VisuTrack動物行動解析システム

VisuTrack動物行動解析システム

----次世代行動認識技術

紹介資料

一、システム紹介

VisuTrack動物行動解析システム動物の動き、活動、行動を自動的に追跡、分析し、運動速度、距離、地域活動などの変数を提供します。VisuTrackは動物の胴体部位区分技術を採用し、動物の胴体輪郭中心、動物の鼻先及び尾根を厳格に区別しただけでなく、*AI画像認識追跡技術を応用し、大量の動物行動実験原始ビデオを学習しシミュレーションすることにより、全過程の動物ワンタッチ知能追跡を実現した。

VisuTrackは単なる追跡ソフトウェアではなく、*自動化された実験研究に使用でき、効率を高め、ヒューマンエラーを減らすことができるプラットフォームです。VisuTrackはプラットフォームとして、蛍光灯、スピーカー、足部電気ショック、食品粒子分配器などの外部機器を制御するための複雑な方案を作成することができるだけでなく、第三者の電気生理、光遺伝、カルシウムイオン信号などとデータの同期を実現することができ、科学研究者に理想的な専属カスタマイズ実験プラットフォームを提供した。

二、システムモジュールの構成

VisuTrackには、次の主要な機能モジュールがあります。

• ベースモジュール（Basic module）

• 出力出力制御モジュール（I/O Module）

• プラグインモジュール（Plug-in module）

• GLPモジュール（GLP module）

• 複雑なファイン動作モジュール

VisuTrackは、*第3世代行動学技術の行動認識技術を利用したシステムです。現在主流の行動学実験のほとんどのニーズに対応しながら、パラメータを使用して、検出の感度と精度を向上させます。

三、ソフトウェア応用範囲

• 学習記憶実験

Morris水迷路、8アーム迷路、12アーム迷路、Y迷路、T迷路、Barnes迷路、6アーム水迷路

• 不安抑うつ試験

高架十字迷路、広間実験、自発活動、O迷路、明暗箱（白黒箱）、強制水泳、懸垂尾

• たんさくきょどうじっけん

珍しい物体認識実験、動物コミュニケーション実験、穴板実験、穴実験

• 薬物中毒実験

条件位置偏愛（CPP）、条件位置嫌悪（CPA）

• 外部制御実験

条件付き光刺激、音刺激、電気刺激、光遺伝、電気生理同期、TTLインタフェースを提供した後、暗所回避実験、ジャンプ台実験、睡眠はく奪実験、学習無助実験、飲用水電撃実験、シーン恐怖実験などにより適する

四、技術特徴

4.1次世代行動認識アルゴリズム

システムは多種の機能*を持つ動物検出及び騒音除去の検出方法を有し、ほとんどすべての複雑な実験環境下の行動実験に対応でき、Animal Size動物の大きさ、Animal Color動物の色と背景の差（黒-白、白-黒、雑色-変化背景など）を支持し、同時に自動閾値、手動閾値、複雑閾値（白と黒の両方）、頭部の向き閾値などを支持する：

• AI知能識別法は、初心者の実験員に適用され、実験動物を迅速、正確、自動識別することができる

• グレースケール法は、光線の安定性、実験環境の背景と検出された動物の色差が明らかな実験に適している

• 静的背景法は、実験環境の背景が不均衡で、明るいか暗いかは不明だが、背景が相対的に固定されている実験に適している

• 動的背景法は、実験環境の背景が不均衡で、明るいか暗いかが不明で、しかも背景がかすかに変化する実験に適している

• ガウス背景法は、環境背景が複雑で、光が弱く、動物の色と背景の違いが小さい実験に適している

4.2多体部位識別技術

ソフトウェアは動物の形体をグローバルに分析し、鼻先（Nose position）、前部胴体中心（Forebody Center）、体中心（Animal Center）、尾根（Tail Base position）の4つの特徴点を検出し、それに基づいて動物の行動を分析する。

動物の体の複数の点モジュールを使用して、ソフトウェアは動物の鼻先と尾根を識別することができて、ラットあるいはマウスの記憶を研究する時、動物の鼻とある物体の接近あるいは動物の頭の向きはすべて非常に有用なパラメータに属します。頭部指向領域は、観察領域の内部または外部物体に対する動物の興味を研究するための珍しい物体識別実験に非常に適している。新しい物体探索は、通常、物体の特定の半径内の動物の頭部を囲む活動として定義される。「頭部指向領域」変数は、ラットまたはマウスの頭部が関心点に向かう程度の角度を解析する。

ソフトウェアはまた、迷路や他の領域に入る前肢をより正確に分析するために身体の複数の点検出を使用することができ、指標に含めるためにどの身体点が前肢に入るべきかを定義することができます。後に、この機能も社会相互作用実験研究の良い補充である。

