Автоматизация поведенческих экспериментов с помощью компьютерной программы «AutoTST»

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОВЕДЕНЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНОЙ ПРОГРАММЫ

«AUTOTST»

Башкирский государственный медицинский университет, г. Уфа

Изучение высшей нервной деятельности в эксперименте предполагает применение тестов, основанных на наблюдении за поведением животных в специально создаваемых условиях [1]. Тесты принудительного плавания [2] и подвешивания за хвост (TST) [3], используемые для выявления антидепрессивно-го действия препаратов, не требуют сложного оборудования и могут быть выполнены в любой лаборатории. Однако одним из серьезных недостатков этих методик является трудоемкость обработки полученных данных, что затрудняет проведение больших по объему исследований. Поэтому целью данной работы явилась оптимизация методов регистрации и обработки результатов поведенческих тестов.

Условно процесс преобразования визуально полученной информации в данные цифрового формата можно разделить на четыре этапа: 1-й – видеозапись хода эксперимента, 2-й – описание по заданным параметрам поведения животных, 3-й – анализ описанного поведения и 4-й – статистическая обработка результатов эксперимента. Для автоматизации процесса обработки данных нами ранее была создана компьютерная программа «BrainTest» (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008610170) [4], которая позволяла облегчить работу экспериментатора на 2-м и 3-м этапах работы, но не могла заменить человека в процессе определения типов поведения животного. Помимо больших затрат времени на обработку данных поведенческих тестов, дифференцировка типов поведения, проводимая человеком, может привести к ошибочным результатам вследствие ее субъективности.

Однако в тесте подвешивания за хвост довольно просто реализовать автоматизацию этого этапа обработки данных, поскольку требуется определить лишь 2 типа поведения: иммобилизацию и активность. Поэтому была создана программа «AutoTST» для автоматического распознавания движения в видеофайле и последующего подсчета общей продолжительности периодов иммобилизации животного.

Программа разработана с применением пакета MATLAB 7 и его приложения Simulink. Для иллюстрации работы с программой приведены результаты оценки антидепрессивной активности новых производных триазолов, проводимой в нашей лаборатории. Эксперимент проводился на белых неинбред-ных мышах самцах. Исследуемые соединения животные получали в дозах 2 мг/кг и 20 мг/кг внутрибрюшинно. Через 30 мин после инъекции проводился тест подвешивания за хвост. Мышь подвешвалась за хвост при помощи лейкопластыря так, чтобы голова ее находилась в 10 см от пола. Длительность опыта составила 6 мин. Для сравнения использованы данные теста подвешивания за хвост, полученные при помощи программы «BrainTest». Поскольку в данном случае различия между группами не имеют значения, приведены только совокупные данные эксперимента, в которые входят все животные, включенные в эксперимент: как контрольные, так и опытные.

Как видно из табл. 1, результаты, полученные с помощью двух программ, статистически не отличаются друг от друга.

Примером работы программы может послужить исследование вариабельности показателей в TST в

Сравнение результатов обработки данных программами BrainTest и AutoTST, полученных в TST

TST. Иммобилизация, с Показатели Группы 1 2 AutoTST BrainTest Количество наблюдений 113 113 Медиана 139,0 136,0 Нижний квартиль 84,0 90,0 Верхний квартиль 176,0 188,0 Межквартильный интервал 92,0 98 Сравнение групп по критерию Манна-Уитни р=0,4 p – уровень значимости. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез в данном исследовании принимался равным 0,05.

зависимости от пола. Для сравнения были использованы данные, собранные в экспериментах на мышах самцах в течение года, а также результаты тестирования 20 самок.

Как видно из табл. 2, различия между интактными самцами и самками в тесте подвешивания за хвост статистически значимы.

Половые различия длительности иммобилизации мышей в TST

TST. Иммобилизация, с Показатели Группы 1 2 Самки Самцы Количество наблюдений 20 207 Медиана 329,0 172,0 Нижний квартиль 290,5 115,0 Верхний квартиль 338,0 242,0 Межквартильный интервал 47,5 127,0 Сравнение групп по критерию Манна-Уитни p<0,00001 p – уровень значимости. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез в данном исследовании принимался равным 0,05.

AUTOMATIZATION OF BEHAVIORALEXPERIMENTS USING COMPUTERPROGRAM «AUTOTST»

R.A. Gibadoullin, O.A. Ivanova, I.L. Nikitina,Ye.K. Alekhin

Таким образом, тестирование программы показало, что данные «AutoTST» и «BrainTest» хорошо согласуются друг с другом. Но в отличие от «BrainTest» программа «AutoTST» позволяет значительно облегчить проведение эксперимента, а также исключить субъективную оценку типов поведения животных, при просмотре видеозаписи человеком, следовательно, она может быть использована в экспериментальной психофармакологии для автоматизации теста подвешивания за хвост.