神经科学技术的最新创新使得实验中曾经无法想象的成为可能。光学成像和高密度电极记录的新方法使研究人员能够同时记录一只动物中的更多神经元，比十年前整个动物组记录的还要多。用于追踪神经回路和扰动特定神经元群体的互补技术也已经出现。相比之下，用于行为实验的实验室设备在此期间基本保持不变。20世纪90年代销售的相同行为控制系统今天仍在销售，只有逐步的改进。它们使用专有硬件和编程语言，使得修改这些系统以与其他类型的数据采集系统接口变得困难，并且在不同实验室之间重现实验设计具有挑战性。为了应对这些问题，研究人员开发了自己的工具，如Bonsai和pyControl，使用现代硬件和编程接口。他们还开发了强大的视频分析程序，包括DeepLabCut和SLEAP，其能力超出了商业供应商。本文基于《The Transmitter》的观点文章，系统解析行为神经科学中开源工具的优势、采用缓慢的原因以及加速采用的解决方案。
一、开源行为工具 vs. 商业行为系统
| 方面 | 商业行为系统 | 开源行为工具 |
|---|---|---|
| 硬件 | 专有硬件 | 现代硬件（如Arduino） |
| 软件 | 专有编程语言 | 现代编程接口（如Python） |
| 可修改性 | 难以修改以与其他系统接口 | 易于根据用户需求修改 |
| 成本 | 昂贵 | 通常更便宜 |
| 功能 | 逐步改进 | 通常更强大（如DeepLabCut超越商业视频分析） |
| 示例 | 20世纪90年代的系统今天仍在销售 | Bonsai、pyControl、DeepLabCut、SLEAP、FED |
二、开源行为工具的优势
| 优势 | 描述 |
|---|---|
| 更实用 | 通常比商业产品功能更多 |
| 更便宜 | 成本显著降低 |
| 灵活性 | 易于根据用户需求修改 |
| 可重复性 | 代码和硬件设计公开共享，便于在不同实验室重现实验设计 |
| 快速访问 | 无需等待商业供应商 |
| 社区共享 | 通过GitHub等网站共享代码和硬件设计 |
三、采用缓慢的原因
| 原因 | 描述 |
|---|---|
| 缺乏意识 | 神经科学社区对开源工具的存在了解不足 |
| 技能要求 | 需要编码和电子学知识 |
| 感知为低成本选项 | 一些人认为开源工具只是低成本的替代品（实际还有许多其他优势） |
| 缺乏文档和技术支持 | 与商业实体相比，文档和全职技术支持不足 |
| 时间压力 | 实验室在紧迫的时间表下工作，设置新研究工具可能耗时过多 |
四、OpenBehavior项目
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| 启动时间 | 2016年 |
| 核心活动 | 收集和共享散布在GitHub、Hackaday等存储库以及方法论文中的方法 |
| 社交媒体 | 在社交媒体上拥有大量追随者 |
| 资金 | 美国国家科学基金会 |
| 培训 | 举办关于Arduino、3D打印等技能的研讨会 |
五、加速采用的解决方案
| 解决方案 | 描述 |
|---|---|
| 技术顾问 | 研究人员可以雇佣技术顾问帮助培训研究团队使用新开发的方法；开发者因其帮助其他用户的时间获得补偿；需要资助者转变（目前，在基金提案中包含外部专业专家有时被视为弱点） |
| 定期技术讨论 | 在线论坛：NeuroMethods Slack群组、TheBehaviourForum.org、OpenBehavior Discord服务器 |
| 在线课程 | 计算机编程、电子学、3D打印等课程可针对神经科学家的特定需求定制；CAJAL高级神经科学培训项目、Neuromatch学院 |
六、开源工具开发者面临的资金挑战
| 挑战 | 描述 |
|---|---|
| 联邦资助重点 | 美国和欧盟的大多数联邦资助来源鼓励创建新研究工具的资助申请，但不支持现有研究工具的开发或维护 |
| 志愿者努力 | 许多成功的项目需要大量的志愿者努力来维护，但并非总是可持续 |
| 需要转变 | 需要为文档编写、用户支持和项目维护提供资金支持 |
七、结论：释放DIY创新的全部潜力
行为神经科学中开源工具的广泛采用需要：
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提高意识：通过OpenBehavior等项目和社区外展
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技能培训：通过研讨会、在线课程和技术顾问
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支持结构：在线论坛用于持续讨论和故障排除
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资金转变：为现有工具的开发/维护提供支持（而不仅仅是新工具创建）
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文化转变：将开源工具视为具有多种优势（灵活性、快速访问、可重复性），而不仅仅是低成本选项
核心信息：
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行为实验室设备与神经科学其他领域的技术创新脱节。
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研究人员开发了开源工具（Bonsai、pyControl、DeepLabCut、SLEAP），但采用缓慢。
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原因：缺乏意识、技能要求、缺乏文档和技术支持、时间压力。
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OpenBehavior项目收集和共享方法，提供培训。
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解决方案：技术顾问、在线论坛、在线课程。
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主要障碍：联邦资助不支持现有工具的维护——需要转变。