Система анализа поведения животных VisuTrack

VisuTrackСистема анализа поведения животных

- Новое поколение технологий распознавания поведения

Представление информации

I. Введение в систему

Система анализа поведения животных VisuTrackИспользуется для автоматического отслеживания и анализа движения, активности и поведения животных, а также для обеспечения переменных, таких как скорость движения, расстояние, региональная активность и т. Д. VisuTrack не только использует технологию разделения частей тела животного, строго различая центр профиля тела животного, кончик носа и хвостовой корень животного, но и использует технологию отслеживания распознавания изображений AI, которая действительно реализует интеллектуальное отслеживание всего движения в один клик, изучая и моделируя оригинальное видео экспериментов с поведением животных в больших количествах.

VisuTrack - это не только программное обеспечение для отслеживания, но и платформа для автоматизации экспериментальных исследований, повышения эффективности и уменьшения человеческих ошибок. В качестве платформы VisuTrack может не только создавать сложные решения для управления внешними устройствами, такими как люминесцентные лампы, динамики, электрошок для ног и распределители пищевых частиц, но и синхронизировать данные с электрофизиологией третьих сторон, фотогенетикой, сигналами ионов кальция и т. Д., Предоставляя идеальную специализированную экспериментальную платформу для исследователей.

II. Состав модулей системы

VisuTrack включает в себя несколько основных функциональных модулей:

• Базовый модуль (Basic module)

• Модуль управления выходом (I / O Module)

• Модуль плагина (Plug - in module)

• Модуль GLP (GLP module)

• Модуль сложного тонкого поведения

VisuTrack - это система, которая использует технологии распознавания поведения третьего поколения. Может быть адаптирован к потребностям большинства современных поведенческих экспериментов, обеспечивая при этомПараметры для повышения чувствительности и точности обнаружения.

III. Сфера применения программного обеспечения

• Эксперимент по изучению памяти

Водный лабиринт Морриса, лабиринт восьми рук, лабиринт двенадцати рук, лабиринт Y, лабиринт T, лабиринт Барнса, лабиринт шести рук

• Эксперимент с тревогой и депрессией

Высокий крестовый лабиринт, открытый эксперимент, спонтанная деятельность, O лабиринт, открытый темный ящик (черно - белый ящик), принудительное плавание, подвесной хвост

• Исследование поведенческих экспериментов

Новые эксперименты по распознаванию объектов, эксперименты с животными, эксперименты с дырками, эксперименты с отверстиями

• Эксперименты с наркоманией

Условное расположение Предпочтение (CPP), условное расположение отвращение (CPA)

• Эксперимент с внешним управлением

Условная световая стимуляция, акустическая стимуляция, электрическая стимуляция, фотогенетика, электрофизиологическая синхронизация, обеспечивающая интерфейс TTL, более подходит для экспериментов по предотвращению темноты, экспериментов с трамплином, экспериментов по лишению сна, экспериментов по обучению беспомощности, экспериментов с электрошоком питьевой воды, экспериментов со страхом сцены и так далее

IV. Технические характеристики

4.1 Алгоритмы распознавания поведения нового поколения

Система имеет множество функций * для обнаружения животных и методов обнаружения для устранения шума, может справляться с поведенческими экспериментами почти во всех сложных экспериментальных средах, поддерживая размер животного Animal Size, цвет животного Animal Color и разницу фона (черный - белый, белый - черный, пестрый - изменяющийся фон и т. Д.), а также автоматические пороги, ручные пороги, сложные пороги (как белые, так и черные), пороги направления головы и так далее:

• Интеллектуальная идентификация ИИ для начинающих экспериментаторов, способная быстро, точно и автоматически идентифицировать лабораторных животных

• Метод серого, подходящий для экспериментов со стабильным освещением, фоном экспериментальной среды и очевидной хроматизацией у обнаруженных животных

• Метод статического фона, подходящий для экспериментов с неравномерным фоном в экспериментальной среде, неизвестным светом и темнотой, но относительно фиксированным фоном

• Динамический фоновый метод, подходящий для экспериментов с неравномерным фоном в экспериментальной среде, неизвестным светом и темнотой и слабым изменением фона

• Метод фона Гаусса, подходящий для экспериментов со сложным фоном окружающей среды, слабым светом и меньшими различиями в цвете животных и фоне

4.2 Многопозиционная технология распознавания точек

Программное обеспечение проводит глобальный анализ форм животных, чтобы обнаружить четыре характерные точки: кончик носа (Nose position), центр переднего тела (Forebody Center), центр тела (Animal Center) и хвостовой корень (Tail Base position), и, соответственно, проанализировать поведение животных.

