Avancées dans le suivi vidéo pour l'étude du comportement animal
La technologie de suivi vidéo aide les chercheurs à observer le comportement des animaux sans les déranger.
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Table des matières
Le suivi vidéo est un outil super utile pour étudier comment les animaux se comportent dans leur milieu naturel. Grâce à la vidéo, les chercheurs peuvent observer plein de détails importants sur le mouvement des animaux, leur vitesse, leur position corporelle et comment ils interagissent entre eux sans leur causer de stress ou de dommages. Cette méthode est souvent plus facile et plus efficace que d'autres techniques, comme coller des étiquettes RFID ou des appareils GPS, qui peuvent être intrusifs. En plus, le suivi vidéo est particulièrement utile pour les très petites créatures, comme les larves d'insectes, qui sont difficiles à étudier par d'autres moyens.
Avantages du Suivi Vidéo
Utiliser la technologie de suivi vidéo permet aux chercheurs de rassembler beaucoup de données sur des animaux individuels ou des groupes d'animaux. Cela inclut la fréquence de leurs déplacements, où ils passent leur temps, et comment ils se comportent socialement. Les infos collectées peuvent aider les scientifiques à comprendre divers aspects du comportement et de la biologie animale. Il existe plein de programmes de suivi vidéo disponibles pour les chercheurs, chacun avec ses propres points forts et faibles.
Ces programmes peuvent être utilisés pour différents types d'animaux. Par exemple, certains logiciels sont spécialement conçus pour étudier les rongeurs, tandis que d'autres sont plus adaptés pour les animaux aquatiques. Les paquets de logiciels commerciaux sont courants mais peuvent coûter cher, nécessitant des achats à la fois de matériel et de logiciels. Il y a aussi des options gratuites, même si elles ne sont pas toujours aussi fiables.
Types de Logiciels Disponibles
Il y a plusieurs programmes de suivi vidéo bien connus que les chercheurs peuvent utiliser pour étudier le comportement animal. Des exemples incluent EthoVision, TopScan et Smart Video Tracking pour les animaux terrestres, tandis que des programmes comme Lolitrack sont utilisés pour les créatures aquatiques. Ces outils commerciaux sont populaires car ils offrent beaucoup de fonctionnalités, mais ils peuvent être coûteux. Les chercheurs avec un budget limité peuvent chercher des logiciels gratuits conçus pour des tâches spécifiques, mais ceux-ci ont souvent des capacités limitées ou ne sont pas aussi précis.
Les programmes gratuits peuvent offrir des fonctionnalités utiles, comme suivre les mouvements de plusieurs animaux ou utiliser des marqueurs pour simplifier l'analyse. Cependant, beaucoup de ces outils n'ont pas été testés en profondeur par rapport à des programmes plus établis. De ce fait, ils pourraient manquer certaines mesures détaillées ou ne fonctionner que dans des conditions ou contextes spécifiques.
Nouveautés dans les Logiciels de Suivi
Récemment, certains logiciels de suivi vidéo ont commencé à utiliser l'intelligence artificielle pour améliorer leur efficacité à reconnaître les mouvements et comportements des animaux. Ces avancées peuvent donner des résultats impressionnants, mais elles dépendent souvent de types spécifiques d'animaux pour entraîner les programmes. Cela signifie qu'un programme entraîné sur un animal pourrait ne pas fonctionner aussi bien avec une autre espèce.
Malgré ces défis, les options de logiciels gratuits et open source ont gagné en popularité, car elles permettent aux chercheurs d’adapter les outils à leurs propres besoins. Cette adaptabilité est obtenue grâce à une communauté active qui soutient et améliore le logiciel. Cependant, certaines connaissances en programmation avancées sont souvent nécessaires.
Exemples Spécifiques d'Applications de Suivi Vidéo
Un exemple d'application spécifique est l'étude des rats avec un modèle de la maladie de Parkinson. Les chercheurs ont développé un nouveau logiciel appelé TrAQ, qui est conçu pour suivre les mouvements de ces rats. Cet outil est facile à utiliser et permet de suivre simplement le comportement d'animaux uniques au fil du temps, fournissant des données sur leur comportement pendant les tests.
