变式
旷场与新物体测试
一个空箱子,以及动物在其中的一切行为。
旷场常在水迷宫之前进行。Roger Morris博士1999年的文章将它与高架十字迷宫和洞板一起列为在测试空间记忆之前检查焦虑和探索意愿的方法。
八步完成旷场与新物体识别
让背景与动物形成对比,校准场地角点,设置阈值,运行,然后选择一个让每个物体各占一个单元格的网格。
- 深色或头罩花纹动物用全白背景,白色动物用全黑背景;尽可能让物体颜色与地面相近。
- 点击‘Open Field and NOR’;‘Maze and Field Control Panel’随即打开。除非你有3D许可证,否则保持显示‘2D-tracking mode’。
- 点击‘Calibrate’并选择旷场迷宫类型。输入整个追踪区域的高度和宽度,先点击左上角再点击右下角,然后点击‘Save (and return)’。
- 点击‘Run’,在‘Maze Type’选项卡中选择场地数量(例如‘Single Field’或‘2x2 Fields’),然后在‘Tracking’选项卡中移动‘Set X-Y Threshold’,直到十字跟随每只动物。
- 在“Configuration”选项卡中输入“Max secs”,并选择“Single Trial”或“Series of Trials”。
- 在‘Run a Trial’选项卡中点击‘Prepare to Run’,放入动物并点击‘Run’;‘End Trial’可提前停止。
- 点击‘Analyze’,选择OF和ZA,输入使每个物体落在一个单元格内的网格大小,单个试次点击‘Analyze Single’。
- 对于多个试次,使用‘Setup Custom’和‘Auto-Analyze’生成CST文件。
更多细节
区域从左上角开始编号,先沿左列向下。对于多个场地,按场地顺序输入受试对象和描述符,用竖线分隔(例如mouse1|mouse2|mouse3|mouse4)。如果僵住或不活动很重要,请设置僵住标准。
运行前规划好网格:把物体放在区域中心,并保持摆放一致。身体中心追踪可评分在物体附近的时间;嗅探和爪子接触需手动评分。时间段分析把每个试次等分,能显示整个试次平均值会掩盖的对新物体的早期兴趣。
旷场区域时间、进入次数与潜伏期
旷场结果显示受试对象如何使用场地:每个网格单元格的时间百分比、路径百分比、进入次数和潜伏期。选择一个让每个物体或感兴趣区域各占一个单元格的网格大小。
更多细节
区域结果从左上角开始,沿最左列向下,然后是第二列,依此类推。在导出文件中,潜伏期为-1表示未到访该区域。要得到内部与外部的总计,在Excel中把相关区域列相加。
行为在一个试次内会变化(例如对新物体的早期兴趣),所以整个试次的平均值可能掩盖效应;时间段分析把每个试次等分,段数由你选择。身体中心追踪可评分在物体附近的时间;嗅探和爪子接触需手动评分。
僵住与不活动(旷场)
僵住结果给出僵住发作次数、僵住时间和僵住时间百分比。你通过设定受试对象必须保持静止多久、在多大距离内,来决定什么算作僵住。
更多细节
例如,僵住可以设为2 s内移动不超过0.1 cm,不活动可设为10 s内移动不超过5 cm。如果两者都不相关,就设置一个大的时间窗(例如100 s)和一个小的移动距离(0.1 cm),并且不要在结果中包含僵住。
软件报告实际的总僵住时间、时间百分比和发作次数;没有固定10秒时间取样的设置。在头部加一个深色斑点可以帮助追踪僵住。
解读旷场和物体测试结果
在旷场中,贴墙(趋触性)和外围区停留时间是常用的焦虑相关指标;要结合路径长度和速度解读,以免把活动量变化误认为焦虑。
- 典型的对照组模式
- 小鼠被放入旷场后主要探索外围区域,这种待在墙边的倾向在探索的最初几分钟内逐渐减弱(Simon et al., 1994)。
- 损伤的迹象
- 致焦虑样特征:参考致焦虑药物增加了小鼠的趋触性(Simon et al., 1994)。较高的不活动或僵住也可能反映疲劳、压力或焦虑、药理作用或运动障碍,所以也要检查速度和路径长度。
- 记忆牢固的迹象
- 抗焦虑样特征:抗焦虑药减少了小鼠的趋触性(Simon et al., 1994),在大鼠中抗焦虑药也抑制了趋触性(Treit and Fundytus, 1988)。
