Xulq-atvor klinikadan oldingi tadqiqotlarda, xususan, nevrologiya, og'riqni o'rganish va neyrodegenerativ kasalliklarda funktsional yakuniy nuqtadir. Harakat, durust, oyoq-qo'llarni muvofiqlashtirish, spontan faoliyat va o'ziga xos xatti-harakatlarning barchasi kasallikning rivojlanishi va dori ta'siriga qarab o'zgaradi.
Markaziy asab tizimi (CNS) dori rivojlanishibu funktsional o'qishlarga bog'liq. Odam bo'lmagan primatlarda (NHPs) xatti-harakatlarni baholashni yaxshi bajarish qiyin. An'anaviy amaliyot to'g'ridan-to'g'ri kuzatish, qo'lda video ko'rib chiqish va tajribaga asoslangan ballga tayanadi. Ushbu usullar ko'plab tadqiqot dizaynlarining asosi bo'lib qolmoqda va ular sekin, kuzatuvchilar o'rtasidagi o'zgaruvchanlikka moyil va nozik yoki qisqa muddatli hodisalar uchun juda qo'pol.
Sun'iy intellekt (AI) va kompyuterni ko'rish sohasidagi yutuqlar boshqa yo'l ochdi. Sinxronlashtirilgan ko‘p ko‘rinishdagi videoni olish, markersiz 3D pozalarni baholash va avtomatlashtirilgan xatti-harakatlar tahlili endi hayvonlarning tabiiy xatti-harakatlaridan harakat va holatni ajratib oladi.
NHP tadqiqotlari uchun sun'iy intellekt yordamida 3D xulq-atvor fenotiplash an'anaviy klinik kuzatish, farmakokinetik/farmakodinamik (PK/PD) o'lchovlari, tasvirlash va boshqa farmakologik so'nggi nuqtalarga funktsional o'qishni qo'shadi.
Tez javob: AI tomonidan quvvatlanadigan 3D xulq-atvor fenotipi nima?
Sun'iy intellektga asoslangan 3D xulq-atvor fenotiplash uch o'lchovli kosmosda hayvonlarning harakatini qayta tiklash uchun sinxronlashtirilgan ko'p kamerali video va sun'iy intellektga asoslangan pozani baholashdan foydalanadi. U hayvonga jismoniy kuzatuv belgilarini qo'shmasdan harakat kinematikasi, oyoq-qo'llarni muvofiqlashtirish, duruş, yurish va tanlangan xatti-harakatlar modellarini miqdoriy beradi. NHP tadqiqotida yondashuv dori-darmonlarni klinikadan oldingi baholashga ob'ektiv, uzunlamasına funktsional so'nggi nuqtalarni qo'shadi.
Nima uchun odatiy xulq-atvorni baholash cheklovlarga ega
Xulq-atvorni kuzatish uzoq vaqt davomida hayvonlarni o'rganishda nevrologik funktsiyani, kasallik fenotiplarini va dori reaktsiyasini baholash uchun ishlatilgan. Cheklovlar batafsil va takroriy o'lchovlar kerak bo'lganda paydo bo'ladi.
Xulq-atvorni qo'lda baholash oldindan belgilangan kuzatish mezonlariga va o'qitilgan tadqiqotchilar yoki veterinarlarning tajribasiga bog'liq. Kuzatish chastotasi, ballni talqin qilish va individual mulohazalardagi farqlar kuzatuvchilar o'rtasida va o'rganish vaqti nuqtalarida o'zgaruvchanlikni keltirib chiqaradi.
Vaqtinchalik rezolyutsiya ikkinchi cheklovdir. Oldindan belgilangan vaqt oralig'ida olib borilgan kuzatuv qisqa yoki vaqti-vaqti bilan sodir bo'ladigan hodisalarni o'tkazib yuboradi, shuning uchun qisqa tirnalgan epizod, oyoq-qo'l harakatining vaqtinchalik anormalligi yoki o'z-o'zidan paydo bo'ladigan faollikning kichik o'zgarishi kuzatish oynalari orasidan o'tadi.
Ikki o'lchovli video tahlili ko'proq yozadi, lekin kamroq hal qiladi. U umumiy harakat masofasi va umumiy faollik darajasi kabi oddiy parametrlar haqida xabar berishga intiladi va u bir vaqtning o'zida bir nechta tana qismlarini o'z ichiga olgan oyoq-qo'llarning individual traektoriyalarini, uch o'lchovli holat o'zgarishini yoki harakatlarni ajratmaydi.
