AI-Bezmarkerowy system analizy behawioralnej NHP 3D|Prisys Biotech

Naczelne-niebędące ludźmi (NHP) są niezbędnymi modelami do badania wyższych funkcji mózgu i zaburzeń neurologicznych ze względu na ich podobieństwo neuroanatomiczne i poznawcze do ludzi. Jednakże nieinwazyjne uchwycenie i określenie ilościowe ich naturalnego zachowania- pozostaje poważnym wyzwaniem.

TheSystem analizy behawioralnej NHP nowej-generacjifirmy Prisys Biotech integruje technologie widzenia komputerowego, głębokiego uczenia się i rekonstrukcji 3D. Ta zbieżność umożliwia zautomatyzowaną, szczegółową i wielowymiarową-analizę zachowań zwierząt, wyznaczając przejście od opisu jakościowego do precyzyjnej analizy ilościowej w badaniach przedklinicznych.

Nasz system opiera się na trzech filarach technologicznych mających na celu maksymalizację integralności danych i dobrostanu zwierząt.

1. Projektowanie bez znaczników: priorytetowe traktowanie naturalnego zachowania i dobrostanu

• Zasada technologiczna:System eliminuje potrzebę stosowania odblaskowych znaczników lub czujników do noszenia. Wykorzystując strumienie wideo o wysokiej-rozdzielczości, zaawansowane algorytmy głębokiego uczenia się wykrywają i śledzą kluczowe punkty anatomiczne bezpośrednio na podstawie surowego materiału filmowego w czasie-rzeczywistym.
• Wartość naukowa:Usuwając markery fizyczne, eliminujemy potencjalny dyskomfort, zahamowanie behawioralne lub ryzyko odklejenia się markera. Zapewnia to zwierzętom pozostanie w stanie naturalnym, znacznie zwiększając ważność ekologiczną danych i przestrzegając najwyższych standardów etyki i dobrostanu zwierząt.

2. Zsynchronizowane śledzenie 3D z wieloma-widokami: poza płaszczyzną 2D

• Zasada technologiczna:Wdrażamy wiele zsynchronizowanych kamer o dużej-liczbie klatek-, aby uchwycić zachowanie pod różnymi kątami. Algorytmy geometrii i rekonstrukcji z wieloma widokami łączą te dane wejściowe 2D, aby wygenerować-w czasie rzeczywistym trójwymiarowe struktury szkieletowe i trajektorie przestrzenne.
• Wartość naukowa:Badacze uzyskują dostęp do pełnej przestrzennej rekonstrukcji zachowań. Oprócz prostych map cieplnych 2D system określa ilościowo złożone parametry kinematyczne, takie jak kąty w stawach (np. zgięcie kolana), trajektorie kończyn i dynamika postawy. Ta głębokość danych ma kluczowe znaczenie dla analizy nieprawidłowości chodu, koordynacji ruchowej i umiejętności motorycznych z precyzją nieosiągalną tradycyjnymi metodami.

3. Rozpoznawanie oparte na głębokim uczeniu się-: od kinematyki do semantyki

• Zasada technologiczna:Nasze głębokie sieci neuronowe, wytrenowane na obszernych zbiorach danych zawierających filmy behawioralne z adnotacjami, wykraczają poza śledzenie szkieletu i automatycznie klasyfikują dyskretne zdarzenia behawioralne (np. chodzenie, wspinanie się, chwytanie, pielęgnacja). System rejestruje sekwencję czasową, częstotliwość i czas trwania tych zdarzeń.
• Wartość naukowa:Przekształca to surowe dane kinematyczne w biologicznie znaczące spostrzeżenia behawioralne. Pozwala na automatyczne generowanie „etogramów” i analizę czasowych wzorców zachowań. Ewoluujące algorytmy sztucznej inteligencji systemu zapewniają ciągłą poprawę dokładności rozpoznawania, umożliwiając wykrywanie subtelnych zmian fenotypowych wynikających z postępu choroby lub interwencji farmakologicznej.

System ten jest obecnie wdrażany do oceny skuteczności w różnych kontekstach neuronaukowych i modeli chorób:

• Zaburzenia ruchu (Choroba Parkinsona, SCI):Precyzyjna ocena ilościowa parametrów chodu (długość kroku, rytm, symetria), amplitudy drżenia, bradykinezji i stabilności postawy zapewnia obiektywne biologiczne punkty końcowe do oceny środków neuroprotekcyjnych lub terapii komórkowych.
• Badania bólu i analgezja:Obiektywna identyfikacja spontanicznych zachowań-związanych z bólem-takich jak zwijanie się, ochrona,-unikanie przenoszenia ciężaru i-drapanie specyficzne dla danego miejsca-w połączeniu z trójwymiarową analizą ruchu w celu oceny wpływu bólu na ogólną aktywność i mobilność.

Modele neuropsychiatryczne:

• Niepokój/strach:Analiza eksploracji w testach-w otwartym terenie, czas trwania zamrożenia i zachowania-w ramach oceny ryzyka.
• Motywacja/Anhedonia:Kwantyfikacja zachowań związanych z podejściem do nagród (jedzenie, interakcje społeczne), nakładów na wysiłek i szybkości reakcji.
• Choroby autoimmunologiczne (np.Reumatoidalne zapalenie stawów):Oprócz zapalenia stawów system ustanawia „etogram zachowań związanych z chorobą”, analizujący kompensacyjne funkcje motoryczne i zmiany w zachowaniu spowodowane bólem, oferując nowy wymiar oceny poprawy-jakości-życia.

Elastyczna architektura platformy obsługuje aplikacje wykraczające daleko poza obecne modele standardowe:

• Neuronauka społeczna:Śledzenie-odległości między obiektami, orientacji i wzorców interakcji w konfiguracjach obejmujących wiele-zwierząt w celu badania mechanizmów neuronalnych hierarchii społecznej, agresji i-zachowań prospołecznych.
• Sen i rytmy dobowe:drobnoziarnista-analiza architektury snu i czuwania, kluczowa w badaniu zaburzeń rytmu dobowego i problemów ze snem w chorobach neurodegeneracyjnych.
• Precyzyjne sterowanie silnikiem:Wysoce-precyzyjne śledzenie ruchów palców i manipulacji obiektami zapewnia wgląd w badania nad korową kontrolą motoryczną, badania nad interfejsem mózg-komputer (BCI) i strategie rehabilitacyjne.
• Wielo-modalna fuzja danych:Bardzo{{0}precyzyjne znaczniki czasu systemu umożliwiają synchronizację-na poziomie milisekund z zapisami EEG, EMG, neuroobrazowaniem i zapisami neuronowymi in vivo. Ta funkcja ułatwia analizę-pętli zamkniętej, bezpośrednio łącząc wyniki behawioralne z podstawową aktywnością obwodów neuronowych.

TheSystem analizy behawioralnej 3D oparty na sztucznej inteligencji i bez znacznikówautorstwa Prisys Biotech stanowi postęp metodologiczny w neurobiologii. Uwalniając badaczy od-pracochłonnego i subiektywnego oceniania, dostarcza obiektywne,-wymiarowe zbiory danych. Dzięki płynnej integracji śledzenia bez markerów i głębokiego uczenia się system ten wypełnia lukę między złożonym zachowaniem NHP a mechanizmami neuronowymi, przyspieszając przekładanie podstawowych odkryć naukowych na skuteczne terapie kliniczne.