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小动物高通量整合行为分析系统

一、居巢(自然家居鼠笼)行为分析子系统;

1、居巢(自然家居鼠笼)行为分析子系统由以下几部分组成:

1.1居巢(自然家居鼠笼)行为分析软件;

1.2视频数据采集子系统,包括四个白天/黑夜工作的视频采集器,可编程视频卡,视频多路转接器;

1.3居巢(自然家居鼠笼)环境;

1.4工作站。

2、居巢(自然家居鼠笼)行为分析子系统的特点:

2.1每个居巢(自然家居鼠笼)行为分析工作站采用DELL的PrecisionT5600工作站,CPU采用IntelXeonE5-26433.30GHz或以上,内存4.00G或以上,硬盘500GB或以上,24英寸显示器;

2.2每个居巢(自然家居鼠笼)行为分析工作站可同时分析4个鼠笼中的居巢(自然家居鼠笼)行为;

2.3在家居鼠笼环境中,相机安装在家居鼠笼(Homecage)前方,对侧面(side-view)视频进行行为分析以提供更多细节;

2.4居巢(自然家居鼠笼)行为分析工作站上的行为分析软件适用于自然鼠笼(naturalhomecage)中的大小鼠;

3、居巢(自然家居鼠笼)行为分析软件的特点:

3.1行为分析软件对常见的居巢行为进行检测识别,包括站起(Rearing),下蹲(ComingDown),走/跑(Walking),睡(Sleeping),睡醒(Awaken),睡中扭动(Twitching),理毛(Grooming),吃(Eating),嚼(Chewing),喝(Drinking),跳(Jumping),连续跳动(RepetitiveJumping),嗅(Sniffing),攀高(Hanging),落地(Land)等;

3.2在实时分析模式下,实验结束即可提供结果,不需往复二次分析;

3.3在实时分析模式下,跟踪动物的同时,立即进行分析产生数据(可用于输出或激活外部设备),实验结束时结果即可输出,不需往复二次分析;

3.4如实在必要,可调整分析参数,对实时分析时录下来的视频进行重新分析以改进分析结果,而无需重做实验重新记录视频;

3.5行为分析软件提供复验功能,即对检测的事件可以通过点击来自动回/播放相应事件对应的视频,便于校验;

3.6行为分析结果保存在数据库中,以便于管理和进行组群分析(GroupAnalysis);

3.7行为分析结果可输出到EXCEL中,以便输入到其他统计分析软件(如SPSS,SAS等)做进一步统计分析;

3.8居巢(自然家居鼠笼)行为分析子系统可以和新陈代谢系统结合同步,也可以安装在IVC鼠笼架上并采用先进的鼠笼;

3.9可以实现与电生物信号,如脑电图,光遗传,神经元信号等结合和同步;

4、视频数据采集子系统:

4.1每个居巢(自然家居鼠笼)行为分析工作站的视频输入子系统包括视频卡,四分器(QUAD)和四个安装在家居鼠笼环境(HomecageEnvironment)1中连接至四分器(QUAD)的相机;

4.2相机可在日夜光照(白光和全黑暗)状况下工作,自动按环境光线切换;

4.3相机通过QUAD传回的视频以公共视频格式(MPEG)压缩保存,同时以最大帧率(NTSC视频为30帧/秒;PAL视频为25帧/秒)对其中居巢(自然家居鼠笼)行为的进行逐帧分析;

5.居巢(自然家居鼠笼)环境:

5.1家居鼠笼环境提供白光/红外的环绕照明。照明环境提供均匀散射光,减少反射光和阴影,保证视频质量和分析结果;

5.2照明强度可以调节;

5.3照明可设定自动按昼夜节律完成照明切换;

二、顶部观察通用行为分析子系统

1、顶部观察通用行为分析子系统由以下几部分组成:

1.1顶部观察通用行为分析软件(TopScan)

1.2视频数据采集子系统,包括四个视频采集器,可编程视频卡,视频多路转接器;

1.3工作站;

2.顶部观察通用行为分析子系统特点:

