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# Biología# Comportamiento animal y cognición

Avances en el seguimiento de video para estudios de comportamiento animal

La tecnología de seguimiento de video ayuda a los investigadores a observar el comportamiento animal de manera no invasiva.

― 6 minilectura


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El seguimiento por video es una herramienta útil para estudiar cómo se comportan los animales en su entorno natural. Usando video, los investigadores pueden observar detalles importantes sobre el movimiento de los animales, su velocidad, posición corporal y cómo interactúan entre sí sin causarles estrés o daño. Este método suele ser más fácil y efectivo en comparación con otras técnicas, como colocar etiquetas RFID o dispositivos GPS, que pueden ser invasivas. Además, el seguimiento por video es especialmente útil para criaturas muy pequeñas, como las larvas de insectos, que son difíciles de estudiar con otros métodos.

Ventajas del Seguimiento por Video

Usar tecnología de seguimiento por video permite a los investigadores recopilar un montón de datos sobre animales individuales o grupos de animales. Esto incluye con qué frecuencia se mueven, dónde pasan su tiempo y cómo actúan socialmente. La información recopilada puede ayudar a los científicos a entender varios aspectos del comportamiento y la biología animal. Hay muchos programas de seguimiento por video disponibles para los investigadores, cada uno con sus propias fortalezas y debilidades.

Estos programas se pueden usar para diferentes tipos de animales. Por ejemplo, algún software está diseñado específicamente para estudiar roedores, mientras que otros funcionan mejor para animales acuáticos. Los paquetes de software comerciales son comunes, pero pueden ser costosos, requiriendo compras de hardware y software. También hay opciones gratuitas disponibles, aunque no siempre son fiables.

Tipos de Software Disponible

Hay varios programas de seguimiento por video bien conocidos que los investigadores pueden usar para estudiar el comportamiento animal. Ejemplos incluyen EthoVision, TopScan y Smart Video Tracking para animales terrestres, mientras que programas como Lolitrack se usan para criaturas acuáticas. Estas herramientas comerciales son populares porque ofrecen muchas características, pero pueden ser caras. Los investigadores con presupuesto limitado pueden buscar software gratuito diseñado para tareas específicas, pero estos a menudo tienen capacidades limitadas o pueden no ser tan precisos.

Los programas gratuitos pueden ofrecer características útiles, como rastrear los movimientos de múltiples animales o usar marcadores para simplificar el análisis. Sin embargo, muchas de estas herramientas no han sido probadas exhaustivamente en comparación con programas más establecidos. Por lo tanto, pueden carecer de ciertas medidas detalladas o solo funcionar bien en condiciones o entornos específicos.

Nuevos Desarrollos en Software de Seguimiento

Recientemente, algunos software de seguimiento por video han empezado a utilizar inteligencia artificial para ser más efectivos en reconocer movimientos y comportamientos de los animales. Estos avances pueden producir resultados impresionantes, pero a menudo dependen de tipos específicos de animales para entrenar los programas. Esto significa que un programa entrenado con un animal puede no funcionar bien con otra especie.

A pesar de estos desafíos, las opciones de software libre y de código abierto han ganado popularidad, ya que permiten a los investigadores adaptar las herramientas a sus propias necesidades. Esta adaptabilidad se obtiene a través de una comunidad activa que apoya y mejora el software. Sin embargo, a menudo se necesita un conocimiento avanzado de programación.

Ejemplos Específicos de Aplicaciones de Seguimiento por Video

Un ejemplo de una aplicación específica es en el estudio de ratas con un modelo de la enfermedad de Parkinson. Los investigadores han desarrollado un nuevo software llamado TrAQ, que está diseñado para rastrear los movimientos de estas ratas. Esta herramienta es fácil de usar y permite un seguimiento sencillo de animales individuales a lo largo del tiempo, proporcionando datos sobre su comportamiento durante las pruebas.

Al analizar grabaciones de video, TrAQ puede rastrear automáticamente los movimientos de los animales, incluyendo cuántas veces giran en una dirección específica, lo cual es vital en la investigación sobre Parkinson. El software funciona tomando imágenes de video y aplicando algoritmos para identificar las ubicaciones de las partes del cuerpo del animal. Esto puede ayudar a los investigadores a obtener una imagen más clara de cómo la enfermedad afecta las habilidades motoras y el comportamiento.