Используя несколько точечных модулей тела животного, программное обеспечение может распознавать кончики носа и хвостовые корни животного, и близость носа животного к объекту или направление головы животного являются очень полезными параметрами при изучении памяти крысы или мыши. Направление головы в область идеально подходит для экспериментов по распознаванию новых объектов, то есть для изучения интереса животных к внутренним или внешним объектам в зоне наблюдения. Исследование новых объектов обычно определяется как деятельность вокруг головы животного в определенном радиусе объекта. Переменная « голова к области» анализирует угол, в котором голова крысы или мыши направляется к точке интереса.

Программное обеспечение также может использовать многоточечное обнаружение тела для более точного анализа передних конечностей, которые попадают в лабиринт или другие области, и определить, какие точки тела должны входить в передние конечности, чтобы включить их в индикатор. Эта функция также является отличным дополнением к экспериментальным исследованиям социального взаимодействия.

4.3 Сложные и тонкие поведенческие тесты

Система может полностью автоматически анализировать тонкое поведение большего количества экспериментальных животных, таких как ползание / статическое / микродвижение на месте, маятник / отбрасывание головы, стрижка волос, вращение, стоя, ходьба в стороне, обнюхивание, удлинение, искривление тела и т. Д., И может генерировать своевременную последовательность карт поведения животных в соответствующий период времени; Эта автоматизация модуля повышает объективность и эффективность исследований, поскольку она имеет больше преимуществ, чем наблюдение человеческого глаза. Система обеспечивает точность, последовательность и преемственность. Он будет оценивать одно и то же поведение каждый раз одинаково. В частности, повышается эффективность долгосрочных наблюдений. Наблюдение за человеческим глазом может быть утомительным, оценка поведения за несколько минут видео может занять несколько часов, в то время как функция тонкого поведенческого плагина может быть автоматически оценена и никогда не разочарует.

4.4 Внешний контроль ввода - вывода и функция запуска

Интегрируя поведение с биологическими сигналами (электроэнцефалограмма, кровяное давление, активность нейронов, ультразвуковое звучание) и экспериментальными стимулами (звук, свет, электрический шок и т. Д.), VisuTrack предлагает синхронный анализ интегрированных схем и модульной записи. Используя функцию интеллектуальных триггерных параметров, можно настроить Event и Action для реализации таких функций, как автоматический старт анализа, стоп - анализ и приостановление анализа и восстановление анализа.

Рисунок I / O box, контроллер ввода - вывода

Экспериментальный пример: эксперименты и аппаратный контроль могут играть большую роль в поведенческих исследованиях с использованием фотогенетических стимулов. Стимулы можно контролировать с помощью экспериментальных и аппаратных модулей управления в зависимости от поведения или времени животных. В то же время можно записывать различные ситуации, возникающие во время эксперимента, поэтому легко проанализировать, какие поведенческие изменения произошли после фотогенетической стимуляции поведения.

4.5 Экспериментальный модуль GLP

Система включает в себя модуль GLP (GLP Module), который реализует права пользователя, распределение пользовательской политики, режим администратора системы с собой, режим просмотра пользователя и режим экспериментатора, соответствующий различным разрешениям на использование программного обеспечения, и может экспортировать таблицу журнала операций, соответствующую требованиям GLP, и таблицу просмотра журнала, а также может проводить эксперименты с « двойной слепотой» поведения животных.

Для школ, чтобы построить платформу лаборатории поведения животных, чтобы облегчить эффективное управление, можно также дополнительно разрешить, в соответствии с лабораторными требованиями, распределение прав экспериментатора на работу с программным обеспечением, для всех участников встроены различные стандартные экспериментальные шаблоны и пользовательские экспериментальные шаблоны.

