Su labirenti deneylerinde hayvanların hareketlerini tespit eden, aktivitesini izleyen ve analiz eden video izleme yazılımının tasarlanması
Designing video tracking software for detecting and analyzing animal movements in water maze experiments
Yazar: GÜLŞAH KARAKUŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ VEYSEL GÖKHAN BÖCEKÇİ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ EYÜP EMRE ÜLKÜ
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Morris Su Tankı (MST), Morris tarafından 1981 ve 1984 yıllarında geliştirilen, kemirgenlerde mekânsal öğrenme ve hafızayı incelemek amacıyla kullanılan bir davranış testidir. Bu test, belirli özelliklere sahip su dolu geniş bir tank ve içine yerleştirilmiş sabit bir platformdan oluşur. Hayvanlar platformun konumunu hareketleri ve çevresel ipuçlarına dayanarak keşfederler. MST testinde, fareler veya sıçanlar gizli ya da görünen platformu bularak sudan kaçmayı öğrenirler. Öğrenmeyi veya MST performansını; tankın özellikleri, eğitim yöntemleri, suyun sıcaklığı ve saflığı, hayvanların cinsiyeti, ırkı ve beslenme durumu gibi pek çok değişken etkiler. Deneyler sırasında hayvanların tank içindeki hareketleri kamera ile kaydedilir. Bu sayede doğrudan gözlem sırasında kaçırılabilecek davranışsal detaylar yakalanabilir. Bu çalışmada, MST testinden elde edilen video kayıtları Python yazılımı kullanılarak analiz edilmiştir. Analizin ilk adımında, tankın konumu bir eşikleme algoritması ile belirlenir ve çizdirilir. Fare, tank içindeki hareketleri süresince sürekli izlenir. Daha sonra, fare tank içinde segmentlenir ve her video karesi için fare konumu belirlenir. Fare hareketlerini daha ayrıntılı incelemek için tank dört bölgeye ayrılır. Her bölgedeki fare hareketleri ve geçirdiği süre kaydedilir ve farenin geçtiği yol çizdirilir. Bu bölgelerdeki bilgilere bakılarak, hangi bölgede daha fazla zaman geçirdiği, yol aldığı, hızının durumu gibi incelemelerle fare hareketleri analiz edilir. Bölgelere ayrılan tank, fare davranışlarının detaylı bir şekilde incelenmesini sağlar. Farenin tank içindeki hareketleri, oluşturulan bölgelerde geçirdiği süreler ve yörüngesi detaylı bir şekilde incelenmiştir. Bu analizler, kemirgenlerde mekânsal öğrenme ve hafızanın değerlendirilmesine yönelik önemli bilgiler sunar. Bootstrap yazılımı ile oluşturulmuş arayüz kullanılarak resim, video analizi ve tablo çıktı görünümlerine internet üzerinden erişilebilir.

Abstract:
Morris Water Tank (MST) is a behavioral test developed by Morris between 1981 and 1984 and used to examine spatial learning and memory in rodents. This test consists of a large tank filled with water of certain specifications and a fixed platform placed inside it. Animals discover the position of the platform based on their movements and environmental cues. In the MST test, mice or rats learn to escape from water by finding a hidden or visible platform. Learning or MST performance; Many variables affect it, such as the characteristics of the tank, training methods, temperature and purity of the water, gender, breed and nutritional status of the animals. During the experiments, the movements of the animals in the tank are recorded with a camera. In this way, behavioral details that may be missed during direct observation can be captured. In this study, video recordings obtained from the MST test were analyzed using Python software. In the first step of the analysis, the position of the tank is determined and plotted by a thresholding algorithm. The mouse is constantly monitored throughout its movements in the tank. Next, the mouse is segmented within the tank and the mouse position is determined for each video frame. To study mouse movements in more detail, the tank is divided into four zones. Mouse movements and time spent in each region are recorded and the path the mouse passes is plotted. By looking at the information in these regions, mouse movements are analyzed by examining in which region it spends more time, where it travels, and its speed. The tank, divided into zones, allows mouse behavior to be examined in detail. The mouse's movements in the tank, the time it spent in the created areas and its trajectory were examined in detail. These analyzes provide important information for the assessment of spatial learning and memory in rodents. Image, video analysis and tabular output views can be accessed over the internet using the interface created with Bootstrap software.