4.3複雑精細挙動検査

システムは、爬虫類/静止/その場での微動、振子/振子、理髪修飾、回転、立ち上がり、端を歩く、嗅ぎ、伸長、体の湾曲など、より多くの実験動物の精細な行動を全自動で分析することができ、そして相応の時間内の動物の行動スペクトルのタイムリーな順序図を生成することができる、このモジュールの自動化により、人間の目で見るよりも利点が多いため、研究の客観性と有効性が向上します。このシステムは正確性、一貫性、連続性を持っている。同じ動作を1回ずつ同じ方法で評価します。特に長期観察の有効性を高めた。人間の目で観察すると疲れてしまい、数分間の動画の行動を採点するのに数時間かかる可能性がありますが、細かい行動プラグイン機能は自動的に判断することができ、決して失望させることはありません。

4.4外部入出力制御とトリガ機能

行動と生体信号（脳波図、血圧、ニューロン活動、超音波発音）と実験刺激（音、光、電気ショックなど）を統合し、VisuTrackは統合方案とモジュール書き込みなどの方式を提供し、同期分析を行う。インテリジェントなトリガオプション機能を利用して、EventとActionをカスタマイズし、自動分析の開始、分析の停止、分析の一時停止、分析の再開などの機能を実現することができる。

図はI/O box、入出力コントローラ

実験例を挙げると、光遺伝刺激を用いた行動研究において、実験とハードウェア制御は大きな役割を果たすことができる。動物の行動または時間に応じて、実験およびハードウェア制御モジュールを用いて刺激を制御することができる。また、実験期間中に発生した様々な状況を記録することもできるので、光遺伝刺激行動後にどのような行動変化が起こったのかを容易に分析することができる。

4.5 GLP実験モジュール

システムにはGLPモジュール（GLP Module）が含まれており、ユーザー権限、ユーザーポリシーの割り当てを実現することができ、システムは管理者モード、レビューユーザーモード、実験員モードを持参し、異なるソフトウェア使用権限があることに対応し、GLPの要求に合致する操作ログ表を導き出し、ログ表をレビューすることができ、同時に動物行動の「二重盲目」実験を展開することができる。

学校で動物行動実験室プラットフォームを構築するために、効率的な管理を容易にするために、実験室の要求に応じて、実験員がソフトウェアを操作する権限を割り当て、すべての学習者に各種規範の実験テンプレートを内蔵し、ユーザーが実験テンプレートをカスタマイズすることもできる。

4.6包括的なリアルタイム機能

ソフトウェアは全面的なリアルタイム機能を持ち、プラグインウィンドウをリアルタイムに表示し、動物の追跡状態をリアルタイムに表示し、正確に追跡するかどうかを判断することができる、Eventウィンドウには、動物追跡分析過程の詳細な行動イベントがリアルタイムで表示されます。Resultウィンドウ、指標測定結果をリアルタイムで表示する、

4.7実験再検査機能

ソフトウェアは、検出されたイベントに対してクリックすることで対応するイベントに対応するビデオを自動的に再生し、検証を容易にするための再検査機能を提供する、分析パラメータを調整し、リアルタイム分析時に録画したビデオ/トラックポイントを再分析して、実験をやり直してビデオ/分析ビデオを再記録する必要がなく、分析結果を改善することができます。

4.8区域進入判断基準

多様な動物の進入領域の判断基準を提供する：中心点の進入、身体面積の進入及び体位点の判断進入、同時に関連判断基準の閾値をカスタマイズすることができ、動物は異なる実験容器の中にあり、私たちは異なる判断基準を交換して実験の信頼性と正確性を提供する必要がある。

4.9同期分析の異なる種類の実験

同じソフトウェアは同じコンピュータ上で同じタイミングで異なる動物行動実験をオンラインまたはオフラインで分析することができ、実験効率を高めると同時に薬効評価の信頼性、リアルタイム性、同期性をさらに増加させることができ、しかも分析が終わるとデータは自動的に実験カテゴリに従って分類され、特に学校の動物行動実験公共プラットフォームの構築と大量オフライン処理ビデオの構築に適している。図のように、morris水迷路、八腕迷路、高架十字迷路、広間実験ビデオを同時にオフラインで分析することができます。

五、データ管理機能

5.1実験指標統計

VisuTrackソフトウェアはセグメント検索データ、グループ統計データ及び軌跡フィルタリング機能をサポートし、ユーザーが第三者ソフトウェアを使用せずに、*の統計処理機能を得ることができ、選択した指標の分散と標準差を計算し、対応する指標のヒストグラムを描画し、導出することができる。

5.2曲線軌跡の展示

VisuTrackソフトウェアは、軌跡図、軌跡ベクトル図（多重可逆増幅/縮小をサポート）、熱図、3 D熱図、2 D活動量マップおよび3 D活動量マップ。

六、豊富なプラグイン機能（オプション）

VisuTrackソフトウェアは豊富なプラグイン機能を提供し、ユーザーのためにカスタマイズされた実験とテスト指標を拡張しやすく、現在、私たちはすでにMorris水迷路、広間実験、頭部探索行為及び交替行為などのプラグインモジュールをカスタマイズし、これらのプラグインの使用を通じて、ユーザーはより便利に「普通ではない」行動学実験を展開し、そして「普通ではない」行動学指標パラメータを計算した。