Características del Software TrAQ

TrAQ está diseñado para ser fácil de usar, permitiendo a los investigadores analizar videos con una mínima intervención. Consiste en dos secciones principales: el Tracker y el Analyzer. El Tracker se enfoca en detectar los movimientos y posiciones del animal basándose en los fotogramas del video, mientras que el Analyzer toma estos datos y produce salidas útiles, como velocidad de movimiento y dirección.

El Tracker puede procesar videos eliminando el ruido de fondo y enfocándose únicamente en el animal. Esto significa que incluso en condiciones difíciles, como cuando otros objetos en el video pueden confundir los resultados, el software aún puede rastrear con precisión los movimientos del animal.

El Analyzer luego toma los datos de seguimiento en bruto para crear salidas claras e informativas. Los investigadores pueden ver representaciones visuales de los datos, como mapas de calor que muestran dónde pasa la mayor parte del tiempo el animal, así como datos numéricos que pueden exportarse para un análisis más profundo.

Beneficios de Usar TrAQ

TrAQ es beneficioso para aquellos que estudian comportamientos animales porque ayuda a simplificar el proceso. Los investigadores pueden ejecutar el software con solo unos pocos clics para analizar múltiples videos, ahorrando tiempo y esfuerzo. Además, los datos generados pueden ayudarles a comparar resultados en diferentes estudios, llevando a mejores insights sobre el comportamiento animal y enfermedades neurodegenerativas.

El software soporta varios formatos de video, lo que lo hace versátil para diferentes entornos de investigación. Puede rastrear no solo roedores, sino también peces y pequeños crustáceos, gracias a su naturaleza adaptable.

Limitaciones y Desafíos

A pesar de sus muchas ventajas, TrAQ tiene algunas limitaciones. Actualmente, solo puede rastrear un animal a la vez y puede tener problemas con múltiples arenas dentro del mismo video. El software opera basado en el reconocimiento visual, lo que puede suponer desafíos cuando los animales adoptan posturas o formas inusuales.

Otra preocupación es el tiempo de ejecución. Para videos de alta resolución, TrAQ puede no procesar datos en tiempo real, lo que podría ser un inconveniente para ciertos experimentos. Sin embargo, la velocidad general es generalmente aceptable para muchos proyectos de investigación.

Conclusión

En resumen, el software de seguimiento por video, como TrAQ, representa un avance emocionante en los estudios de comportamiento animal. Proporciona una forma no invasiva de recopilar datos valiosos sobre cómo los animales interactúan con su entorno y entre sí. Aunque hay limitaciones, los beneficios de usar esta tecnología para la investigación del comportamiento son claros. A medida que los investigadores continúan desarrollando y mejorando los métodos de seguimiento por video, las posibilidades para entender el comportamiento animal seguirán expandiéndose aún más.

Fuente original

Título: TrAQ: a novel, versatile, semi-automated, two-dimensional motor behavioural tracking software

Resumen: We present TrAQ, a new MATLAB-based two-dimensional tracking software for Open Field video analysis of unmarked single animal, featuring minimum user intervention. We developed TrAQ with the purpose to automatically count the in-plane rotations, an important parameter in the 6-hydroxydopamine hemiparkinsonian rat model and in many rodent models of neurodegenerative diseases, a very time-consuming manual task for highly trained human operators. In addition, TrAQ allows automatic recognition of the animal within a user defined arena providing a quantitative measurement of the body centroid and the two extremities positions. A full range of quantitative kinematic behavioral parameters are automatically calculated, and the optional shape erosion feature adds usage flexibility. TrAQ, free and non-species-specific application, was quantitively tested with rodents and on a qualitative basis with zebrafish, and invertebrate animal models. Quantitative results were successfully validated against a commercial software (for tracking) and manual annotation (for rotations in an hemiparkinsonian rat model). This is a widely used model in preclinical research to study postural instability and motor asymmetry. TrAQ allows the characterization of motor asymmetry using non-invasive tools, thus appreciating the spontaneous Open Field behaviour of unmarked single animal, with minimum user intervention.

Autores: Davide Di Censo, I. Rosa, B. Ranieri, T. DiLorenzo, M. Alecci, T. M. Florio, A. Galante

Última actualización: 2024-05-05 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.05.592556

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.05.592556.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

Gracias a biorxiv por el uso de su interoperabilidad de acceso abierto.

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