看起来像结果的设置问题
- 十字在某一区域跳动:在动物位于该区域时调整阈值。
- 十字跟随尾巴或粪便:对于小箱中的大型动物,把“Set X-Y Size”向右移。
- 十字颜色不对:绿色十字追踪浅色背景上的深色动物,红色十字追踪深色背景上的白色动物;用正确的背景颜色设置重新校准。
- 物体或场地之间的缝隙被追踪:整个背景必须是一种对比色,物体应与地面同色或被遮蔽。
更多细节
整个试次的平均值可能掩盖诸如早期对新物体的兴趣之类的效应,所以要使用时间段。在物体测试中,身体中心追踪用于计算靠近物体的时间,而嗅探和爪子接触需人工计分。要得到内圈与外圈的总计,在Excel中把相应区域列相加。旷场是非常流行的焦虑样行为动物模型(Prut and Belzung, 2003)。
Prut和Belzung(2003)指出,一些治疗效能谱不同的化合物在旷场测试中作为抗焦虑药效果不佳,这表明该范式可能无法模拟焦虑障碍的特征。Treit和Fundytus(1988)用协方差分析排除了一般活动量的影响。这里不提供新物体识别的偏好模式;请按照你所遵循方案的方法和标准来解读物体偏好。
常见问题
如何校准旷场或区域分析场地?
在'Maze and Field Control Panel'上点击'Calibrate',选择'Open Field or Zone Analysis',输入场地大小,然后点击左上角和右下角。1) 先插好摄像头。2) 输入用户名以及整个追踪区域的高度和宽度。3) 只有深色地面上的浅色动物才勾选'black'。4) 点击两个角,然后点击'Save (and return)'。
更多细节
校准前插好摄像头(3D需两个),否则插好后需重启软件。点击'Calibrate'并选择'Open Field or Zone Analysis'。摆放摄像头,使区域几乎占满画面的高度或宽度。追踪区域是场地地面;对于分隔或多个场地,是包括所有场地在内的整个地面;对于48或96孔,是整个孔阵列(从左上孔的左上角到右下孔的右下角)。输入用户名,然后输入整个追踪区域的高度(屏幕上从上到下)和宽度。如果受试对象是浅色而背景是深色,勾选black框;浅色背景上的深色或头罩花纹动物则不要勾选。点击左上角和右下角,然后点击'Save (and return)'。
深入了解
始终先点左上角、再点右下角:先点下方的角会使校准文件中的南北颠倒。在3D模式下,还要输入要追踪的垂直高度,并点击侧视图(上方图像)和地面(下方图像)的角。在2D中,忽略高度字段或输入0。对于格状排列的箱子,点击左上箱子的左上角和右下箱子的右下角。'Click to calibrate with X-Y recorded video'只在追踪录制视频时需要,且该视频必须在相同的屏幕位置显示该区域。
在旷场中应该使用2D还是3D追踪?
除非你有3D许可证并且还想从侧面摄像头获得直立数据,否则使用2D(一个俯视摄像头)。1) 2D时保持2D-tracking mode按钮不变。2) 3D时点击它切换到3D,首次使用时输入3D激活码。3) 在校准和运行之前都要设置为3D。
更多细节
点击'Open Field and NOR'后,除非你购买了3D追踪许可证并将同时使用俯视和侧视摄像头,否则保持切换按钮显示'2D-tracking mode'。要使用3D,点击它切换到'3D-tracking mode';首次使用时,激活窗口会要求输入3D代码。再次点击即可返回2D。在3D模式下需同时设置z和xy阈值,并且可以运行一个追踪区域(1x1)。
深入了解
3D可在'Open Field and NOR'模块中使用,包括区域分析(不适用于水迷宫)。3D原始数据(带时间戳的x、y、z,最高60 Hz)位于…\Data\Open Field Test\BOND\中的.BOND文件里。如果缺少Z列,说明该试次是以2D运行的:在校准和运行前设置为3D。3D追踪需要浅色背景。如果只连接了一个摄像头,把切换按钮点回'2D-tracking mode'。分析:'Z-Plot'显示垂直位置随时间的变化。
在旷场、NOR或社交测试中,应如何布置物体和背景?
