Trong nghiên cứu tiền lâm sàng, việc quan sát hành vi-của loài linh trưởng (NHP) không phải con người cung cấp dữ liệu quan trọng cho khoa học thần kinh và phát triển thuốc. Các phương pháp theo dõi hành vi truyền thống yêu cầu các điểm đánh dấu vật lý gắn liền với động vật. Những dấu hiệu này có thể ảnh hưởng đến hành vi tự nhiên, gây căng thẳng và thay đổi mô hình chuyển động.
cácHệ thống phân tích hành vi NHP (NBAS) dựa trên AI{0}}, còn được gọi là BehaviorAtlas, được phát triển bởiCông nghệ sinh học Prisys. Hệ thống này sử dụng tính năng theo dõi không cần đánh dấu, camera nhiều{1}}chế độ xem và thuật toán học sâu để ghi lại và phân tích hành vi của loài linh trưởng.
Công nghệ không cần đánh dấu để quan sát NHP
NBAS sử dụng công nghệ không có điểm đánh dấu để ghi lại tư thế 3D của các loài linh trưởng không phải con người. Hệ thống không yêu cầu đánh dấu vật lý trên động vật. Điều này làm giảm sự khó chịu và giữ cho quá trình thử nghiệm ít xâm lấn hơn.
Các nhà nghiên cứu có thể quan sát các chuyển động tự nhiên mà không bị can thiệp. Điều này giúp duy trì hành vi bình thường và cải thiện độ tin cậy của dữ liệu hành vi. Cách tiếp cận này cũng hỗ trợ các tiêu chuẩn đạo đức trong nghiên cứu động vật.
Đồng bộ hóa nhiều{0}}Chế độ xem để ghi lại chuyển động
NBAS ghi lại hành vi bằng hệ thống nhiều camera. Hệ thống sử dụng bốn-máy ảnh tốc độ cao trở lên được thiết kế để ghi 3D. Các camera được đặt ở các góc khác nhau và ghi lại cùng một lúc.
Hệ thống đồng bộ tọa độ không gian và thời gian ghi của tất cả các camera. Thiết lập này giúp giảm hiện tượng che khuất hình ảnh và lỗi phối cảnh, đồng thời cho phép tái tạo chính xác chuyển động trong không gian ba{1}}chiều. Hệ thống có thể theo dõi chuyển động với độ chính xác đến từng milimet.
Học sâu và tái tạo bộ xương 3D
NBAS xử lý dữ liệu video bằng thuật toán học sâu. Hệ thống phát hiện đường nét, tư thế cơ thể và khớp chân tay của động vật từ các bản ghi video. Các thuật toán hoạt động trong các điều kiện ánh sáng khác nhau và duy trì hiệu suất phát hiện ổn định.
Phần mềm tái tạo lại mô hình bộ xương 3D của động vật. Nó theo dõi hơn 21 điểm chính trên cơ thể và ghi lại vị trí của chúng trong quá trình di chuyển.
Sau đó, hệ thống sẽ tự động phân tích chuỗi hành vi. Nó chia chuyển động liên tục thành các phân đoạn hành vi và ước tính trạng thái hành vi với độ phân giải thời gian cấp hai. Phân tích tự động này giúp giảm công việc thủ công và giảm nguy cơ lỗi của con người trong quá trình trích xuất dữ liệu.
Ứng dụng trong khoa học thần kinh và phát triển thuốc
NBAS cung cấp các phép đo hành vi khách quan cho nghiên cứu khoa học thần kinh. Hệ thống này được sử dụng để phân tích các mô hình hành vi trong một số mô hình bệnh thần kinh, bao gồm:
- Mô hình bệnh Parkinson
- Mô hình đau đớn
- Mô hình đột quỵ tắc động mạch não giữa (MCAO)
- Mô hình động kinh
Hệ thống này cũng hỗ trợ các nghiên cứu phát triển thuốc. Các nhà nghiên cứu có thể đo chuyển động của khớp và kiểu chuyển động của cơ thể trong quá trình nghiên cứu điều trị. Những phép đo này giúp đánh giá tác động hành vi của các can thiệp dược lý.
Dữ liệu được thu thập cung cấp bằng chứng định lượng hỗ trợ đánh giá tiền lâm sàng và thiết kế nghiên cứu lâm sàng sau này. Thông qua hệ thống này,Công nghệ sinh học Prisyscung cấp các công cụ tự động để phân tích hành vi động vật trong nghiên cứu tịnh tiến.
