SnifferBox: A Real-Time Event-Driven Olfactory Training Automation Platform for Laboratory Rats
Abstract
Behavioral experiments based on olfactory training are widely used in laboratory animal studies. However, many existing systems still rely on manual or semi-automatic procedures, resulting in operator dependency, inconsistent reward timing, and limited experimental repeatability. This study presents SnifferBox, a real-time event-driven olfactory training automation platform developed for laboratory rats. The proposed system integrates sensor-based behavioral detection, automated odor and reward control, behavioral monitoring, and centralized experimental management within a unified embedded automation infrastructure. An event-driven control architecture was implemented to coordinate odor presentation, behavioral triggering, reward activation, timing management, and session logging in a synchronized and repeatable manner. The platform additionally supports configurable experimental parameters and integrated behavioral data acquisition through a centralized user interface. To reduce residual odor contamination between experimental sessions, a manual airflow-based purging procedure was incorporated into the operational workflow. Preliminary experimental observations demonstrated stable automated operation, synchronized reward coordination, reliable behavioral event acquisition, and reduced operator dependency during repetitive training sessions. Long-term daily operation further indicated stable workflow continuity and consistent automated behavioral coordination under routine laboratory conditions. The obtained results demonstrate that the proposed platform provides a scalable and repeatable infrastructure for automated olfactory behavioral experimentation and highlights the applicability of embedded real-time event-driven automation systems in laboratory animal training applications.
Keywords
Ethical Statement
All experimental procedures involving animals were conducted in accordance with institutional animal welfare guidelines and approved by the Bursa Uludağ University Local Ethics Committee for Animal Experiments (Approval No: 2024-06/03). The study included five female Sprague-Dawley rats and three Wistar Albino rats obtained from the Bursa Uludağ University Laboratory Animal Application and Research Center (BUU-HADYEK). Animals were housed under controlled environmental conditions with a 12-hour light/dark cycle, controlled temperature and humidity, and environmental enrichment support. Prior to experimental operation, animals underwent an adaptation and socialization period. Experimental sessions and feeding procedures were performed according to approved laboratory animal welfare protocols throughout the study.
Thanks
The author would like to sincerely thank the PhD students of the Department of Physiology, Faculty of Veterinary Medicine, Bursa Uludağ University, for their valuable support during the experimental studies.
SnifferBox: Laboratuvar Sıçanları İçin Gerçek Zamanlı Olay Güdümlü Koku Eğitimi Otomasyon Platformu
Abstract
Koku temelli davranış deneyleri, laboratuvar hayvanı çalışmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak mevcut sistemlerin önemli bir bölümü hâlâ manuel veya yarı otomatik prosedürlere dayanmaktadır. Bu durum, operatör bağımlılığına, ödül zamanlamasında tutarsızlıklara ve deneysel tekrar edilebilirliğin sınırlanmasına neden olmaktadır. Bu çalışmada, laboratuvar sıçanları için geliştirilen gerçek zamanlı olay güdümlü bir koku eğitimi otomasyon platformu olan SnifferBox sunulmuştur. Önerilen sistem; sensör tabanlı davranış algılama, otomatik koku ve ödül kontrolü, davranış izleme altyapısı ve merkezi deney yönetimini birleşik bir gömülü otomasyon altyapısı içerisinde bütünleştirmektedir. Olay güdümlü bir kontrol mimarisi; koku sunumu, davranış tetikleme, ödül aktivasyonu, zaman yönetimi ve oturum kayıt süreçlerini senkronize ve tekrar edilebilir biçimde koordine edecek şekilde gerçekleştirilmiştir. Platform ayrıca merkezi bir kullanıcı arayüzü üzerinden yapılandırılabilir deney parametreleri ve bütünleşik davranışsal veri toplama desteği sunmaktadır. Deney oturumları arasındaki kalıntı koku kontaminasyonunu azaltmak amacıyla, operasyonel iş akışına manuel hava akışı tabanlı bir purge prosedürü entegre edilmiştir. Ön deneysel gözlemler, sistemin kararlı otomatik çalışma, senkronize ödül koordinasyonu, güvenilir davranışsal olay kaydı ve tekrarlayan eğitim oturumları sırasında azalan operatör bağımlılığı sağladığını göstermiştir. Uzun dönemli günlük kullanım gözlemleri ise rutin laboratuvar koşulları altında kararlı iş akışı sürekliliği ve tutarlı otomatik davranış koordinasyonu sağlandığını ortaya koymuştur. Elde edilen sonuçlar, önerilen platformun otomatik koku temelli davranış deneyleri için ölçeklenebilir ve tekrar edilebilir bir altyapı sunduğunu ve gömülü gerçek zamanlı olay güdümlü otomasyon sistemlerinin laboratuvar hayvanı eğitim uygulamalarındaki uygulanabilirliğini ortaya koyduğunu göstermektedir.
Keywords
Ethical Statement
Hayvanları içeren tüm deneysel prosedürler, kurumsal hayvan refahı yönergelerine uygun olarak gerçekleştirilmiş ve Bursa Uludağ Üniversitesi Hayvan Deneyleri Yerel Etik Kurulu tarafından onaylanmıştır (Onay No: 2024-06/03). Çalışmada, Bursa Uludağ Üniversitesi Deney Hayvanları Uygulama ve Araştırma Merkezi’nden (BUU-HADYEK) temin edilen beş adet dişi Sprague-Dawley sıçanı ile üç adet Wistar Albino sıçanı kullanılmıştır. Hayvanlar; 12 saat aydınlık/12 saat karanlık döngüsü, kontrollü sıcaklık ve nem koşulları ile çevresel zenginleştirme desteği sağlanan kontrollü ortamlarda barındırılmıştır. Deneysel çalışmalardan önce hayvanlara adaptasyon ve sosyalleşme süreci uygulanmıştır. Tüm deney oturumları ve besleme prosedürleri, çalışma süresince onaylı laboratuvar hayvanı refahı protokollerine uygun şekilde yürütülmüştür.
Thanks
Yazar, deneysel çalışmalar süresince sağladıkları değerli desteklerinden dolayı Bursa Uludağ Üniversitesi Veteriner Fakültesi Fizyoloji Anabilim Dalı doktora öğrencilerine içten teşekkürlerini sunar.
