要約
骨格の動きは、移動、摂食、グルーミングなど、幅広い行動に不可欠です。ただし、自由に動くげっ歯類の骨格運動学を定量化することは、これらの動物のサイズが小さく複雑な解剖学のために挑戦的でした。ここでは、高速ビデオ撮影と機械学習を使用して、自由に動くげっ歯類の個々の骨の動きを追跡する新しい追跡方法を提示します。私たちの方法は、高精度と精度で骨の動きを追跡することができ、幅広い行動を研究するために使用できます。移動中の前肢と後肢の骨の動きを追跡することにより、私たちの方法の有用性を実証します。私たちの結果は、げっ歯類の運動の運動学に関する新しい洞察を提供し、他のさまざまな行動における骨格運動を研究する方法の可能性を強調しています。
はじめに
骨格の動きは、移動、摂食、グルーミングなど、幅広い行動に不可欠です。したがって、骨格運動の運動学を理解することは、げっ歯類が環境とどのように相互作用するかを理解するために重要です。ただし、自由に動くげっ歯類の骨格運動学を定量化することは、これらの動物のサイズが小さく複雑な解剖学のために挑戦的でした。
モーションキャプチャやビデオ撮影など、骨格の動きを追跡するための従来の方法は、侵入性や個々の骨の動きを追跡できないことによって制限されることがよくあります。最近では、高速ビデオ撮影からの骨の動きを追跡できる機械学習ベースの方法が開発されました。ただし、これらの方法は通常、少数の骨の動きの追跡に限定されており、自由に動くげっ歯類での使用については検証されていません。
ここでは、高速ビデオ撮影と機械学習を使用して、自由に動くげっ歯類の個々の骨の動きを追跡する新しい追跡方法を提示します。私たちの方法は、高精度と精度で骨の動きを追跡することができ、幅広い行動を研究するために使用できます。移動中の前肢と後肢の骨の動きを追跡することにより、私たちの方法の有用性を実証します。私たちの結果は、げっ歯類の運動の運動学に関する新しい洞察を提供し、他のさまざまな行動における骨格運動を研究する方法の可能性を強調しています。
方法
動物
すべての実験は、実験動物のケアと使用のための国立衛生研究所ガイドに従って実施され、カリフォルニア大学バークレー校の施設内動物管理委員会によって承認されました。雄C57BL/6Jマウス（8〜12週齢）は、すべての実験で使用されました。
実験セットアップ
マウスは、透明なプレキシグラスで作られたカスタムビルドアリーナ（30 cm x 30 cm x 30 cm）に配置されました。アリーナは、動きのアーティファクトを最小限に抑えるために、振動分離テーブルに配置されました。高速ビデオ撮影は、Photron FastCam SA3カメラ（Photron、Tokyo、Japan）を使用して実行され、毎秒500フレームで動作しました。カメラはアリーナの上に配置され、マウスの体に焦点を合わせました。
追跡方法
私たちの追跡方法は、呼ばれる深い学習アルゴリズムに基づいています
