 10 min Sitzung der freien Interaktion zwischen Test und Stimulus Mäusen erhalten und analysiert. In diesem Bericht wird die Kontaktfreudigkeit der Test Maus über zwei Maßnahmen quantifiziert: 1) die Anzahl der sozialen Ansätze es in Richtung der Reiz Maus macht, wo eine soziale Ansatz als vorwärts definiert (Nase zuerst) in Richtung der Reiz Maus, so dass die Nase weniger als 2 cm entfernt von der Stimulus-Maus; 2) die Anzahl der Vermeidungen sozialer Ansätze durch den Stimulus Maus. Der Test Maus gilt als Ansatz zu vermeiden, wenn es dreht oder bewegt sich von der Stimulus Maus weg, oder wenn es vorübergehend außer Betrieb ( &quot;Einfrieren Verhalten&quot;) nach dem Stimulus Maus zu bewegen hat den Test der Maus angefahren. BALB /c - Mäuse zeigen eine Abnahme der Zahl der sozialen Ansätze gemacht gegenüber dem Stimulus - Maus und eine Erhöhung der Zahl der negativen Reaktionen auf soziale Ansätze durch den Reiz der Maus im Vergleich zum Swiss - Webster - Komparator - Stamm 10. Die Auswertung der Verhaltens Filme wurde traditionell manuell durchgeführt worden, dh durch den Film (möglicherweise mit reduzierter Geschwindigkeit) sorgfältig zu beobachten und Stoppuhren für die Zeit , die Maus verbringt in einem bestimmten Fach oder in der Nähe eines der invertierten Becher 10 zu aktivieren. Dieses Verfahren erfordert wiederholt des Films beobachtet und ist daher sehr zeitraubend. Außerdem wird die Genauigkeit durch die Rater die Reaktionszeit für die Stoppuhr-Messungen und die Fähigkeit zu erkennen, beschränkt, ob die Maus innerhalb von 2 cm von der umgekehrten Schale ist. In den letzten Arbeiten, zwei Verbindungen (D-Serin und D-Cycloserin) haben bei der Wiederherstellung Umgänglichkeit in BALB / c - Mäuse 9,10,12 wirksam erwiesen. Es ist bekannt, dass beide Komponenten moduEnde der NMDA - Rezeptor, der bekannt ist , eine zentrale Rolle im Sozialverhalten 2,12 zu spielen. NMDA-Rezeptor-Aktivität in einer Vielzahl von wohldefinierten Weise, und das Potential für einen Durchbruch in ASD-Behandlung Eine große Reihe von Verbindungen ist bekannt, zu modulieren, macht die beschleunigte Bewertung dieser Verbindungen eine Priorität und eine schnelle automatische Methode zur Auswertung sehr wünschenswert. Nachstehend wird ein automatisches Analyseverfahren für die Beurteilung der Maus Soziabilität entwickelt. Es verwendet Bildverarbeitungsverfahren auf alle Rahmen der Maus Filme der Position der Maus oder Mäuse zu identifizieren. In Sitzungen I und II, sie erkennt weiter Nasenposition und verwendet sie Soziabilität Maßnahmen zu berechnen. In Session III, erkennt er automatisch alle Ansätze, aber manuelle Klassifizierung (soziale Ansatz, soziale Vermeidung oder andere) erforderlich.

<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

Maus ist das bevorzugte Modellorganismus für Medikamente entwickelt, zu erhöhen Kontaktfreudigkeit zu testen. Wir stellen eine Methode Maus Kontaktfreudigkeit zu quantifizieren, in dem die Testmaus in einem standardisierten Gerät gestellt wird und relevante Verhaltensweisen werden in drei verschiedenen Sitzungen beurteilt (die so genannte Session I, II und III). Das Gerät verfügt über drei Fächer (siehe Abbildung 1), die linken und rechten Kammern eine umgekehrte Schale enthalten , die eine Maus aufnehmen kann ( &quot;Stimulus Maus&quot; genannt). In Sitzungs I, wird der Test der Maus in den Käfig gegeben und seine Beweglichkeit wird durch die Anzahl von Übergängen, die zwischen Kammern gekennzeichnet. In Session II wird ein Stimulus Maus unter einer der invertierten Tassen und die Kontaktfreudigkeit der Test Maus wird durch die Höhe der Zeit , es verbringt in der Nähe der Tasse gegen den leeren umgekehrten Schale enthält die beiliegende Stimulus Maus quantifiziert platziert. In Session III werden die umgekehrten Becher entfernt ein<html> d beide Mäuse frei interagieren. Die Geselligkeit der Test Maus in der Sitzung III wird durch die Anzahl der sozialen Ansätze quantifiziert es der Reiz Maus macht zu und durch die Anzahl der Zeiten vermeidet es einen sozialen Ansatz durch den Reiz der Maus. Die automatisierte Auswertung des Films erkennt die Nase des Testmaus, die die Bestimmung aller beschriebenen Kontaktfreudigkeit Maßnahmen in der Sitzung I und II ermöglicht (in der Sitzung III werden Ansätze automatisch identifiziert, aber klassifiziert manuell). Um die Nase, das Bild eines leeren Käfig finden wird digital von jedem Frame des Films abgezogen und das resultierende Bild wird digitalisiert die Maus Pixel zu identifizieren. Die Maus Schwanz wird automatisch entfernt und die beiden am weitesten entfernten Punkte der verbleibenden Maus bestimmt werden; diese sind in der Nähe der Nase und der Basis des Schwanzes. Durch die Analyse der Bewegung der Maus und der Kontinuität Argumente wird die Nase identifiziert. <img alt="&lt;/ Html">&quot;1&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 52508 / 52508fig1.jpg&quot; /&gt; Abbildung 1. Bewertung der Sociability Während drei Sitzungen Session I (oben):.. Akklimatisierung von Test Maus in den Käfig Session II (Mitte). Test - Maus frei im Käfig bewegt , während der Reiz Maus in einer umgekehrten Schale eingeschlossen ist Session III (unten): Beide Test Maus und Stimulus-Maus erlaubt frei miteinander und interagieren zu bewegen.