Markerga asoslangan harakatni suratga olish hayvonning apparati xarajati evaziga yanada boy kinematik ma'lumotga ega bo'ladi. Reflektor markerlar yoki kuzatuv qurilmalari ishlov berishni qo'shadi va ba'zi eksperimental sozlamalarda ular tabiiy harakatga yoki haftalar davomida kuzatuvga xalaqit beradi.
Bu cheklovlar rivojlanishiga turtki berdimarkersiz 3D xulq-atvor tahlili, bu video kuzatishni AI yordamida harakatni qayta qurish bilan birlashtiradi.
AI tomonidan boshqariladigan markersiz 3D xulq-atvor tahlili qanday ishlaydi
3D xulq-atvor fenotiplash ko'p ko'rinishdagi videoni olish, kompyuterni ko'rish, chuqur o'rganishga asoslangan pozani baholash va xatti-harakatlar ma'lumotlarini tahlil qilishni birlashtiradi. Markersiz tizimlar anatomik belgilarni hayvonga o'rnatilgan aks ettiruvchi belgilarga tayanish o'rniga bevosita video tasvirlardan aniqlaydi.
1. Sinxronlashtirilgan ko'p ko'rishli video olish
Yozib olish birinchi o'rinda turadi, bir nechta kameralar belgilangan yozish muhiti atrofida joylashgan. Bizning taqdim etilgan NHP sotib olish konfiguratsiyasidatexnik vebinar, to'rtta sinxronlashtirilgan kameralar yozib olish korpusi atrofida o'tirib, erkin harakatlanuvchi hayvonning bir-biriga o'xshash ko'rinishini suratga oladi.
Bir-biriga yopishish - bu nuqta. Bitta kamera har tomondan har bir harakatni ko'ra olmaydi va hayvon aylanganda, ko'tarilganda, ob'ektlar bilan aloqa qilganda yoki holatini o'zgartirganda tana qismlari ko'rinmaydi. Sinxronlashtirilgan ro'yxatga olish turli burchaklardagi tasvirlarni birgalikda tahlil qilish imkonini beradi va uch o'lchovli rekonstruksiya uchun zarur bo'lgan fazoviy ma'lumotni beradi.
Kamera pozitsiyalari, yorug'lik, yozib olish muhiti va kuzatish jarayoni mo'ljallangan xatti-harakatlarning so'nggi nuqtalari va tadqiqot maqsadlaridan kelib chiqadi.
2. Markersiz 3D pozani baholash
AIga asoslangan kompyuter ko'rish modellari keyin yozib olingan tasvirlardagi anatomik belgilarni aniqlaydi va ulardan tana konfiguratsiyasini baholash va uch o'lchovli skelet tasvirini tiklash uchun foydalanadi. Vaziyatning o'zgarishi va individual anatomik hududlarning harakati vaqt o'tishi bilan hayvonda markerlarsiz kuzatiladi.
Oddiy faoliyat monitoringi bilan solishtirganda, 3D pozasini baholash hayvonning qanday harakatlanishini tasvirlaydi: oyoq-qo'llarining traektoriyalari, pozitsiya o'tishlari va tana qismlari orasidagi muvofiqlashtirilgan harakat.
Qayta qurish sifati kamerani kalibrlash, sinxronizatsiya, anatomik belgilarning ko'rinishi va tiqilib qolish darajasiga bog'liq.
3. Xulq-atvorning miqdoriy tahlili
Uch o'lchovli harakat ma'lumotlari to'rtta darajadagi xatti-harakatlarning miqdoriy parametrlariga aylanadi.
Harakat kinematikasi
Harakat kinematikasi harakat dinamikasini tavsiflaydi. Tezlik, tezlashuv va harakat traektoriyasi o'z-o'zidan paydo bo'ladigan faollikni va tayanch-harakat shaklidagi o'zgarishlarni tavsiflaydi va davolanishdan keyingi sharoitlardan asosiyni ajratib turadi.
Oyoq-qo'llarning holati va yurishni kuzatish
Vaqt o'tishi bilan kuzatilgan oyoq-qo'llarning pozitsiyalari harakatlanish, muvofiqlashtirish va vosita anormalliklarini tavsiflaydi. Nevrologik kasalliklar modellarida bu daraja chap va o'ng oyoq-qo'llarni muvofiqlashtirish, harakat simmetriyasi, yurish xususiyatlari va nozik vosita ishlashidagi o'zgarishlarni ko'rsatadi.
