JPH0832959A - 実験動物の行動自動解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、実験動物の円形オープンフィール
ド、十字迷路フィールド、放射状迷路フィールド等内で
の行動を、自動的に測定、解析する装置を提供すること
を目的とする。 【構成】実験動物を入れる前記各種フィールドと、該各
種フィールドの全領域を視野とするカラービデオカメラ
と、パーソナルコンピュータとよりなる実験動物の行動
解析装置において、実験動物の映像信号からの色抽出レ
ベルから、自動的に重心点を演算し、その重心点を自動
追跡して得られる位置座標データより、実験動物の行動
時間、行動距離、平均行動速度、行動軌跡等を自動的に
解析することを特徴とする実験動物の行動解析装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生理学や薬理学等の研
究において、実験動物への薬効評価、安全性試験、実験
動物の迷路学習、記憶試験等のため、実験フィールドに
おける自発運動量の計測解析や、行動軌跡の解析を自動
的に行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】生理学、薬学、薬理学等の研究において
ラットやマウス等の、実験動物の自発運動量を測定し、
薬効の評価や、毒性試験に必要なデータを得るための実
験動物の運動量を測定する試験がある。また、行動薬
理、安全性試験等における迷路学習、記憶試験等があ
る。従来は、実験動物を入れた実験フィールドの上方に
置かれた白黒（輝度差）ビデオカメラにより、実験動物
の行動軌跡を追跡し、自動解析する装置があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のよう
な白黒ビデオカメラを用いた装置では、特に水迷路実験
において、水面に天井の蛍光灯等が映り込み、その反射
光が実験動物の追跡に障害になることがあった。また、
他の外乱光も障害になることがあった。また、一つの実
験フィールドにおいて、複数の実験動物の行動軌跡を、
追跡する時、複数の実験動物の行動軌跡が交差する場
合、白黒ビデオカメラを用いた装置では、どちらの実験
動物の行動軌跡かを判断するのが困難であった。この発
明は、上述した欠点をなくした、実験動物の多目的の行
動自動解析のための装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、所定の実験
フィールド内に放った実験動物の自発運動量、迷路学
習、記憶試験等の多目的の行動自動解析のための装置で
あって、各種実験フィールドと、該各種実験フィールド
の上方に設置された実験動物の行動を撮影するカラービ
デオカメラ部と、該カラービデオカメラ部からの映像信
号より実験動物の位置を追跡するカラートラッカー部
と、ビデオモニター部と、制御解析用コンピュータと、
専用ソフトウエアとを備えている。各種実験フィルドに
は（１）円形２５区画オープンフィールド（２）角形オ
ープンフィールド（３）５単位マルチプルＴ型水迷路
（４）８方向放射迷路（５）モーリス水迷路（６）十字
迷路（７）ホールボード等がある。

【０００５】

【作用】上記装置により、前記各種実験フィールドの中
の実験動物の行動を、カラービデオカメラで撮影し、そ
の情報量の多い映像信号から、実験動物の運動量や、迷
路学習、記憶試験等の行動軌跡の解析を自動的に行い、
客観的に確度の高い行動解析をすることができる。カラ
ービデオカメラで、実験動物の頭部等に染められた小さ
なカラーマークを映像信号としてデータ処理するので、
水迷路実験における水面からの反射光も障害にならない
し、また、複数の実験動物の行動軌跡を観察するとき、
実験動物ごとに色分けされたマークを用いることで、各
実験動物の行動軌跡をはっきりと認識することができ
る。また、専用ソフトウエアを用いれば、実験動物の運
動量や、迷路学習、記憶試験等の種々の行動解析が行え
る。

【０００６】

【実施例】本発明の具体的一実施例を図面により説明す
る。［図１］は、本発明の一実施例を示す構成図であ
る。１はパーソナルコンピューターで、キーボード２、
入力マウス３からの入力やオンラインで接続された他の
信号発生装置からの情報信号入力を演算処理する。４は
カラーモニターテレビ、５はカラートラッカー、６はビ
デオテープレコーダで、テーブル８の上にセットされて
いる。７は専用ソフトウエアのフロッピーディスクであ
る。テーブル８の一端には、ポール１０が、固定クラン
プ１０−１、固定ネジ１０−２で固定されている。ポー
ル１０にはビデオカメラ支持体１１が回転自在に、ま
た、上下にスライド自在に嵌め込まれている。１２はビ
デオカメラ支持体固定レバーである。ビデオカメラ支持
体１１には伸縮アーム１１−１、１１−２が設けられ、
先端にカラービデオカメラ９が取り付けられ、ビデオカ
メラ固定レバー１３で固定されている。９−１はレンズ
枠を示す。１４は実験動物を入れる円形オープンフィー
ルドである。１４の円形オープンフィールドの中には実
験動物１５が入れられている。実験動物１５の頭部に
は、赤、黄、青等のカラーマーク１６が染められるてい
る。１４の円形オープンフィールドの代わりに種々の実
験フィールドが設置される。