Abbildung 3 zeigt einen Farbrahmen eines Verhaltens Film mit einem leeren Käfig. Die Maus hat in den Käfig eingeführt bisher noch nicht. Die Position der Schalen, (soziale und nonsocial) und die Kompartimentgrenzen überlagert werden. Der Farbrahmen von leeren Käfig ist auf 8 Bit - Graustufen umgewandelt , wie in Abbildung 4 und verwendet als Referenzrahmen gezeigt. Der Referenzrahmen wird von jedem anderen Bild des aufgenommenen Film abgezogen. ...

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Experimental Assessment of Mouse Sociability Using an Automated Image Processing Approach

Dieses Protokoll beschreibt eine Methode Maus Kontaktfreudigkeit zu quantifizieren. Die Mäuse werden auf Video aufgezeichnet, wie sie in einem speziellen Käfig bewegen und interagieren. Filmverarbeitung ermöglicht die automatisierte Quantifizierung von Gesellschaftlichkeit mit ausgezeichneter Genauigkeit und Zuverlässigkeit.

Experimentelle Bewertung der Maus Sociability einer automatisierten Bildverarbeitung Ansatz

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

experimental-assessment-mouse-sociability-using-an-automated-image

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Behavior

8.4K Aufrufe.  Old Dominion University.  Dieses Protokoll beschreibt eine Methode Maus Kontaktfreudigkeit zu quantifizieren. Die Mäuse werden auf Video aufgezeichnet, wie sie in einem speziellen Käfig bewegen und interagieren. Filmverarbeitung ermöglicht die automatisierte Quantifizierung von Gesellschaftlichkeit mit ausgezeichneter Genauigkeit und Zuverlässigkeit. 

Serie: Experimental Assessment of Mouse Sociability Using an Automated Image Processing Approach

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.

Automatisierte, Quantitative Kognition / Verhalten Screening der Mäuse: Für Genetik, Pharmakologie, Animal Cognition und Undergraduate-Unterricht

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

Forschung

Verhalten

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.

Behavioral Phänotypisierung von murinen Krankheitsmodelle mit dem 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 ...

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.

Bewertung der sozialen Interaktion Behaviors

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

Neurowissenschaften

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.

Einfache und Computergestützte Riechtests für Mäuse

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).

Aufnahme Maus Ultraschall Vocalizations soziale Kommunikation zur Bewertung

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.

Messung der aktiven und passiven Zahmheit separat bei Mäusen

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.

Neuartige Objekterkennung und Objektposition Verhaltens Tests bei Mäusen mit kleinem Budget

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.

Ein System zur Verfolgung der Dynamik des Verhaltens sozialer Präferenzen bei kleinen Nagetieren

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>Verhaltensassays für Autismus-Spektrum-Störungen in Mausmodellen

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>Strategien zur Beurteilung autistischer Verhaltensweisen bei Mäusen

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.

Strategien zur Beurteilung autistischer Verhaltensweisen bei Mäusen

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

Experimentelle Bewertung der Maus Sociability einer automatisierten Bildverarbeitung Ansatz

Zusammenfassung

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Automatisierte, Quantitative Kognition / Verhalten Screening der Mäuse: Für Genetik, Pharmakologie, Animal Cognition und Undergraduate-Unterricht

Behavioral Phänotypisierung von murinen Krankheitsmodelle mit dem Integrated Behavioral Station (INBEST)

Bewertung der sozialen Interaktion Behaviors

Einfache und Computergestützte Riechtests für Mäuse

Aufnahme Maus Ultraschall Vocalizations soziale Kommunikation zur Bewertung

Messung der aktiven und passiven Zahmheit separat bei Mäusen

Neuartige Objekterkennung und Objektposition Verhaltens Tests bei Mäusen mit kleinem Budget

Ein System zur Verfolgung der Dynamik des Verhaltens sozialer Präferenzen bei kleinen Nagetieren

Strategien zur Beurteilung autistischer Verhaltensweisen bei Mäusen

Strategien zur Beurteilung autistischer Verhaltensweisen bei Mäusen