Uch o'lchovli pozani baholash
Fazoviy koordinatalarda pozitsiyani baholash tananing holati va qo'shma harakatini tavsiflaydi, bu masofa bosib o'tgan yoki ikki o'lchovli video tavsiflay olmaydigan xatti-harakatlar uchun muhimdir.
Xulq-atvorning avtomatlashtirilgan segmentatsiyasi
Xulq-atvor segmentatsiyasi videodan olingan harakatning o'ziga xos xatti-harakatlari yoki hodisalarini aniqlaydi va tasniflaydi. Analitik modelga va uning tasdiqlash holatiga qarab, bu harakatlanish, parvarish qilish, tirnash, toqqa chiqish, holatga o'tish yoki takrorlanuvchi harakat naqshlarini qamrab oladi. Avtomatlashtirilgan segmentatsiya katta ma'lumotlar to'plami va uzunlamasına tadqiqotlar talab qiladigan qo'lda video ko'rib chiqishni qisqartiradi.
To'rt daraja bir-birini to'ldiradi, bir-birini almashtirmaydi: to'g'ri kombinatsiya ilmiy savoldan, maqsadli xatti-harakatlardan va modelni tasdiqlash holatidan kelib chiqadi.
NHP Preklinik tadqiqotlaridagi ilovalar
Miqdoriy xulq-atvor fenotipi funktsional o'zgarishlar kasallik yoki davolanishga javobni ko'rsatadigan terapevtik sohalarda qo'llaniladi.
CNS va neyrodegenerativ kasalliklar tadqiqoti
Nevrologik kasalliklar modellarida vosita o'zgarishi kamaygan harakat, g'ayritabiiy yurish, buzilgan muvofiqlashtirish yoki o'z-o'zidan o'zgaruvchan faoliyat sifatida namoyon bo'ladi.Parkinson kasalligiva boshqa neyrodegenerativ sharoitlar vosita boshqaruvini bosqichma-bosqich o'zgartiradi va ikki tomonlama qo'l harakati, oyoq-qo'llarning traektoriyasi va tayanch-harakat naqshini kuzatish ushbu anormalliklarning miqdoriy yakuniy nuqtalarini qo'shadi. Tadqiqot davomida takroriy o'lchov, keyin vosita ishlashi davolash bilan o'zgaradimi yoki yo'qligini ko'rsatadi.
Og'riq va qichishishni o'rganish
Og'riq va qichishish taniqli xulq-atvor reaktsiyalarini keltirib chiqaradi: chizish, o'zgaruvchan harakat shakllari, o'z-o'zidan harakatlanish. InNHP qichishish tadqiqotlari, avtomatlashtirilgan chizish tahlili chizish chastotasi, davomiyligi va vaqtincha taqsimlanishini o'lchaydi va uch o'lchovli harakat ma'lumotlari tirnashni parvarish qilish yoki shunga o'xshash oyoq-qo'l harakatidan foydalanadigan muntazam tana harakatidan ajratishga yordam beradi.
Ushbu o'lchovlar qichimaga qarshi yoki yallig'lanishga qarshi nomzodlarni baholashda klinik kuzatuv va boshqa farmakodinamik yakuniy nuqtalarni to'ldiradi.
Yurish va motor funktsiyasini baholash
Yurish tahlili to'g'ridan-to'g'ri dastur hisoblanadi. Qayta tiklangan oyoq-qo'llarning traektoriyalari va harakat paytida tananing holati harakat simmetriyasi, muvofiqlashtirish va yurish xususiyatlarining o'zgarishini ko'rsatadi. Hech qanday markerlar biriktirilmaganligi sababli, harakat tadqiqot uchun mo'ljallangan tabiiy sharoitlarda qayd etiladi. Nevrologik kasalliklar modellarida va funktsional tiklanishni o'rganishda takroriy motor funktsiyasini baholash bu eng muhimi.
Uzunlamasına xulq-atvorni fenotiplash
Xulq-atvorning o'zgarishi har doim ham alohida hodisa emas. Ba'zi modellarda o'zgargan spontan faoliyat, izlanish, takroriy harakat yoki xatti-harakatlarning taqsimlanishi asta-sekin rivojlanadi. Avtomatlashtirilgan tahlil bilan uzunlamasına video olish o'qish davrlari va davolash sharoitlari bo'yicha xatti-harakatlar namunalarini, jumladan, harakat qanday taqsimlanishi, faoliyat shakllari qanday o'zgarishi va vaqt o'tishi bilan takrorlanuvchi xatti-harakatlarning o'zgarishini taqqoslaydi.
