ノベルオブジェクト探索試験(Novel object recognition test)

Tools for the Novel object recognition test

ノベルオブジェクト探索試験は、認識メモリのための高度に検証されたテストです。 それは、記憶増強化合物の有効性、ある種の他の化合物の記憶への(ネガティブ)効果、遺伝学または年齢の記憶への影響などを試験するために使用することができます。

基本的な考え方は簡単です:ラットやマウスは2つ以上のオブジェクトにさらされ、これらをしばらく探索します。 次に、オブジェクトの1つが別の新奇オブジェクトに置き換えられます。記憶が正常に機能している場合、ラットまたはマウスは、この新奇オブジェクトを探索する方が、馴染みのあるオブジェクトを探索するよりも多くの時間を費やします。 すべてのオブジェクトの探索時間が同じであれば、これは記憶不足と解釈することができます。

EthoVision XTと新規オブジェクト認識テスト

客観的な研究

単純な作業のように見えますが、これらの動物を観察し実際にオブジェクトにどの程度の関心を示しているかを客観的に評価することは容易ではありません。 手作業による観察は労働集約的であり、観察者間の変動性に敏感となりますが、自動ビデオトラッキングはそれらのソリューションを提供します。

EthoVision XTは、ノベルオブジェクト試験を自動化するのに最適なソフトウェアです。 高度に訓練された人間の観察者と同じように、動物の行動を正確に追跡します。 まっすぐなオープンフィールドアリーナ、 PhenoTyperホームケージ、Y迷路またはT迷路、どのアリーナを選んでも問題ありません。

white rat in an open field with squares

 

複数のボディポイントをトラッキングする

オブジェクトの探索はこれらのタイプの研究におけるフォーカス動作であるため、この特定の動作(オブジェクトの探索)の正確な評価が重要です。 それは単に動物の近くにある問題ではありません。 オブジェクトの近くにある動物の鼻とそれに近い動物の尾との間には大きな違いがあります。 最初のものだけがオブジェクトの興味や探究として解釈されます。 したがって、自動ビデオトラッキングは、これらのボディポイントがソフトウェアによって正確に区別できる場合にのみ有用です。

EthoVision XTのマルチ・ボディポイント・モジュールは、マウスとラットの中心点センターポイント)、鼻先点(ノーズポイント)、および尾の付け根(テールベース)を検出し追跡することができます。 これにより、アリーナまたはアリーナ自体の特定の物体に対する動物の向きの正確な測定が可能になります。 また、見出しと回転の動きについての情報も提供します。

ethovision multiple body points

EthoVision XTは、動物のノーズポイント、センターポイント、テールベースを検出します。
 
ethovision xt video tracking novel object recognition

複数のボディポイントトラッキングにより、オブジェクトの関心を正確に評価することができます。
 

オブジェクトの探査

動物の位置、動き、方向、行動を正確に検出するには、ソフトウェアが必要です。 また、このデータは、斬新で馴染みのあるオブジェクトに関連する必要があります。 EthoVision XTでは、ビデオ画像内の新奇物体の周りに「ゾーン」を描くことによって、これらの新奇物体を識別することができます。 対象物の探査は、通常、対象物の周りの一定の半径を有するゾーン内にある動物の鼻として定義されます。その場合、新奇物体と同じ形状のゾーンを描画するのが現実的ですが、使用する半径に応じて少し大きめにします。もちろん新奇物体の中央部分を除外する(ドーナツ形状を作成する)、動物が新奇物体の上に登っているデータポイントを除外したい場合など、他の方法も可能です。

ゾーンが定義されるとEthoVision XT は、動物がこのゾーンに入り、そのボディポイントがそのゾーンに入ったときに自動的に記録します。 時間のような関心のあるパラメータは、これらのゾーンに結合されます。 また、動物がその鼻と体の中心の両方をゾーン内に持つデータポイントを除外することもできます(例:動物がオブジェクトに登っていることを示す)。