4.6 Полная функциональность в реальном времени

Программное обеспечение имеет полную функцию в реальном времени, которая может отображать окна плагинов в режиме реального времени для отображения состояния отслеживания животных в режиме реального времени, чтобы определить, точно ли отслеживать; Окно Event, отображающее тонкие поведенческие события в процессе анализа отслеживания животных в режиме реального времени; Окно Result, показывающее результаты измерений показателей в режиме реального времени;

4.7 Экспериментальная повторная проверка

Программное обеспечение обеспечивает функцию повторной проверки, то есть обнаруженные события могут быть автоматически возвращены / воспроизведены видео, соответствующее соответствующему событию, щелчком мыши, чтобы облегчить проверку; Параметры анализа могут быть скорректированы для повторного анализа точек видео / траектории, записанных при анализе в реальном времени, для улучшения результатов анализа без необходимости повторного эксперимента для повторной записи видео / аналитического видео;

4.8 Критерии оценки доступа к регионам

Предлагается множество критериев для определения входа животных в зону: вход в центральную точку, вход в площадь тела и вход в определение точки тела, в то время как можно настроить порог соответствующих критериев суждения, животные находятся в разных экспериментальных контейнерах, нам нужно заменить различные критерии суждения, чтобы обеспечить достоверность и точность эксперимента.

4.9 Синхронный анализ различных типов экспериментов

Одно и то же программное обеспечение может анализировать различные поведенческие эксперименты на животных в режиме онлайн или оффлайн в одно и то же время на одном и том же компьютере, повышая эффективность экспериментов, одновременно повышая надежность, эффективность в реальном времени и синхронизацию оценки эффективности лекарств, а данные после анализа автоматически классифицируются по категориям экспериментов, особенно для создания публичной платформы для поведенческих экспериментов на животных и массовой автономной обработки видео в школах. Как показано на рисунке, водный лабиринт Морриса, лабиринт с восемью руками, лабиринт с высоким крестом и видео экспериментов с открытым полем можно анализировать одновременно в автономном режиме.

V.Функции управления данными

5.1 Статистика экспериментальных показателей

Программное обеспечение VisuTrack поддерживает сегментный поиск данных, кластерную статистику и скрининг траекторий, что позволяет пользователям без использования стороннего программного обеспечения получать * функции обработки статистических данных, вычислять дисперсии и стандартные отклонения выбранных показателей и составлять и экспортировать гистограммы соответствующих показателей.

5.2 Показать траекторию кривой

Программное обеспечение VisuTrack предлагает различные формы визуализации траекторий активности животных: карты траекторий, векторные карты траекторий (поддерживающие многократное неразрушающее усиление / уменьшение), тепловые карты, 3D тепловые карты,Двухмерная карта активности и трехмерная карта активностиА.

VI. Богатые функции модулей (выбор)

Программное обеспечение VisuTrack предлагает широкий спектр плагинных функций, которые облегчают расширение пользовательских персонализированных экспериментальных и тестовых индикаторов, и в настоящее время мы настроили модули модулей, таких как водный лабиринт Морриса, эксперименты с открытым полем, поведение исследования головы и чередующееся поведение, благодаря включению этих плагинов пользователям легче проводить « необычные» поведенческие эксперименты и вычислять параметры поведенческих индикаторов « отличительных».

• Модуль водяного лабиринта Morris

• Модуль альтернативного поведения

• Модуль открытых экспериментов

• Модуль тонкого поведения

• Модуль для исследования поведения головы

• Модуль Лабиринт Барнса

• Модуль Lat лабиринт

• Модуль для экспериментов с принудительным плаванием

• Модуль для экспериментов с подвесным хвостом

6.1 Модуль водяного лабиринта Морриса

Модуль водяного лабиринта Morris позволяет пользователю дополнительно определить параметры соответствующей области поисковой стратегии (линейный поиск, трендовый поиск, пограничный поиск), протестировать более богатые экспериментальные индикаторы водного лабиринта, а также принять пользовательские индикаторы для различных глубин: поворотный поиск, квадратное сближение, сближение расстояний и так далее.

6.2 Модуль исследования поведения головы

Модуль для исследования поведения головы, основанный на трехточечном распознавании базового модуля, вводит более сложные механизмы определения того, эффективно ли голова животного (кончик носа) контактирует с объектом интереса, таким как отклонение головы, эффективное расстояние и т. Д.

6.3 Модули открытых экспериментов

Модуль для экспериментов с открытым полем позволяет пользователям дополнительно оценить поведение животных в коробке с открытым полем, например, количество и класс пролетов, близость к стенке, опорная стойка и неподдерживаемая стойка.