Interpretatsiya qayd qilish shartlarini, asosiy faoliyatni, hayvonlarning moslashuvini va xatti-harakatlarning o'zgaruvchanligining boshqa manbalarini hisobga olishi kerak.
Prisys NHP tadqiqotlarida sun'iy intellekt asosidagi xatti-harakatlar tahlilini amalga oshirish
Prisys Biotech-da sun'iy intellekt yordamida 3D xulq-atvor fenotiplash qo'shimcha funktsional baholash sifatida inson bo'lmagan primat farmakologiyasi tadqiqotlariga kiritilgan.
Bizning asosiy e'tiborimiz NHP in vivo tadqiqotini loyihalash va amalga oshirishdir: hayvonlarni tayyorlash, o'rganish uchun maxsus xulq-atvorni baholashni rejalashtirish, yozib olish protokoli dizayni, video olish va xatti-harakatlar o'lchovlarini boshqa farmakologik so'nggi nuqtalar bilan integratsiya qilish. Sun'iy intellekt yordamida tahlil qilish uchun Prisys har bir tadqiqot dasturi talablariga muvofiq ixtisoslashgan kompyuter ko'rish va 3D xulq-atvor tahlili texnologiyalarini muvofiqlashtiradi.
Ish jarayoni o'quv dizaynini ko'p ko'rinishli video yozuvlar, uch o'lchovli harakatni qayta qurish va miqdoriy xatti-harakatlar tahlili bilan bog'laydi, shuning uchun xatti-harakatlar o'lchovlari hayvon modeli, davolash sharoitlari va o'rganish maqsadlari kontekstida o'qiladi.
Xulq-atvor ko'rsatkichlari alohida qayd etilmaydi. Ularning ilmiy qiymati tanlangan o'lchovlar kasallikning fenotipiga va farmakologik savolga qanchalik mos kelishiga bog'liq. Tegishli hollarda, xatti-harakatlarning so'nggi nuqtalari PK/PD ma'lumotlari bilan birga joylashadi,klinik tasvirlash, NHP modellarida dori javobini to'liqroq baholashni qo'llab-quvvatlash uchun fiziologik o'lchovlar va patologik baholash.
Uslubiy mulohazalar: tasdiqlash va o'rganish loyihasi
AI tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan xatti-harakatlar tahlili yangi o'lchov variantlarini ochadi, ammo uning natijalari avtomatik ravishda tasdiqlangan farmakodinamik so'nggi nuqtalar emas.
Xulq-atvorga xos tasdiqlash
AI modeli ma'lum mos yozuvlar izohlari, shu jumladan mavjud bo'lganda inson tomonidan ko'rib chiqilgan video segmentlari bo'yicha baholanadi. Tasdiqlash tadqiqotga tegishli xatti-harakatlarga qaratilgan, chunki yuqori umumiy pozani kuzatish ko'rsatkichlari har bir xulq-atvor toifasini aniq tan olishni o'rnatmaydi. Umumiy oyoq-qo'l harakatini aniqlash tirnashni parvarish qilishdan farqlash bilan bir xil emas va har bir maqsadli xatti-harakat operatsion ta'rifga va o'z tasnifi ishlash ma'lumotlariga muhtoj.
Yozib olish konfiguratsiyasi
Kamerani tartibga solish, sinxronlash, yoritish, yozib olish muhiti va hayvonlarning joylashishi video sifatiga ta'sir qiladi. Bitta yozib olish moslamasi ostida sozlangan model turli sharoitlarda bir xil ishlaydi deb hisoblanmaydi: kamera geometriyasi, hayvonlar xususiyatlari yoki yozib olish muhitidagi o‘zgarishlar qo‘shimcha kalibrlash va tekshirishni talab qiladi.
Oklyuziya va ma'lumotlar sifati
Oklyuziya hayvonning o'z tanasi, qafas tuzilmalari yoki boshqa narsalar tana qismlarini yashirganda sodir bo'ladi, bu alohida ramkalarda pozani baholashning ishonchliligini pasaytiradi. Shuning uchun ma'lumotlar sifatini baholash kuzatuv ishonchini, etishmayotgan belgilarni va foydalanish mumkin bo'lgan yozib olish vaqtining nisbatini qamrab oladi.