让整个背景是一种形成对比的颜色,并让物体接近地面颜色,这样只有动物被追踪。1) 深色或头罩花纹动物用白色背景,白色动物用黑色背景,包括场地之间的空隙。2) 给物体上色或遮盖,使其与地面一致。3) 摆放物体,使其落在分析网格单元格内。
更多细节
布置摄像头和场地,使分析区域网格线与关注的边界对齐;对于物体识别,设置成每个物体位于一个网格单元格内。区域网格(分析时叠加显示,由区域数量的平方根设定)与多场地的网格不同,你可以用不同的区域大小重新分析。物体是背景的一部分,因此尽可能使其颜色与地面相近;对于把动物放在倒扣杯子下的社交测试,把杯底涂成地面的颜色;遮盖其他对比强烈的物体。整个追踪区域的背景,包括未到访的区域和场地之间的空间,深色或头罩花纹动物必须为白色,白色动物必须为黑色。
深入了解
运行前规划好网格:把物体放在区域中心并保持摆放一致(在网格上做临时标记)。身体中心追踪可评分在物体附近的时间;嗅探和爪子接触需手动评分,或在小场地中使用Precision Tracker获取头部位置。在动物相对单元格较小的大场地中,标准追踪很适合NOR。物体也可以通过Morris Water Maze模块在软件中遮罩(请联系HVS)。
如何在旷场中设置追踪阈值和大小?
在照明和物体与正式试次相同的情况下放入一只动物,移动阈值滑块,直到绿色或红色十字在任何位置都跟随它。1) 大场地中的小动物,Size滑块保持在左侧。2) 小箱子中的大动物,向右移动以忽略尾巴和粪便。3) 如果十字在某个区域跳动,在动物位于该处时调整。4) 然后运行一次练习试次。
更多细节
在'Maze and Field Control Panel'上点击'Run'(如有要求,输入追踪激活码)。在'Maze Type'选项卡中选择'Open Field or Zone Analysis'和场地数量('Single Field'、'2x2 Fields'或'3x3 Fields'),然后打开'Tracking'选项卡。照明与试次时完全相同,放好物体,在每个区域放入一只动物,使用'Set X-Y Threshold'(3D时还有'Set Z Threshold'),直到绿色或红色十字无论动物去哪里都能追踪它。使用'Set X-Y Size':大区域中的小动物向左,小箱子中相对较大的动物向右,使追踪的是身体而不是尾巴,并忽略粪便等小痕迹。如果任何滑块位置都不行,就改善照明和摄像头设置,使颜色均匀、对比度好、没有眩光或阴影;然后在动物位于问题区域时调整滑块。
深入了解
绿色十字追踪浅色背景上的深色动物;红色十字追踪深色背景上的白色动物。如果出现的是错误的十字,用正确的背景颜色设置重新校准。如果没有出现十字,检查阈值滑块和大小滑块都不在0;从略高于0的大小开始,慢慢扫动阈值找到十字出现的位置,然后把大小设为身体宽度并微调。无需模糊视频来忽略尾巴;使用大小滑块即可。对于录制的视频,如果录制前没有设置好条件,可能需要调整亮度和对比度。
如何运行旷场试次,包括同时运行多个场地?
选择场地数量,设置'Max secs',然后输入信息,点击'Prepare to Run',并在放下动物时点击'Run'。1) 单个场地选择'Single Field'并输入一个受试对象。2) 多个场地时,输入每个受试对象ID并用竖线(|)分隔,描述符同理。3) '2x2 Fields'的顺序为左上、右上、左下、右下。4) 在手离开画面后立即点击'Run'。
更多细节
在3D中可以运行一个追踪区域(1x1),在2D中可以运行一个或多个(例如2x2或3x3),作为单个试次或系列。在'Maze Type'选项卡中选择场地数量,打开'Configuration'选项卡,输入'Max secs'并选择'Single Trial'或'Series of Trials'。在'Run a Trial'选项卡中输入Trial Name(包含在每个.hvs文件名中;多场地时会加上场地编号)、User Name、Subject和Descriptor(通常是组别)以及可选的Remark;Start Point可以留空。对于多个场地,依次输入每个受试对象ID并用竖线(|)分隔,描述符同理;在文本文件中输入后粘贴最为方便。点击'Prepare to Run',放入受试对象,在试次应开始时点击'Run';'End Trial'可提前停止;'Return'返回菜单。
深入了解
不使用自动开始:在放下动物时、手刚离开摄像头画面后点击'Run',因为自动开始可能被手触发。3x3等网格用于每个子场地一只动物;单个场地请使用'Single Field'。对一只动物使用3x3网格会产生九个.hvs文件,并且每个子场地都需要受试对象和描述符。如果受试对象名称对试次列表来说太长,'Look at HVS'会显示完整的文件名。多只动物同处一个场地需要不同的(多动物)系统;请联系HVS。
如何从TXP文件运行一系列旷场试次?