6.4 Модуль лабиринта

Модуль Y - лабиринта может быть расширен, чтобы позволить пользователям обнаружить параметры, связанные с спонтанным чередованием поведения животных в эксперименте Y - лабиринта, такие как количество одноступенчатых циклов на разных руках (SAP), количество циклов на одной руке на голове и хвосте (AAR) и количество циклов на одной руке (SAR).

VII. ОПЕРАТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Мы предоставляем пользователям очень богатый набор параметров для тестирования поведения животных, которые помогают им анализировать различные виды информации о поведении животных. Все контрольные показателиАналитическая область для каждого пользователя.

Обычные показатели: маршрут активности, время пребывания, скорость движения

Экспериментальные индикаторы: инкубационный период по регионам (* время входа), количество заходов, глубина входа, соотношение расстояний

Характерные показатели: время отдыха (покоя), время борьбы, время Freezing, количество Freezing

Показатели исследования: количество контактов в голове, время контакта, инкубационный период контакта, время сближения, большое расстояние

Тонкие поведенческие показатели: количество питьевой воды, количество диет, количество отбрасываний головы, модифицированное поведение, поведение свертывания, поведение обоняния, удлинение, скованность и т.д.

Показатели плагинов: поиск поворота, сближение направления, близость, чередующееся поведение, количество пересечений решетки, уровень пересечения решетки, опорная стойка, стратегия поиска, деятельность вокруг пользовательской области, радиус обоняния и т.д.

VIII. СОСТАВ СИСТЕМЫ

Полная системная схема VisuTrack включает программное обеспечение VisuTrack (выбрано по модулям), модули сбора, экспериментальные приборыА.

Среди них программное обеспечение VisuTrack поддерживает установку систем Win Xp и Win7, системы Win10, модули сбора включают в себя карты сбора USB, камеры, экспериментальные приборы должны быть выбраны в соответствии с направлением темы пользователя, такие как водный лабиринт Морриса, высотный крестовый лабиринт, открытый эксперимент и т. Д.

Программное обеспечение VisuTrack для анализа видео поведения животных

Камера предлагает черно - белую пушку с разрешением 700 линий

Рекомендуется выбрать USB - карту, чтобы программное обеспечение могло быть загружено в ноутбук.

IX. Расширенное обновление программного обеспечения

Shanghai Xinsoft подала заявку на несколько авторских прав на программное обеспечение для программного обеспечения для анализа поведения животных серии « Super» и серии « Track», обладая возможностью непрерывного обновления и обслуживания основных алгоритмов идентификации и последующего программного обеспечения.

VisuTrackБесплатное обновление программного обеспечения в течение 3 лет, без обновления не повлияет на нормальное использование пользователя.

Мы обычно выбираем, чтобы связаться с пользователем около обновления накануне школьных летних каникул (июль) и накануне зимних каникул (декабрь).

10 Типичный клиент

Институт нанотехнологий Академии наук Китая

Военно - медицинская академия

Институт биофизики Академии наук Китая

Институт психологии Академии наук Китая

Институт фармакологии Академии наук Китая

Академия наук о жизни Пекинского университета

Институт наркозависимости медицинского департамента Пекинского университета

Шанхайский транспортный университет

Китайский сельскохозяйственный университет

Шаньдунский университет традиционной китайской медицины

Компания & quot; Новый фармацевтический исследовательский центр & quot;

Шанхайская фармацевтическая компания Green Valley

Юйцзянханьский университет

Университет Юсучжоу

Нанкинский университет

Список пользователей не является исчерпывающим, рейтинг не делится на последовательность.

ХI.Расширение программного обеспечения

Программное обеспечение VisuTrack - это новое поколение системы анализа поведения животных, разработанной Shanghai Xinsoft Information Technology Co., Ltd. и может применяться почти ко всем экспериментальным испытаниям поведения животных. Мы придерживаемся цели « все для эксперимента» и будем, как всегда, вводить больше « черных технологий» в программное обеспечение для анализа поведения. Модули плагинов VisuTrack будут постоянно обновляться, и мы очень надеемся, что сможем удовлетворить экспериментальные потребности большего числа клиентов. В настоящее время, серия программного обеспечения "Track" осваиваетсяПрограммное обеспечение FishTrack для анализа поведения зебрыиПрограммное обеспечение CageTrack для мониторинга повседневного поведения грызуновА.

Чтобы узнать больше об экспериментальных методах и презентациях продуктов, можно добавить следующие микросигналы и публичные консультации: