動画を用いたマウス自発運動量の評価

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J. Pharmacol. Sci..2020 Jun;143(2):83-88. S1347-8613(20)30015-3. doi: 10.1016/j.jphs.2020.02.003.Epub 2020-02-28.

動画を用いたマウス自発運動量の評価

The assessment of mouse spontaneous locomotor activity using motion picture.

Koji Kobayashi
Naoyuki Shimizu
Seiji Matsushita
Takahisa Murata

PMID: 32178942 DOI: 10.1016/j.jphs.2020.02.003.

抄録

マウスの自発的運動量（SLA）は、実験動物の心身の状態を反映する指標として有用なものであるが、本研究では、マウスの自発的運動量を動画を用いて評価する方法を確立することを目的とした。本研究では、マウスの自発的運動量を動画を用いて評価する方法を確立することを目的とした。C57BL/6マウスの運動を赤外線ビデオカメラで連続的に記録した。各フレームにおけるマウスの輪郭の幾何学的中心は、画像処理ライブラリOpenCVを用いて、プログラミング言語Pythonを用いて計算した。幾何学的中心の1秒ごとの移動距離をマウスのSLAの指標とした。24時間後にSLAを評価したところ、マウスは活動期と安静期を繰り返していることがわかった。マウスは明期に比べて暗期の方が活発に動いていた。マウスのSLAの時間頻度解析を行い、教師なしクラスタリングにより活動期と安静期を分類した。鎮静剤であるクロルプロマジン（5mg/kg）を投与したところ、マウスのSLAは8時間で消失した。一方、中枢神経刺激剤であるカフェイン（25mg/kg）を投与すると、SLAは3時間にわたって増加した。以上のことから、動画を用いたマウスSLAの自動測定システムを確立した。このシステムは、一般的な装置と自由に利用できるプログラミング言語で書かれた解析ソフトウェアで構成されています。また、薬剤評価にも適用可能であることを確認した。

Spontaneous locomotor activity (SLA) is a useful parameter reflecting physical and mental status of experimental animals. Here we aimed to establish a novel and simple method to assess mouse SLA using motion picture. Movement of C57BL/6 mice was continuously recorded by an infrared video camera connected with a single board computer. The geometric center of mouse outline in each frame was calculated using an image processing library, OpenCV in a programming language Python. Moving distance of the geometric center every second was utilized as an index of mouse SLA. Twenty-four hours assessment of SLA showed that mice repeated active and resting phase. Mice moved more actively during the dark period compared with the light period. Time-frequency analysis of SLA followed by unsupervised clustering classified their active and resting phase. Administration of a sedative, chlorpromazine (5 mg/kg) abolished mouse SLA for 8 h. In contrast, administration of a central nervous stimulant, caffeine (25 mg/kg) increased SLA for 3 h. In conclusion, we here established the automatic measurement system of mouse SLA using motion picture. This system is composed of common equipment and analysis software written in freely available programming language. We also confirmed that it is applicable for drug assessment.