• Morris水迷路プラグイン

• 交互動作プラグイン

• 無断実験プラグイン

• ファイン動作プラグイン

• 頭部探索挙動プラグイン

• バーンズ迷宮プラグイン

• Latラビリンスプラグイン

• 強制水泳実験プラグイン

• つり下げ試験プラグイン

6.1 Morris水迷路プラグイン

Morris水迷路プラグインにより、ユーザーは関連検索戦略領域パラメータ（直線式検索、傾向式検索、エッジ式検索）を追加的に定義して設定することができ、より豊富な水迷路実験指標をテストし、同様にユーザーが各種深さの指標をカスタマイズすることを受け入れる：方向検索、方向接近、距離接近など。

6.2頭部探索行動プラグイン

頭部探索行動プラグインは、基礎モジュールの3点認識に基づいて、頭部偏向、有効距離などの動物の頭部（鼻先）が興味物体に効果的に接触しているかどうかを検出するためのより複雑な判断メカニズムを導入した。

6.3無断実験プラグイン

広々とした実験プラグインは、広々とした実験箱の中での動物の格子横断行為、例えば格子横断回数と格子横断レベル、近壁距離、支持性立位、非支持性立位などをさらに評価することができる。

6.4 Yラビリンスプラグイン

Yラビリンスプラグインは、Yラビリンス実験において、異腕シングルステップサイクル数（SAP）、首尾同腕サイクル数（AAR）、同腕シングルサイクル数（SAR）など、動物の自発的な交替挙動を検出するための関連パラメータを拡張することができる。

七、テスト指標

私たちはユーザーに非常に豊富な動物行動試験パラメータを提供し、これらのパラメータを通じてユーザーが各種動物行動情報を分析するのに役立つことができます。すべてのテスト指標各ユーザー定義の分析領域に移動します。

一般的な指標：アクティブな道のり、滞留時間、運動速度

実験指標：各区域の潜伏期（*進入時間）、進入回数、進入深さ、道のり比率

特色指標：休憩（静止）時間、もがき時間、Freezing時間、Freezing回数

探索指標：頭部接触回数、接触時間、接触潜伏期、接近時間、大距離

微細行為指標：飲水回数、飲食回数、首振り回数、修飾行為、捲縮行為、嗅ぎ取り行為、伸長、硬直など

プラグイン指標：ステアリング探索、方向近接、近接度、交互挙動、スパン数、スパン格レベル、支持立位、探索戦略、カスタム領域周辺の活動状況、嗅ぎ半径など

八、システム構成

VisuTrackの完全なシステム方案はVisuTrackソフトウェア（モジュールによるオプション）、収集モジュール、実験機器を含む。

その中で、VisuTrackソフトウェアはWin XpとWin 7システム、Win 10システムのインストールをサポートし、収集モジュールはUSB収集カード、カメラを含み、実験機器はユーザーの課題方向に応じて選択する必要があり、例えばMorris水迷路、高架十字迷路、広間実験など。

VisuTrack動物行動ビデオ解析ソフトウェア

カメラは白黒銃式カメラを提案し、700線の鮮明度

採集カードはUSB採集カードを選ぶことをお勧めします。このようにソフトウェアはノートに入れることができます

九、ソフトウェア拡張アップグレード

上海欣軟はすでに「Super」シリーズと「Track」シリーズの動物行動分析ソフトウェアのためにいくつかのソフトウェア著作権を申請し、コア識別アルゴリズム技術と後続ソフトウェアの持続的なアップグレードメンテナンスの能力を持っている。

VisuTrackソフトウェアは3年間無料でアップグレードされ、アップグレードしないとユーザーの正常な使用に影響しません。

私たちは通常、学校の夏休み直前（7月）と冬休み直前（12月）ごろにユーザーのアップグレードに連絡することを選択しています。

十、典型的な顧客

ü中国科学院ナノ研究所

ü軍事医学科学院

ü中国科学院生物物理研究所

ü中国科学院心理研究所

ü中国科学院薬物研究所

ü北京大学生命科学院

ü北京大学医学部薬物依存所

ü上海交通大学

ü中国農業大学

ü山東中医薬大学

ü昭衍（蘇州）新薬研究センター有限公司

ü上海緑谷製薬有限公司

ü江漢大学

ü蘇州大学

ü南京大学

ユーザーリストは詳細にリストされておらず、順位は前後を問わない。

十一、ソフトウェア拡張

VisuTrackソフトウェアは上海欣軟信息科技有限公司が開発した次世代動物行動分析システムであり、ほとんどの動物行動実験テストに適用することができ、私たちは「すべては実験のために」という趣旨を受け継ぎ、これまで通りより多くの「黒科学技術」を行動分析ソフトウェアに導入する。VisuTrackのプラグインモジュール（オプション）は継続的に更新され、より多くのお客様の実験的なニーズを吸収したいと考えています。現在、「Track」シリーズのソフトウェアが開発されていますFishTrackゼブラフィッシュの行動解析ソフトウェア和CageTrackげっ歯類の日常行動監視ソフトウェア。

より多くの実験方法と製品紹介を理解する必要があり、以下のマイクロ信号と公衆番号の問い合わせを追加することができます。