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使用影像軌跡追蹤做物體再認實驗(object recognition test) 時如何得到可信的數據?

MAR 01 ,2024

新奇物體再認(novel object recognition)

這個測試背後的邏輯很簡單;小鼠(或大鼠)在新物體上花費的時間和注意力比在熟悉物體上花費的時間和注意力更多。如果沒有,那該動物的記憶一定有問題。新奇物體測試是一個有效用於評估記憶的方法[2,6,8]

有很多方法可以用來研究學習和記憶的基礎,也有許多因素會影響結果:例如:性別、壓力、青春期[4,5,9,10,11]。有一些研究將研究重點放在化學物質上,例如:甲基安非他命(metamphetamine),或尼古丁(nicotin)。事實上,菸鹼受體(nicotinic receptor) 是許多關於阿茲海默症(Alzheimers) 和精神分裂症等疾病(Schizophrenia) 的研究目標[7,8,12,13]

 

新奇物體辨識測驗要如何進行

設定很簡單而且彈性。在第一階段,動物會經歷訓練,牠們可以探索2 個(或以上) 的物品。

等待一段時間後,其中一個物品替換成動物曾未接觸過的新奇物品,觀察動物是否會發現不一樣。等待時間可能會有所不同,這取決於測試的是短期記憶還是長期記憶。在某些情況下,兩種記憶的持續時間都會被測試[2,9,10]

 

 

自動測量物體辨識

有些研究者依舊相信只有人工觀察法是最可靠的方法。然而,一些研究對人工觀察法與自動計算法進行了比較,證明事實並非如此[1,2,4,9]

事實上,這個作業計算起來很簡單。當您把相機放在超過頭頂的位置,自動影像追蹤系統會自動監控您的大小鼠接觸不同的物體。

但是,您還是想確定動物是不是真的對物體有興趣對吧?是面對它還是探索它?還是碰巧經過它而已?換句話說,了解動物相對於物體的位置和姿勢是真正判斷動物是否有興趣的唯一方法。自動影像追蹤系統可以做到這一點嗎?

 

可以!

這個答案早在多年以前就有了,您在多點身體追蹤(multiple body points tracking) 可以找到它。

 

研究者是如何運用多點身體追蹤系統的?

物體探索的定義為動物碰觸到物品(身體的任何地方,尾巴除外) 或靠近物體。後者被定義為面對物體在很近的距離內(例如2公分[3]),或鼻位點(nose point)位於物體很近,通常是物體周圍內幾公分的距離。

在某些情況下,您需要更具體的標準。例如,Benice 和 Raber [1] 將探索行為定義為小鼠的鼻位點靠近物體(物體周圍 2-4 公分內的區域),而小鼠的中心點位於該區域之外。這樣,如果小鼠坐在物體上面,就不會被誤判成對物體感興趣。

 

 

智能篩選數據與分析功能

要完成此變數的自動測量,當您需要使用多身體點追蹤模組的EthoVision XT軟體時,需要先執行幾個簡單的步驟。

首先,要定義區域。然後,在追蹤老鼠軌跡之後,選取您要的數據。將數據篩選後只剩老鼠將鼻位點涵蓋在物體區域內,但中心點在區域外的數據資料。然後軟體會自動計算此行為的總時間或此行為的時間百分比。

了解有關使用 EthoVision XT 和其他資源自動化新奇物體辨識測驗的更多資訊,請點選這裡。若要了解新穎的物體辨識研究,請參閱下面的參考文獻。

 

References

  1. Benice, T.S.; Raber, J. (2008). Object recognition in mice using nose-point digital video tracking. Journal of Neuroscience Methods168, 422-430.
  2. Chambon, C.; Wegener, N.; Gravius, A.; Danysz, W. (2011). A new automated method to assess the rat recognition memory: Validation of the method. Behavioural Brain Research222, 151-157.
  3. Chévere-Torres, I.; Maki, J.M.; Santini, E.; Klann, E. (2012). Impaired social interactions and motor learning skills in tuberous sclerosis complex model mice expressing a dominant/negative form of tuberin. Neurobiology of Disease45, 156-164.
  4. Cyrenne, D.M.; Brown, G.R. (2011). Effects of suppressing gonadal hormones on response to novel objects in adolescent rats. Hormones and Behavior,60, 625-631.
  5. Eiland, L.; McEwan, B.S. (2012). Early life stress followed by subsequent adult chronic stress potentiates anxiety and blunts hippocampal structural remodeling. Hippocampus22, 82-91.
  6. Grauer, S.M.; Pulito, V.L.; Navarra, R.L.; Kelly, M.P.; Kelley, C.; Graf, R.; Langen, B.; Logue, S.; Brennan, J.; Jiang, L.; Charych, E.; Egerland, U.; Liu, F.; Marquis, K.L.; Malamas, M.; Hage, T.; Comery, T.A.; Brandon, N.J. (2009). Phosphodiesterase 10A inhibitor activity in preclinical models of the positive, cognitive, and negative symptoms of schizophrenia. The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics331, 574-590.
  7. Haydar, S.N.; Ghiron, C.; Bettinetti, L.; Bothmann, H.; Comery, T.A.; Dunlop, J.; La Rosa, S.; Micco, I.; Pollastrini, M.; Quinn, J.; Roncarati, R.; Scali, C.; Valacchi, M.; Varrone, M.; Zanaletti, R. (2009). SAR and biological evaluation of SEN1233/WAY-317538: Novel alpha 7 nicotin acetylcholine receptor agonist. Bioorganic & Medical Chemistry17, 5247-5258.
  8. Marquis, K.L.; Comery, T.A.; Jow, F.; Navarra, R.L.; Grauer, S.M.; Pulicicchio, C.; Kelley, C.; Brennan, J.A.; Roncarati, R.; Scali, C.; Haydar, S.;  Ghiron, C.; Terstappen, G.C.; Dunlop, J. (2011). Preclinical assessment of an adjunctive treatment approach of cognitive impairment associated with schizophrenia using the alpha7 nicotinic acetylcholine receptor agonist WYE-103914/SEN34625. Psychopharmacology218, 635-647.
  9. McDowell, K.A.; Hutchinson, A.N.; Wong-Goodrich, S.J.E.; Presby, M.M.; Su, D.; Rodriguiz, R.M.; Law, K.C.; Williams, C.L.; Wetsel, W.C.; West, A.E. (2010). Reduced cortical BDNF expression and aberrant memory in Carf knock-out mice. The Journal of Neuroscience30 (22), 7453-7465.
  10. Roncarati, R.; Scali, C.; Comery, T.A.; Grauer, S.M.; Aschmi, S.; Bothmann, H.; Jow, B.; Kowal, D.; Gianfriddo, M.; Kelley, C.; Zanelli, U.; Ghiron, C.; Haydar, S.; Dunlop, J.; Terstappen, G.C. (2009). Procognitive and neuroprotective activity of a novel α7 nicotinic acetylcholine receptor agonist for treatment of neurodegenerative and cognitive disorders. The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics329, 459-468.
  11. Siegel, J.A.; Park, B.S.; Raber, J. (2011). Long-term effects of neonatal methamphetamine exposure on cognitive function in adolescent mice. Behavioural Brain Research219, 159-164.
  12. Sydserff, S.; Sutton, E.J.; Song, D.; Quirk, M.C.; Maciag, C.; Li, C.; Jonak, G.; Gurley, D.; Gordon, J.C.; Christian, E.P.; Doherty J.J.; Hudzik, T.; Johnson, E.; Mrzljak, L.; Piser, T.; Smagin, G.N.; Wang, Y.; Widzowski, D.; Smith, J.S. (2009). Selective α7 nicotinic receptor activation by AZD0328 enhances cortical dopamine release and improves learning and attentional processes. Biochemical Pharmacology78, 880-888.
  13. Werkheiser, J.L.; Sydserff, S.; Hubbs, S.J.; Ding, M.; Eisman, M.S.; Perry, D.; Williams, A.J.; Smith, J.S.; Mrzljak, L.; Maier, D.L. (2011).Ultra-low exposure to alpha-7 nicotinic acetylcholine receptor partial agonist elecits an improvement in cognition that corresponds with an increase in alpha-7 receptor expression in rodents: implications for low dose clinical efficacy. Neuroscience186, 76-87.