Xulq-atvorning oxirgi nuqtasi ta'rifi
Maqsadli xulq-atvorning yakuniy nuqtasi tadqiqot boshlanishidan oldin aniqlanadi: xatti-harakatlar hodisasi nima deb hisoblanadi, hodisalar qanday hisobga olinadi, qaysi kuzatish davrlari tegishli va natijada olingan o'lchovlar qanday talqin qilinadi. Murakkab xatti-harakatlar va kasalliklarga xos fenotiplar buni oldindan hal qilishlari kerak, chunki bu xatti-harakatlarning avtomatlashtirilgan tasnifi qo'shimcha model konfiguratsiyasi va tekshirishni talab qiladi.
AIdan olingan o'lchovlar, agar ular ilmiy jihatdan aniqlangan, takrorlansa va boshqa tegishli so'nggi nuqtalar bilan birgalikda talqin qilingan bo'lsa, tarjima ishlarida eng foydali bo'ladi.
Dori vositalarini tarjima qilishda miqdoriy fenotiplashning roli
AI tomonidan quvvatlanadigan 3D xulq-atvor fenotipi inson bo'lmagan primatlarda funktsional o'zgarishlarni o'rganish usulini qo'shadi. Sinxronlashtirilgan video olish, markersiz pozani baholash va avtomatlashtirilgan xulq-atvor tahlili o'qishni oddiy harakatlardan oldin harakat, holat, muvofiqlashtirish va tanlangan xulq-atvor namunalariga o'tkazadi.
CNS, og'riq va funktsional natija muhim bo'lgan boshqa terapevtik sohalar uchun bu o'lchovlar belgilangan farmakologik va fiziologik yakuniy nuqtalarni to'ldiradi.
Prisys-da xatti-harakatlarning miqdoriy bahosi kengroq NHP tarjima tadqiqot ish oqimining bir qismidir. Ilmiy ahamiyatga ega bo'lgan narsa diqqat bilan ishlab chiqilgan in vivo eksperiment va biologik jihatdan mazmunli va to'g'ri tasdiqlangan xatti-harakatlar o'lchovi o'rtasidagi bog'liqlikdir.
Ushbu seriyadagi keyingi maqolalar maxsus ilovalarni, jumladan, tirnalganlarni avtomatik aniqlash, ikki tomonlama harakatni muvofiqlashtirish, markersiz yurish tahlili, bo'ylama xatti-harakatlarni baholash va xatti-harakatlar ma'lumotlarini boshqa farmakologik so'nggi nuqtalar bilan birlashtirishni o'z ichiga oladi.
Ilovalar seriyasini o'rganing
Ushbu maqola uslubiy asosni belgilaydi. Quyidagi maqolalar ushbu yondashuv NHP tadqiqotining aniq savollariga qanday tatbiq etilishini ko'rib chiqadi:
- Cynomolgus Macaques da tirnalgan xulq-atvorni avtomatik aniqlash. 3D pozani baholash va harakat tahlili bilan qichishish bilan bog'liq xatti-harakatlarning so'nggi nuqtalarini miqdoriy aniqlash.
- NHP modellarida ikki tomonlama vosita muvofiqlashtirishni baholash. Chap-o'ng harakat traektoriyalarini va funktsional vosita anormalliklarini baholash.
- Odam bo'lmagan primatlarda markersiz 3D yurish tahlili. Harakat, oyoq-qo'llarning traektoriyalari va harakatni muvofiqlashtirishni tavsiflash.
- Xulq-atvorni bo'ylama fenotiplash va stereotipik xatti-harakatlar tahlili. Faoliyat shakllaridagi o'zgarishlarni va o'qish sharoitida takrorlanuvchi xatti-harakatlarni kuzatish.
- AI xulq-atvor tahlilini NHP farmakologiyasi bilan integratsiya qilish. Xulq-atvorning so'nggi nuqtalarini PK/PD, ko'rish, fiziologik monitoring va boshqa tarjima o'lchovlari bilan bog'lash.
Miqdoriy xulq-atvor fenotipi ko'proq ma'lumotga ega NHP klinikadan oldingi tadqiqotlar dizaynini qo'llab-quvvatlaydi.
Prisys Biotech haqida
Prisys Biotech inson bo'lmagan primat kasalliklari modellari, preklinik farmakologiya va translyatsion tadqiqotlarga ixtisoslashgan. Uning imkoniyatlari in vivo samaradorlikni baholash, xulq-atvorni baholash, klinik tasvirlash va farmatsevtika va biotexnologiya kompaniyalari uchun integratsiyalashgan farmakologik tadqiqotlarni qamrab oladi. Tadqiqot bo'yicha hamkorlik yoki NHP tadqiqotini loyihalash bo'yicha so'rovlar uchun murojaat qilingbd@prisysbiotech.com.
