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Novel Object Recognition新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn)
Novel Object Recognition新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn)
Novel Object Recognition新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn)于1988年被引入，作為一種評(píng)估嚙齒動(dòng)物區(qū)分新事物和熟悉事物的能力的方法，最終成為在各種實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)試嚙齒類動(dòng)物物體記憶的常用方法。嚙齒類動(dòng)物對(duì)新事物的探索偏好，表明熟悉的事物存在于記憶中，因此不需要對(duì)熟悉的事物進(jìn)行重復(fù)的探索，這種合理性支撐新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn)成為評(píng)估動(dòng)物記憶功能的一種有效行為范式。
該實(shí)驗(yàn)通常由三個(gè)階段組成。第一階段讓動(dòng)物熟悉測(cè)試環(huán)境。第二階段，將動(dòng)物放置在同一室內(nèi)并暴露于兩個(gè)相同的物體中（即AA）。最后，在測(cè)試階段，將動(dòng)物放置在同一室內(nèi)并暴露于兩個(gè)不同的物體中（將原來的一個(gè)物體更換為不同的物體，即AB），分析動(dòng)物對(duì)兩個(gè)物體的探索行為。本實(shí)驗(yàn)測(cè)量并比較實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組在探索一個(gè)新物體和一個(gè)熟悉物體所花費(fèi)的時(shí)間差異。
新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn)的典型實(shí)驗(yàn)范式如下：
1. 實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備
a. 70%(v/v)乙醇（用于清潔受試者之間的儀器）
b. 大/小鼠曠場(chǎng)箱，（圓形或方形均可），尺寸不宜過大，建議大鼠40×40cm，小鼠25×25cm
c. 兩個(gè)一樣的物體，一個(gè)不同的物體（即新物體，應(yīng)與另兩個(gè)物體在大小/尺寸上相似，但有明顯不同）
d. 高清攝像機(jī)、三腳架，建議選擇Basler單色/彩色工業(yè)相機(jī)。
e. 計(jì)算機(jī)和視頻追蹤軟件如EthoVision XT，使用Noldus EthoVision XT軟件直接控制攝像機(jī)，并支持實(shí)時(shí)采集分析數(shù)據(jù)。軟件從視頻材料中識(shí)別大/小鼠，追蹤其運(yùn)動(dòng)軌跡，分析統(tǒng)計(jì)運(yùn)動(dòng)相關(guān)參數(shù)。
2. 適應(yīng)環(huán)境階段
a. 在開始測(cè)試之前，應(yīng)該讓動(dòng)物提前3天適應(yīng)曠場(chǎng)環(huán)境。
b. 每天將動(dòng)物從動(dòng)物房轉(zhuǎn)移到測(cè)試間，先用60分鐘熟悉測(cè)試間環(huán)境
c. 在測(cè)試間放置60分鐘后，將動(dòng)物放入曠場(chǎng)中10分鐘，以熟悉曠場(chǎng)環(huán)境
d. 之后2天內(nèi)，重復(fù)以上兩個(gè)步驟
3. 熟悉物體階段
a. 第4天，在曠場(chǎng)中放入兩個(gè)一樣的物體（即AA），放在曠場(chǎng)的左上側(cè)和右下側(cè)（對(duì)稱位置）。應(yīng)保證將物體固定在曠場(chǎng)上，不能被動(dòng)物移動(dòng)或推到；物體的高度應(yīng)保證動(dòng)物不能輕易爬上。
b. 將動(dòng)物從動(dòng)物房轉(zhuǎn)移到測(cè)試間內(nèi)60分鐘
c. 打開EthoVision XT軟件和攝像機(jī)，在軟件里設(shè)置動(dòng)物編號(hào)ID，實(shí)驗(yàn)流程；
d. 將動(dòng)物放入曠場(chǎng)中10分鐘，使用EthoVision XT進(jìn)行錄制（注意將動(dòng)物放在中心位置，位置對(duì)兩個(gè)物體沒有偏向性，之后人員快速撤離）
e. 使用70%乙醇清洗曠場(chǎng)設(shè)備和周邊環(huán)境，去除氣味信息。
f. 更換其他組別的動(dòng)物，重復(fù)以上步驟
4. 識(shí)別測(cè)試階段
從含兩個(gè)箱體物體的曠場(chǎng)中取出動(dòng)物，1h后進(jìn)行正式測(cè)試（此間隔時(shí)間也可適當(dāng)增加，如3h、6h、12h或24h，間隔越長，動(dòng)物識(shí)別能力越差）