在.txp文件中列出每个试次的受试对象和描述符,然后在'Configuration'选项卡中配合'Series of Trials'选择该文件。1) 在Excel中A列和B列留空;C列填受试对象,D列填描述符。2) 多个场地使用竖线(|)。3) 在Master Experiment Files中保存为name.txp。4) 'Configuration'选项卡 > 'Series of Trials' > 'Choose TXP/MEF',然后'Prepare to Run'和'Run'。
更多细节
按运行顺序创建受试对象和描述符列表,并以.txp扩展名保存在C:\HVS Image 2027\Users\[username]\Config\Master Experiment Files\中(它会自动在此打开,但你也可以浏览其他位置)。在Excel中前两列留空,第三和第四列分别填受试对象和描述符,每个试次一行;对于多个场地,用竖线分隔受试对象和描述符,例如mouse1|mouse2|mouse3|mouse4和groupA|groupA|groupB|groupB。保存为[文件名].txp,如果没有'All files'则选择CSV作为类型。在记事本中,每一行显示为,,mouse1,groupA。然后打开'Configuration'选项卡,选择'Series of Trials',点击'Choose TXP/MEF'并选择文件;第一个受试对象和组别会出现在'Run a Trial'选项卡上。
深入了解
如果软件报告找不到.txp,它可能被保存为了.txt、.csv或.xls:用'All files'类型和.txp扩展名重新保存。缺少逗号会使字段错位(受试对象显示为描述符)。以双引号开头的行是备注。勾选'Record'以保存视频帧(需要单独激活);从录制视频追踪时取消勾选。如果在你的版本中找不到'Record',请通过Support按钮或联系页面联系HVS。
如何分析旷场试次并设置网格大小?
在'Analyze'中选择Open Field(OF和ZA),输入Grid Size并按Enter,然后点击一个试次并点'Analyze Single'查看摘要。1) Grid Size为3即为3x3网格。2) 选择让每个物体各占一个单元格的大小。3) 单元格先沿左列向下编号,然后是下一列。4) 随时可以用其他网格大小重新分析。
更多细节
点击'Analyze'并选择Open Field(OF和ZA)。实时试次的Video Height和Width保持为480和640;录制视频则设为视频的尺寸。点击试次名称查看其路径;要同时查看同步运行的多个场地,勾选'Retain Previous Plots'并逐个点击。输入Grid Size(行数和列数)并按Enter。区域结果从左上角开始,沿最左列向下,然后是第二列,依此类推。选择一个让物体或特殊区域落在一个单元格或一组单元格内的网格大小;结果随后给出这些单元格的时间百分比、路径百分比、进入次数和潜伏期。在旷场中忽略Detection Area按钮。'Analyze Single'在屏幕上显示结果(总路径、持续时间、平均速度、到访区域百分比、区域进入次数、每个区域的时间百分比、僵住/不活动);Print或Export会保存一个完整的文本文件,包括到每个区域的潜伏期(-1 = 未到访)和区域进入顺序。
深入了解
在5x5中,单元格5在左下角,单元格6在第二列顶部。要得到内部与外部的总计,在Excel中把相关区域列相加。3x3多场地布局与分析网格是分开的(例如,把分析网格设为3可以划分三室箱)。
如何在旷场中设置僵住或不活动标准?