【０００７】このように構成された本発明、実験動物の
運動自動解析装置の機能について説明する。実験フィー
ルド内のあらかじめカラーマーク１６された実験動物１
５を、真上からカラービデオカメラ９により撮影する。
カラートラッカー５は、その映像信号から設定された色
の部分だけを抽出し、その重心位置を０．１秒毎に演算
し座標データをＲＣ−２３２Ｃ規格準拠のインターフェ
ースによりパーソナルコンピュータ１に送信する。パー
ソナルコンピュータ１でリアルタイムで座標データを解
析することにより、行動軌跡、移動距難、その他各種の
データを得ることができる。カラートラッカ−５にはＶ
ＴＲ用の入出力端子及び入力切り替えスイッチが装備さ
れ、ビデオテープレコーダ６が連結されている。該ビデ
オテープレコーダ６で実験中の映像を録画し、あとで再
生解析をすることができる。専用ソフトウエアのフロッ
ピーディスク７には（１）円形２５区画オープンフィー
ルド（２）角形オープンフィールド（３）５単位マルチ
プルＴ形水迷路、（４）８方向放射状迷路（５）モーリ
ス水迷路（６）十字迷路（７）ホールボード等の豊富な
ソフトウエアが用意されている。実験終了後は、ポール
１０の外周に沿ってビデオカメラ支持体１１を内側に回
転収納することができる。（図２）は本発明の他の実施
例で構成斜視図を示す。（図１）のカラービデオカメラ
部と実験フィールド部を環境箱一体型にしたものであ
る。（図３）は、カラービデオカメラ付き環境箱の斜視
図である。環境箱１９は木製で、扉１７が開閉できるよ
う取り付けられている。内側上部には照明ランプ１８が
設けられている。底部には実験フィールドが配置され
る。環境箱１９の上面中央部にはカラービデオカメラ９
を固定するための固定具１９−１が設けてある。カラー
ビデオカメラ９のレンズ枠９−１を挿入して、締め付け
ネジ１９−２で固定される。環境箱１９の高さは、カラ
ービデオカメラ９で実験フィールド全体を視野に入れる
のに十分な高さに設定されている。環境箱１９の中は、
実験目的に合った照明条件、温度条件、湿度条件を保つ
ことによって、より確度の高い実験データを得ることが
できる。

【０００８】（図４）は円形オープンフィールド１４の
斜視図を示す。中に実験動物１５が入れられ、カラーマ
ーク１６が頭部に染められている。円形オープンフィー
ルド１４を用いれば、正方形のフィールドを用いたとき
のように習性により実験動物が隅に潜むといったことが
なく、より自然な行動を調べることができる。（図５）
は、角形オープンフィールド２０の斜視図を示す。（図
６）は８方向放射状迷路２１の斜視図を示す。２２は餌
を示す。（図７）は（図６）の平面図を示す。２３は実
験動物１５の行動軌跡を示す。この８方向放射状迷路実
験では、中央のホームポジションに置かれた実験動物が
８方向放射状迷路の先端に置かれた餌２２をどのように
食べるかを調べる実験フィールドである。この時の計測
項目は、行動時間、行動距離、平均行動速度、初期反応
潜時、正選択／誤選択回数、区画別滞留時間、餌獲得順
位、餌獲得率等が計測される。ここで、正選択とは、一
度も進入していないアームに進入した回数のことであ
る。誤選択とは、餌の置いてないアームに進入した回数
のことである。餌獲得率とは、最初の８回までに一度も
進入していないアームに進入し、かつ、餌を獲得した回
数のことである。（図８）は５単位マルチプルＴ型水迷
路２４の斜視図を示す。（図９）は（図８）の平面図を
示す。２５は実験動物１５の行動軌跡を示す。この５単
位マルチプルＴ型水迷路実験では、迷路水槽のスタート
の位置よりゴール位置までの実験動物の遊泳行動を調べ
る実験フィールドである。この時の計測項目は、遊泳時
間、遊泳距離、平均遊泳速度、選択エラー、ゾーン内エ
ラー、バッキングエラー、ゴール到達時間、ゴール到達
判定、Ｔゾーン選択順位等が計測される。ここで、選択
エラーとは、誤ってコース外のＴゾーンに進入した回数
ゾーン内エラーとは、Ｔゾーン内での突き当たりから両
方向への進入した回数。バッキングエラーとは、コース
内での方向変換回数のことである。（図１０）は十字迷
路２６の斜視図を示す。２６−１は脚、２６−２は壁、
２６−３は十字床である。この十字迷路実験は、床面を
高く、壁のある区画と、ない区画を交差させて設定し、
そこにおかれた実験動物の行動を観察するものであるこ
の実験での測定項目には次のものがある。 （１）滞留時間：ニュートラルゾーン、壁有区画、壁無
区画、の各々の滞留時間 （２）進入回数：ニュートラルゾーン、壁有区画、壁無
区画、の各々の進入回数 （３）初期反応潜時：実験開始から何れかの各区画へ進
入するまでの時間 （４）行動時間：行動判定距離により、行動したとみな
す時間 （５）行動距離：行動判定距離により、行動したとみな
す移動距離 （６）平均行動速度：行動の平均速度 （７）情動行動：排糞、排尿、身繕い、洗顔、立ち上が
り、に加え環境設定で追加登録されたその他の実験動物
の情動行動、動作の回数のカウント。

