大小鼠強(qiáng)迫游泳分析系統(tǒng)對"攀爬"和"游泳"行為的區(qū)分能力分析

系統(tǒng)工作原理與行為分類標(biāo)準(zhǔn)

強(qiáng)迫游泳視頻分析系統(tǒng)是通過AI賦能深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，結(jié)合云計算技術(shù)，能夠快速追蹤并分析動物的目標(biāo)行為。其核心技術(shù)包括數(shù)據(jù)庫、算法庫、醫(yī)學(xué)指標(biāo)庫等多個方面，這些技術(shù)共同構(gòu)成了全自動化、智能化、高通量的動物精細(xì)行為智能檢測平臺。通過視頻追蹤與無線傳感技術(shù)的結(jié)合，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對生物模式動物精細(xì)行為的檢測，包括各種運(yùn)動類、時間類等基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)指標(biāo)的捕獲和分析。

系統(tǒng)將動物行為分為三類主要狀態(tài)：

漂浮狀態(tài)(不動狀態(tài))：動物放棄主動掙扎，僅維持頭部浮出水面的被動漂浮

游泳狀態(tài)：動物表現(xiàn)出規(guī)律且流暢的游泳動作，代表試圖逃離環(huán)境的積極行為

攀爬/掙扎狀態(tài)：動物嘗試通過四肢伸出水面并沿容器壁向上爬行來逃脫

攀爬與游泳行為的區(qū)分方法

行為特征差異

游泳行為特征：

表現(xiàn)為規(guī)律流暢的游泳動作

代表動物試圖逃離或應(yīng)對所處環(huán)境的積極反應(yīng)

抑郁狀態(tài)動物游泳行為會減少，積極游泳時間較短

攀爬行為特征：

表現(xiàn)為四肢伸出水面并沿容器壁向上爬行

持續(xù)時間較長通常被視為動物更加積極嘗試逃離的表現(xiàn)

與抑郁狀態(tài)的嚴(yán)重程度相關(guān)聯(lián)

技術(shù)實現(xiàn)手段

視頻分析系統(tǒng)：

采用120幀/秒攝像機(jī)記錄行為

配置背光板系統(tǒng)減少水珠干擾

使用透明圓柱形泳池便于觀察

行為識別算法：

SuperFst強(qiáng)迫游泳分析軟件自動分類行為

通過運(yùn)動模式分析區(qū)分游泳和攀爬動作

能夠區(qū)分SSRIs(增加游泳)和三環(huán)類抗抑郁藥(增加攀爬)的不同作用

實驗參數(shù)設(shè)置：

小鼠測試通常持續(xù)6分鐘，記錄后4分鐘的行為

大鼠測試通常持續(xù)兩天，第一天15分鐘預(yù)游，第二天5分鐘測試

水溫控制在23-25℃，水深根據(jù)動物體重調(diào)整

系統(tǒng)驗證與應(yīng)用價值

行為識別準(zhǔn)確性

抗抑郁藥品響應(yīng)：

選擇性血清素再攝取抑制劑可增加游泳行為

三環(huán)類抗抑郁藥可增加攀爬行為

精神興奮藥可增加所有運(yùn)動行為

抑郁狀態(tài)評估：

抑郁狀態(tài)動物游泳行為減少

不動時間增加與抑郁程度正相關(guān)

實驗注意事項

環(huán)境控制：

水溫應(yīng)穩(wěn)定在23-25℃

水深應(yīng)使動物尾巴與測試箱底面保持距離

多只動物實驗時應(yīng)用不透明擋板隔開

實驗設(shè)計：

大鼠實驗前1天需進(jìn)行預(yù)游

小鼠實驗當(dāng)天直接進(jìn)行測試

記錄時間需標(biāo)準(zhǔn)化(小鼠后4分鐘，大鼠5分鐘)

數(shù)據(jù)分析：

采用不動時間、游泳時間及攀爬時間作為評價指標(biāo)

比較不同組別間行為參數(shù)的統(tǒng)計學(xué)差異

結(jié)合藥作用機(jī)制分析行為變化

大小鼠強(qiáng)迫游泳分析系統(tǒng)通過高精度視頻分析和智能算法，能夠準(zhǔn)確區(qū)分攀爬和游泳行為，為抑郁研究和抗抑郁藥品評估提供了可靠的技術(shù)支持。系統(tǒng)的區(qū)分能力已在大量研究中得到驗證，是神經(jīng)精神藥理學(xué)研究的重要工具。