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# Biologia# Comportamento e Cognição Animal

Avanços no Rastreamento de Vídeo para Estudos de Comportamento Animal

A tecnologia de rastreamento por vídeo ajuda os pesquisadores a observar o comportamento dos animais de forma não invasiva.

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O rastreamento por vídeo é uma ferramenta útil pra estudar como os animais se comportam em ambientes naturais. Usando vídeo, os pesquisadores conseguem observar detalhes importantes sobre o movimento dos animais, velocidade, posição do corpo e como eles interagem entre si sem causar estresse ou dano. Esse método costuma ser mais fácil e eficaz comparado a outras técnicas, como colocar etiquetas RFID ou dispositivos GPS, que podem ser invasivos. Além disso, o rastreamento por vídeo é especialmente útil pra criaturas bem pequenas, como larvas de insetos, que são difíceis de estudar com outros métodos.

Vantagens do Rastreio por Vídeo

Com a tecnologia de rastreamento por vídeo, os pesquisadores conseguem coletar um monte de dados sobre animais individuais ou grupos de animais. Isso inclui com que frequência eles se movem, onde passam o tempo e como agem socialmente. As informações coletadas podem ajudar os cientistas a entender vários aspectos do comportamento e biologia animal. Muitos programas de rastreamento por vídeo estão disponíveis pra pesquisadores, cada um com seus próprios pontos fortes e fracos.

Esses programas podem ser usados pra vários tipos de animais. Por exemplo, alguns softwares são feitos especificamente pra estudar roedores, enquanto outros funcionam melhor pra animais aquáticos. Os pacotes de software comerciais são comuns, mas podem ser caros, exigindo compras de hardware e software. Também tem opções gratuitas, embora não sejam sempre tão confiáveis.

Tipos de Softwares Disponíveis

Existem vários programas conhecidos de rastreamento por vídeo que os pesquisadores podem usar pra estudar o comportamento animal. Exemplos incluem EthoVision, TopScan e Smart Video Tracking pra animais terrestres, enquanto programas como o Lolitrack são usados pra criaturas aquáticas. Essas ferramentas comerciais são populares porque oferecem muitas funcionalidades, mas podem custar caro. Pesquisadores com orçamento apertado podem procurar software gratuito feito pra tarefas específicas, embora esses muitas vezes tenham capacidades limitadas ou não sejam tão precisos.

Os programas gratuitos podem oferecer recursos úteis, como rastrear os movimentos de múltiplos animais ou usar marcadores pra simplificar a análise. No entanto, muitos desses ferramentas não foram testadas extensivamente em comparação a programas mais estabelecidos. Assim, eles podem faltar algumas medições detalhadas ou podem funcionar bem apenas em condições ou configurações específicas.

Novos Desenvolvimentos em Software de Rastreamento

Recentemente, alguns softwares de rastreamento por vídeo começaram a usar inteligência artificial pra ficarem mais eficazes em reconhecer movimentos e comportamentos dos animais. Esses avanços podem gerar resultados impressionantes, mas geralmente dependem de tipos específicos de animais pra treinar os programas. Isso quer dizer que um programa treinado em um animal pode não funcionar bem com outra espécie.

Apesar desses desafios, opções de software gratuito e de código aberto ganharam popularidade, já que permitem aos pesquisadores adaptar as ferramentas pra atender suas próprias necessidades. Essa adaptabilidade vem de uma comunidade ativa que apoia e melhora o software. No entanto, muitas vezes é necessário ter um certo conhecimento avançado de programação.

Exemplos Específicos de Aplicações de Rastreio por Vídeo

Um exemplo de aplicação específica é o estudo de ratos com um modelo de Doença de Parkinson. Os pesquisadores desenvolveram um novo software chamado TrAQ, que é projetado pra rastrear os movimentos desses ratos. Essa ferramenta é fácil de usar e permite um rastreamento simples de animais únicos ao longo do tempo, proporcionando dados sobre seu comportamento durante os testes.

Analisando as gravações em vídeo, o TrAQ pode rastrear automaticamente os movimentos dos animais, incluindo quantas vezes eles giram numa direção específica, o que é vital na pesquisa sobre Parkinson. O software funciona capturando as imagens em vídeo e aplicando algoritmos pra identificar as localizações das partes do corpo do animal. Isso pode ajudar os pesquisadores a terem uma visão mais clara de como a doença afeta as habilidades motoras e o comportamento.

Recursos do Software TrAQ

O TrAQ foi feito pra ser fácil de usar, permitindo que pesquisadores analisem vídeos com uma intervenção mínima. Ele tem duas seções principais: o Rastreador e o Analisador. O Rastreador se concentra em detectar os movimentos e posições do animal com base nos quadros de vídeo, enquanto o Analisador pega esses dados e produz saídas úteis, como velocidade e direção do movimento.

O Rastreador consegue processar vídeos removendo o ruído de fundo e focando apenas no animal. Isso significa que mesmo em condições desafiadoras, como quando outros objetos no vídeo podem confundir os resultados, o software ainda consegue rastrear com precisão os movimentos do animal.

O Analisador então pega os dados brutos de rastreamento pra criar saídas claras e informativas. Os pesquisadores conseguem ver representações visuais dos dados, como mapas de calor mostrando onde o animal passa a maior parte do tempo, além de dados numéricos que podem ser exportados pra análises mais detalhadas.

Benefícios de Usar o TrAQ

O TrAQ é vantajoso pra quem estuda comportamentos animais porque ajuda a simplificar o processo. Os pesquisadores conseguem rodar o software com apenas alguns cliques pra analisar vários vídeos, economizando tempo e esforço. Além disso, os dados gerados podem ajudar a comparar resultados entre diferentes estudos, levando a melhores insights sobre o comportamento animal e doenças neurodegenerativas.

O software suporta vários formatos de vídeo, tornando-o versátil pra diferentes configurações de pesquisa. Ele pode rastrear não só roedores, mas também peixes e pequenos crustáceos, graças à sua natureza adaptável.

Limitações e Desafios

Apesar de suas muitas vantagens, o TrAQ tem algumas limitações. Atualmente, ele só consegue rastrear um animal por vez e pode ter dificuldades com múltiplas arenas dentro do mesmo vídeo. O software opera com base no reconhecimento visual, o que pode ser um desafio quando os animais adotam posturas ou formas incomuns.

Outra preocupação é o tempo de execução. Pra vídeos em alta resolução, o TrAQ pode não processar os dados em tempo real, o que pode ser uma desvantagem pra certos experimentos. No entanto, a velocidade geral é aceitável pra muitos projetos de pesquisa.

Conclusão

Resumindo, softwares de rastreamento por vídeo, como o TrAQ, representam um avanço empolgante nos estudos de comportamento animal. Eles oferecem uma maneira não invasiva de coletar dados valiosos sobre como os animais interagem com seu ambiente e entre si. Embora existam limitações, os benefícios de usar essa tecnologia pra pesquisa comportamental são claros. À medida que os pesquisadores continuam a desenvolver e melhorar os métodos de rastreamento por vídeo, as possibilidades de entender o comportamento animal vão se expandir ainda mais.

Fonte original

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

Resumo: 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 atualização: 2024-05-05 00:00:00

Idioma: English

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

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

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

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

Obrigado ao biorxiv pela utilização da sua interoperabilidade de acesso aberto.

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