【発明の効果】本発明、実験動物の行動自動解析装置を
用いれば、次の効果が得られる。 （１）カラービデオカメラ９を備えているので、色情報
を計測情報としているので、水面からの反射光等の障害
を防止することができる。また、実験フィールドの中の
複数の動物の行動を調べる時、各動物の頭部に赤、黄、
青等のカラーマーク１６を染めているので、各実験動物
１５それぞれの運動軌跡を判別できる （２）各種実験フィールドを備えていて、専用ソフトウ
エアの、メニューより、容易に、各種の行動解析を行う
ことができる。 （３）（図２）（図３）に示すように、実験動物１５を
環境箱１６の中で、行動観察できるので、温度、明る
さ、湿度、防音等の環境を整えることができるのでより
確度の高い行動解析をすることができる。 （４）パーソナルコンピュータ、ＶＴＲ、カラーモニタ
ーは汎用品である。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】は本発明の他の一実施例を示す構成図である。

【図３】はカラービデオカメラ付き環境箱の斜視図であ
る。

【図４】は円形オープンフィールド１４の斜視図を示
す。

【図５】は角形オープンフィールド２０の斜視図を示
す。

【図６】は８方向放射状迷路２１の斜視図を示す。

【図７】は（図６）の平面図を示す。。

【図８】は５単位マルチプルＴ型水迷路２４の斜視図を
示す。

【図９】は（図８）の平面図を示す。

【図１０】は十字迷路２６の斜視図を示す。

【符号の説明】

１＝パーソナルコンピュータ ２＝キーボード
３＝入力マウス、４＝カラーモニターテレビ ５
＝カラートラッカー ６＝ビデオテープレコーダ ７＝専用ソフトウエアのフロップィーディスク ８
＝テーブル ９＝カラービデオカメラ １０＝ポール １１
＝ビデオカメラ支持体 １２＝ビデオカメラ支持体固定レバー １３＝ビデオカ
メラ固定レバー １４＝円形オープンフィールド １５＝実験動物
１６＝カラ＝マーク １７＝扉 １８＝照明ランプ１９＝環境箱 ２０＝
角形オーブンフィールド ２１＝８方向放射状迷路 ２２：餌 ２３＝
動物の行動軌跡 ２４＝５単位マルチプルＴ型水迷路 ２５＝
動物の行動軌跡 ２６＝十字迷路 ２６−１＝脚 ２６−２＝壁
２６−３＝十字床

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の領域内に放った実験動物の自発運動
   量、迷路学習、記憶試験等の多目的の行動自動解析のた
   めの装置であって、各種実験フィールドと該各種実験フ
   ィールドの上方に設置された、実験動物の行動を撮影す
   るカラービデオカメラ部と、該カラービデオカメラ部か
   らの映像信号より実験動物の位置を追跡するカラートラ
   ッカー部と、ビデオモニター部と、制御解析用コンピュ
   ータと専用ソフトウエアとからなる実験動物の行動自動
   解析装置。