2.1顶部观察通用行为分析子系统可对任何从顶部观察实验动物行为的实验,进行记录视频数据,和自动分析行为;

2.2这些实验包括:水迷宫,T-迷宫和Y-迷宫,多臂迷宫,高架十字迷宫,零迷宫,孔板,开场。要求白、黑鼠通用,大、小鼠通用;

2.3顶部观察通用行为分析子系统在配置相应的设备时,可以进行学习和记忆的研究(包括空间学习和记忆,决策学习和记忆,新事物学习和记忆,等);

2.4顶部观察通用行为分析子系统在配置相应的设备时,可以进行焦虑的研究,采用高架十字迷宫和零迷宫;

3.顶部观察通用行为分析软件;

3.1每台顶部观察通用行为分析工作站上的顶部观察通用行为软件,通过顶部观察(top-view)的视频进行分析,检测和识别单一动物的活动行为,适用于大鼠和小鼠;

3.2软件分析的结果数据,以事件Event和度量Measure两种形式提出;

3.3顶部观察通用行为软件对动物形体进行全局分析,以检测鼻尖(Noseposition)、前部躯体中心(ForebodyCenter)、身体中心(AnimalCenter)和尾根(TailBaseposition)四个特征点,并据此分析动物行为;

3.4可检测的行为事件包括:传统的数据,如速度(Speed),距离,在特定区域的出现/停留(inArea)等,更包括先进的参数,如活动(Motion),精确检测嗅探物体(Sniffing),身体跨区(Body-acrosstwoareas),到特定点朝向(Orienttoapoint),到特定点距离(Distancetoapoint),身体形态(Shape),前趋(Stretch-Attend),下望(Head-Dipping),身体百分比在特定区域的出现/停留(%ofBodyinarea)等;

3.5同一行视频分析软件稍加扩充后(少量费用)即可用来分析更多实验动物的行为,如移动/静止/原地微动,摆头/扭头,理毛,挺腰前趋,转圈(动物小环境大,或动物大环境小),支撑站立,靠边行走,运动失调等;

3.6输出度量包括每一事件的发生次数(NumberofEventBouts),总持续时间(DurationofanEvent),总持续时间占观察时间的百分比(%ofTimeSpentinanEvent),初次发生时间(Latency),事件发生期间动物总移动距离(DistanceTraveled),平均速度(Speed),身形长宽比(elongation),总转角(TurningAngleSum),平均转角(AverageTurningAngle),头向误差(HeadingError)以及到点、线距离(ProximitytoPointsorLines)等;

3.7在实时分析模式下,跟踪动物的同时,立即进行分析产生数据(可用于输出或激活外部设备),实验结束时结果即可输出,不需往复二次分析;

3.8如实在必要,可调整分析参数,对实时分析时录下来的视频进行重新分析以改进分析结果,而无需重做实验重新记录视频;

3.9行为分析软件提供复验功能,即对检测的事件可以通过点击来自动回/播放相应事件对应的视频,便于校验;

3.10行为分析结果保存在数据库中,以便于管理和进行组群分析(GroupAnalysis)。行为分析结果可输出到EXCEL中,以便输入到其他统计分析软件(如SPSS,SAS等)做进一步统计分析;

4.视频数据采集子系统,包括四个视频采集器,可编程视频卡,视频多路转接器;

4.1每个顶部观察通用行为分析工作站采用DELL的PrecisionT3600工作站,CPU采用IntelXeonE5-16203.60GHz或以上,内存4.00G或以上,硬盘500GB或以上,24英寸显示器;

4.2每个顶部观察通用行为分析工作站上的顶部观察通用行为软件可同时分析4个装置中的通用行为,总共可同时对32个装置中的动物进行顶部观察的通用行为分析;

4.3每个顶部观察通用行为分析工作站的视频输入子系统包括视频卡,四分器(QUAD)和四个相机;

4.4每个相机可固定安装于一个待观察装置的上方,摄录装置内动物的行为。相机采用PanasonicWV-CP304CCTV;