En analysant les enregistrements vidéo, TrAQ peut automatiquement suivre les mouvements des animaux, y compris combien de fois ils tournent dans une direction spécifique, ce qui est crucial pour la recherche sur Parkinson. Le logiciel fonctionne en prenant des séquences vidéo et en appliquant des algorithmes pour identifier les endroits des parties du corps de l’animal. Cela peut aider les chercheurs à avoir une vision plus claire de comment la maladie affecte les compétences motrices et le comportement.
Caractéristiques du Logiciel TrAQ
TrAQ est conçu pour être simple à utiliser, permettant aux chercheurs d'analyser des vidéos avec un minimum d’entrée. Il se compose de deux sections principales : le Tracker et l’Analyzer. Le Tracker se concentre sur la détection des mouvements et des positions de l’animal en fonction des images vidéo, tandis que l’Analyzer prend ces données et produit des résultats utiles, comme la vitesse et la direction des mouvements.
Le Tracker peut traiter des vidéos en éliminant le bruit de fond et en se concentrant uniquement sur l’animal. Cela signifie que même dans des conditions difficiles, comme lorsque d'autres objets dans la vidéo peuvent troubler les résultats, le logiciel peut toujours suivre avec précision les mouvements de l’animal.
L’Analyzer prend ensuite les données brutes de suivi pour créer des sorties claires et informatives. Les chercheurs peuvent voir des représentations visuelles des données, comme des cartes de chaleur montrant où l’animal passe le plus de temps, ainsi que des données numériques qui peuvent être exportées pour des analyses supplémentaires.
Avantages d'Utiliser TrAQ
TrAQ est bénéfique pour ceux qui étudient les comportements animaux car il aide à simplifier le processus. Les chercheurs peuvent faire fonctionner le logiciel avec juste quelques clics pour analyser plusieurs vidéos, ce qui leur fait gagner du temps et des efforts. De plus, les données générées peuvent les aider à comparer les résultats à travers différentes études, menant à de meilleures compréhensions du comportement animal et des maladies neurodégénératives.
Le logiciel prend en charge divers formats vidéo, le rendant polyvalent pour différents contextes de recherche. Il peut suivre non seulement des rongeurs, mais aussi des poissons et de petits crustacés, grâce à sa nature adaptable.
Limitations et Défis
Malgré ses nombreux avantages, TrAQ a quelques limitations. Actuellement, il ne peut suivre qu'un seul animal à la fois et peut avoir des difficultés avec plusieurs arènes dans la même vidéo. Le logiciel fonctionne sur la base de la reconnaissance visuelle, ce qui peut poser des défis lorsque les animaux adoptent des postures ou des formes inhabituelles.
Une autre préoccupation est le temps d'exécution. Pour des vidéos en haute résolution, TrAQ peut ne pas traiter les données en temps réel, ce qui pourrait être un inconvénient pour certains expériences. Cependant, la vitesse globale est généralement acceptable pour de nombreux projets de recherche.
Conclusion
En résumé, les logiciels de suivi vidéo, comme TrAQ, représentent une avancée passionnante dans les études de comportement animal. Ils offrent un moyen non intrusif de rassembler des données précieuses sur la façon dont les animaux interagissent avec leur environnement et entre eux. Bien qu'il existe des limitations, les avantages d'utiliser cette technologie pour la recherche comportementale sont clairs. À mesure que les chercheurs continuent de développer et d'améliorer les méthodes de suivi vidéo, les possibilités de compréhension du comportement animal vont encore s'élargir.
Titre: TrAQ: a novel, versatile, semi-automated, two-dimensional motor behavioural tracking software
Résumé: 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.
Auteurs: Davide Di Censo, I. Rosa, B. Ranieri, T. DiLorenzo, M. Alecci, T. M. Florio, A. Galante
Dernière mise à jour: 2024-05-05 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.05.592556
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.05.592556.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.
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