a. 用一個(gè)新物體替換一個(gè)熟悉的物體
b. 打開EthoVision XT軟件和攝像機(jī)，設(shè)置試驗(yàn)程序
c. 將動(dòng)物轉(zhuǎn)移至測(cè)試間60分鐘，之后放入曠場(chǎng)中，使用EthoVision XT錄制分析3-5分鐘（放入方法如上階段所述，測(cè)試時(shí)間不宜過長，因?yàn)樵谳^長的時(shí)間內(nèi)，新物體會(huì)變得越來越熟悉）
d. 將動(dòng)物從曠場(chǎng)中取出放回動(dòng)物房，使用70%乙醇清洗曠場(chǎng)設(shè)備和周邊環(huán)境，去除氣味信息
e. 更換其他動(dòng)物，重復(fù)以上步驟
5. 分析數(shù)據(jù)
a. 使用EthoVision XT軟件自動(dòng)識(shí)別動(dòng)物探索新舊物體的時(shí)間，探索行為定義為：動(dòng)物鼻子朝向該物體，且鼻尖距離該物體2厘米以內(nèi)。（注意：動(dòng)物路過物體或者爬上物體玩耍不屬于探索行為）
b. 對(duì)新物體的探索時(shí)間-N，對(duì)熟悉物體的探索時(shí)間-F，分析方法有很多，如DR（discrimination ratio）= N/(N+F)，DR值超過50%或更高，則表示動(dòng)物對(duì)新物體的興趣更大；DR值為50%或更低則表示動(dòng)物對(duì)新物體沒有偏好，因此表示對(duì)熟悉物體的記憶不足。
c. 除了測(cè)量探索時(shí)間外，還可以測(cè)量其他指標(biāo)用于評(píng)估運(yùn)動(dòng)行為，如探索物體的潛伏期、探索的次數(shù)、運(yùn)動(dòng)速度和距離等。
注：需要注意的是，認(rèn)知功能可能影響運(yùn)動(dòng)行為，運(yùn)動(dòng)功能的差異也可能影響記憶測(cè)試和動(dòng)物辨別物體的能力。該試驗(yàn)常用于研究衰老對(duì)記憶的影響、藥物化合物的正/負(fù)認(rèn)知效應(yīng)，或比較突變動(dòng)物品系等。當(dāng)進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)時(shí)，有必要排除其他可能影響記憶缺陷的因素。例如，一個(gè)新的突變體可能不會(huì)像野生型那樣辨別新的物體，雖然這可能是由于記憶缺陷造成的，但也可能是由于應(yīng)激反應(yīng)、探索效率低、動(dòng)物感知環(huán)境的能力較差，或者視力、運(yùn)動(dòng)功能的差異引起的。
總之，配備EthoVision XT等視頻跟蹤系統(tǒng)的新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為嚙齒類動(dòng)物常用且被廣泛接受的行為范式，是研究記憶形成和保持的一種常用方法。該模型是建立在嚙齒動(dòng)物對(duì)新異物體的自發(fā)探索行為的基礎(chǔ)上，且該模型不像迷宮學(xué)習(xí)中必須剝奪動(dòng)物飲食或在避免水淹動(dòng)機(jī)下進(jìn)行學(xué)習(xí)記憶，也不像被動(dòng)回避測(cè)試中給予動(dòng)物電擊等負(fù)性強(qiáng)化讓動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶。所以該模型最大的優(yōu)點(diǎn)就在于可以讓動(dòng)物在自然的狀態(tài)下進(jìn)行學(xué)習(xí)記憶測(cè)試，能夠更好地模擬人類和靈長類動(dòng)物的學(xué)習(xí)記憶行為。
附：
北京質(zhì)研科技有限公司的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤軟件EthoVision XT是自動(dòng)跟蹤并分析動(dòng)物活動(dòng)和行為的專業(yè)軟件，適用于各種從簡單到復(fù)雜的試驗(yàn)、高通量研究和外部設(shè)備控制等。
軟件特點(diǎn)：
應(yīng)用廣泛的視頻跟蹤軟件，文章數(shù)量超過10000篇
跟蹤分析任何動(dòng)物的行為、活動(dòng)和軌跡
適用于大部分標(biāo)準(zhǔn)行為學(xué)測(cè)試方案，包括新物體識(shí)別
高通量、高內(nèi)涵的測(cè)試方案
具有五大檢測(cè)算法，幾乎適用于所有測(cè)試場(chǎng)景
作為行為學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心，控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程
支持進(jìn)行復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，如根據(jù)動(dòng)物行為實(shí)時(shí)反饋或給予刺激