4.5四分器可设置为四分模式(四个子窗口),或单路模式——即从四个(相机)输入视频任选一个输出;

4.6相机传回的视频以公共视频格式(MPEG)压缩保存,同时以最大帧率(NTSC视频为30帧/秒;PAL视频为25帧/秒)对其中顶部观察的通用行为进行逐帧分析;

三、侧部观察通用行为分析子系统要求:

1.抑郁行为检测子系统用于对实验动物的抑郁行为进行研究,包括强迫游泳行为范例和悬尾实验行为范例,要求可同时对4个装置中的动物做实时分析,且实现架构具有扩展到更高通量的能力;

2.抑郁行为检测子系统由一台抑郁行为检测工作站和其上的抑郁行为检测软件组成。抑郁行为检测工作站采用DELL的PrecisionT3600工作站,CPU采用IntelXeonE5-16203.60GHz或以上,内存4.00G或以上,硬盘500GB或以上,24英寸显示器;

3.抑郁行为检测工作站的视频输入子系统包括视频卡和一个安装在三脚架上的相机。相机采用SonyHandycam;

4.相机安装与装置前,水平方向摄录动物行为并提供给软件进行分析。侧面观察(side-view)的视频将提供更多细节;

5.相机传回的视频以公共视频格式(MPEG)压缩保存,同时以最大帧率(NTSC视频为30帧/秒;PAL视频为25帧/秒)对其中抑郁行为进行逐帧分析;

6.强迫游泳行为分析系统从侧面自动检测小动物身体重要部位,如前肢,后肢,头,上下背等,根据它们的运动,判断小动物的强迫游泳行为,可用于分析强迫游泳实验(ForcedSwimTest)中的动物行为,如逃跑、挣扎(Escape/Struggle),不动、漂浮(Immobility/Float),攀爬(Climb),游泳(Swim),潜水(Dive),以及被动潜水(PassiveDive)。系统须具备调节能力。用户可根据自己需要设定检测标准以满足自己对各种抑郁行为的定义。须支持“扩展型强制游泳”行为范例;

7.强迫游泳行为分析系统适用于不同大小水箱和大小鼠;

8.悬尾行为分析系统可用于分析悬尾实验(TailSuspensionTest)中的动物行为,如活动(Mobility)、静止(Immobility)等;

9.悬尾行为分析系统可对惯性造成的动物被动摆动进行补偿;

10.在实时分析模式下,跟踪动物的同时,立即进行分析产生数据(可用于输出或激活外部设备),实验结束时结果即可输出,不需往复二次分析;

11.如实在必要,可调整分析参数,对实时分析时录下来的视频进行重新分析以改进分析结果,而无需重做实验重新记录视频;

12.行为分析软件提供复验功能,即对检测的事件可以通过点击来自动回/播放相应事件对应的视频,便于校验;

13.行为分析结果保存在数据库中,以便于管理和进行组群分析(GroupAnalysis)。

四、相关硬件设备

1.行为分析结果可输出到EXCEL中,以便输入到其他统计分析软件(如SPSS,SAS等)做进一步统计分析;

2.OpenField(基本运动功能);

3.ElevatedPlusMaze(焦虑实验用);

4.ZeroMaze(焦虑实验用);

5.Y-迷宫、水迷宫、T-迷宫(学习和记忆);

五、条件性位置偏好分析系统

1.带自动门和电击器的穿梭箱包括以下组件;

1.13穿梭箱;

1.2隔音箱;

1.3自动门;

1.4电击栅格地板;

1.5电击器;

1.6信号灯;

1.7声响;

1.8CSI-ENV-TON-SP4;

1.9红外照明;

1.10带自动门的4穿梭箱;

2.视频数据采集;

2.1视频数据采集卡8通道;

2.2多路视频转接器EverFocus;

2.3TopScanLITE软件视频跟踪软件;

2.4戴尔电脑Precision工作站:T3610,QuadCore,3.7GHz,4GBRAM,500;

2.5CSI-CTRL-6516;

2.6控制自动门和电击器和电击地板电源;

2.7控制红外采光电源;

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