新奇物体内の関心を区別し、単純にそれを通過させるもう1つの方法は、オブジェクトまでの距離のデータとオブジェクトへ向かう方向とを結合することです。

brown mouse on a shelter in a phenotyper

 

行動の自動検出

複数のボディポイント検出とゾーン定義を組み合わせることで、 EthoVision XTが対象の動作(この場合はオブジェクトの探索)を自動的に検出することが可能になります。しかし、複数のボディポイントの検出を使用すると、より多くの利点があります。体の伸びを調べることができます。体の伸びは、ストレッチングの姿勢を示すもので、探検や好奇心の動きを把握することができます。伸びの閾値は、通常、研究で一般的に使用されるものに設定されていますが、すべての研究が一意であるため、このしきい値を自分で調整することができます。このように行動の実際の解釈は研究者によって行われます。

 

テストのセットアップ

新奇オブジェクト認識テストは、基本的にどのような分野でも実行できます。動物を監視するためにカメラのオーバーヘッドを置くことができれば、EthoVision XTと組み合わせて使用​​できます。 ほとんどの研究では、円形または長方形のオープンフィールドが使用されていますが、Y字型迷路や分断器を持つオープンフィールドなど、物体認識は、空間情報または場所の好みにあまり依存せず、動物は同時に2つの物体を見ることができません。

EthoVision XTと組み合わせると、Noldusは近赤外光でバックライトが付くことができるいくつかのタイプの迷路を提供しています。 実際には、コンピュータ、カメラ、その他すべての必要なハードウェアを含む完全なセットアップを提供することができます。 Noldusから完全なソリューションを得るには、すべてがセットアップされ、連携して動作するという利点があります。

white rat with a novel object

 

試験手順

研究を迅速に実行するために、EthoVision XTには新奇オブジェクト認識テストのための事前定義された設定(テンプレート)が含まれています。EtoVision XTは、プロジェクトのあらゆる段階で、試用リストの設定あなたのデータを分析することができます。

実行している各実験について、EthoVision XTでプロジェクトを作成することができます。 トライアルリスト機能を使用すると、実行中のすべての試行のリストを作成し、治療グループ、動物の年齢などのそれぞれの独立変数を結合することができます。これらの独立変数は、後でデータの選択と分析に使用できます。

ビデオファイルを各試用に接続することもできます。 ライブを追跡したり、すぐにビデオを処理したりする機会がない場合は、特に実用的です。 ビデオファイルをトライアルリストの一致するトライアルに接続するだけで、バッチ取得を実行できます。すべてのビデオファイルが順番に処理されます。

検出設定をリサーチに微調整し、目的のゾーンがあるアリーナを定義したら、実験を開始する準備が整いました。 試験場への慣れた後、動物は物体にさらされる。 次に、オブジェクトの1つが別の新規オブジェクトに置き換えられます。 これらの試験間の保持時間は、調べられるメモリのタイプ(短期間と長期間)によって異なる場合があります。

この試験の変形は、新奇の配置試験です。 この場合、新奇オブジェクトはありませんが、オブジェクトの1つが移動します。 新奇の物体認識は海馬の機能とは無関係であると考えられているます、位置認識はそうではありません。

結果

明らかに最も重要な結果には、オブジェクトの探索時間が含まれます。 これらは、一般に、新奇対象の探索の割合、新奇性の好み、慣れ親しんだものと新しい対象探索時間との間の比率、または同様のものとして表されます。 さらに、動物の処置のために、一般的な活動の減少によって引き起こされる探索がより少ないかどうかを決定するために、移動した時間または移動した時間として測定される活動を評価します。

パラメータの例

  • オブジェクトゾーン内のノーズポイントで過ごした時間
  • オブジェクトの近傍にある鼻先に費やされた時間
  • 身長伸び率
  • 対象物に対する動物の向き(鼻先の方向)

 

 

“EthoVision is able to detect and quantify mouse behavior in an unbiased way, better than biologists seeking answers to scientific questions”.

ーDR. D.P. MOHAPATRA WASHINGTON UNIVERSITY SCHOOL OF MEDICINE, USAー