在分析界面的Freezing下设置Time Window(静止的秒数)和Movement(距离)。1) 例如,僵住 = 2 s内小于0.1 cm;不活动 = 10 s内小于5 cm。2) 如果不需要,输入一个大的时间窗(例如100 s)和0.1 cm,并在结果中略去僵住。
更多细节
僵住是除呼吸外的完全不动,不活动则是在较长时间窗内很少移动的较宽松标准;HVS Image用时间窗和移动距离检测两者。用Freezing下的Time Window和Movement框设定受试对象必须保持静止多少秒、在多大距离内;例如僵住为2 s内移动不超过0.1 cm,不活动为10 s内移动不超过5 cm。如果两者都不相关,设置一个大的Time Window(例如100 s)和小的Movement(0.1 cm),并且不要在结果中包含僵住。结果包括僵住发作次数、僵住时间和僵住时间百分比。
深入了解
软件报告实际的总僵住时间、时间百分比和发作次数;没有固定10秒时间取样的设置。对于侧视的恐惧条件化箱,使用2D,在前方高处安装一个摄像头,用黑色遮盖箱内的浅色区域,并调整照明使栅栏不反光。在头部加一个深色斑点可以帮助追踪僵住。
如何把多个试次的旷场结果导出到Excel?
用'Setup Custom'选择指标,然后对试次Auto-Analyze,生成供Excel使用的CST文件。1) 选择一个试次并点击'Setup Custom'。2) 命名CST文件,勾选所需项目(忽略'Maze Variables'),点击'Save Spec'。3) 选择CST文件(右上角)和你的试次。4) 点击'Auto-Analyze',然后在Excel中打开CST(或点击'View CST')。
更多细节
选择一个试次并点击'Setup Custom';输入CST文件名;在上部和'Open Field and Zone Analysis Variables'中勾选所需项目(忽略'Maze Variables');点击'Save Spec'。在分析界面右上角的面板中选择该CST文件,选择试次(Ctrl点击或Shift加方向键),然后点击'Auto-Analyze';轨迹可能会一闪而过。点击'View CST'(或双击CST名称)查看。CST文件以逗号分隔,位于C:\HVS Image 2027\Users\[username]\Data\Open Field Test\CST中。在Excel中每个试次占一行,每个项目一列,每个区域的时间百分比按标准顺序每个单元格一列。
深入了解
Excel导入:Data > From Text/CSV,选择All Files,选取.cst,分隔符Comma,Load(旧版Excel:Data > Get External Data > From Text,分隔符号,逗号)。你可以为同一组试次用不同的网格大小或项目制作多个CST文件。多场地网格单元格从左上角开始,到右下角结束(3x3中为第九个)。导出文件中的路径坐标可以在Excel或其他绘图软件中绘制。
录制的视频帧保存在哪里?如何把它们制作成视频?
帧按试次保存在…\Data\[experiment type]\Videos\中,你可以用随附的FFmpeg工具把它们制作成视频。1) 试次前勾选'Record'(如果你的版本显示该选项)。2) 在Videos下找到该试次的文件夹。3) 使用C:\HVS Image 2027\Helper Apps\ffmpeg\中的FFmpeg(附带教程)。
更多细节
如果勾选了'Record',每一帧都会保存在C:\HVS Image 2027\Users\[username]\Data\[experiment type]\Videos\中。领先的开源转换工具FFmpeg连同其文档随附于C:\HVS Image 2027\Helper Apps\ffmpeg\中。保存帧而不是视频,可避免在追踪下一个试次时运行压缩,使每一帧保持原始分辨率,并让你自己选择压缩方式和帧率。
深入了解
视频帧录制需要单独的激活码,与追踪和分析分开。帧率滑块从0(不录制)到帧间隔1000 ms;100 ms约为每秒10帧;非常短的间隔可能因电脑速度而得到较少的帧(最多约每0.03 s一帧)。帧会占用大量磁盘空间:把旧的Videos文件夹移出电脑;当磁盘可用空间低于10%时,HVS Image会发出警告。
应如何设置旷场测试?
使用朴素、照明均匀的场地,每只动物之间清洁,并让动物先适应房间。当地伦理委员会、许可条件和兽医的意见始终优先。
更多细节
小鼠方案:50 × 50 × 38 cm,500-1000 lux,至少30 min适应,10 min测试,95%乙醇清洁[Seibenhener & Wooten 2015]。中央停留时间和趋触性反映焦虑[Prut & Belzung 2003]。
深入了解
光照水平对旷场焦虑指标影响很大:保持恒定。