研究人員利用計(jì)算機(jī)視覺開發(fā)出無壓力的小鼠稱重方法

由杰克遜實(shí)驗(yàn)室 (JAX) 副教授 Vivek Kumar 博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種非侵入式方法，利用計(jì)算機(jī)視覺準(zhǔn)確、連續(xù)地測量小鼠體重。該方法旨在減少與傳統(tǒng)稱重技術(shù)相關(guān)的壓力，提高涉及小鼠的生物醫(yī)學(xué)研究的質(zhì)量和可重復(fù)性。

在人類健康和生物醫(yī)學(xué)研究中，體重是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，通常作為整體健康狀況的指標(biāo)和潛在健康問題的預(yù)測指標(biāo)。對(duì)于研究小鼠(臨床前研究中最常見的對(duì)象)的研究人員來說，測量體重傳統(tǒng)上需要將動(dòng)物從籠子中取出并放在秤上。

這個(gè)過程會(huì)給小鼠帶來壓力，引入變量來影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此外，這些測量通常每隔幾天才進(jìn)行一次，這進(jìn)一步增加了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可重復(fù)性的難度。

Kumar 表示：“我們認(rèn)識(shí)到需要一種更好的方法來準(zhǔn)確、無創(chuàng)地測量動(dòng)物隨時(shí)間的質(zhì)量。傳統(tǒng)方法不僅給小鼠帶來壓力，還限制了測量的頻率和可靠性，從而削弱了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性。”

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，Kumar 和他的計(jì)算科學(xué)家和軟件工程師團(tuán)隊(duì)(包括第一作者 Malachy Guzman、Brian Geuther 碩士和 Gautam Sabnis 博士)轉(zhuǎn)向了計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)。Guzman 是卡爾頓學(xué)院的一名大四學(xué)生，曾是 JAX 的暑期學(xué)生，并以 Kumar 實(shí)驗(yàn)室的學(xué)年實(shí)習(xí)生身份繼續(xù)了該項(xiàng)目。

通過分析 Kumar 之前用于評(píng)估梳理行為和步態(tài)姿勢的最大的小鼠視頻數(shù)據(jù)集之一，他們開發(fā)了一種誤差小于 5% 的體重計(jì)算方法。該研究結(jié)果發(fā)表在 8 月 7 日的《Patterns》高級(jí)在線版上，為研究人員提供了一種新資源，有望提高各種臨床前研究的質(zhì)量。

研究團(tuán)隊(duì)在開發(fā)這種方法時(shí)面臨多項(xiàng)挑戰(zhàn)。與工業(yè)化養(yǎng)殖中用于測量體重的相對(duì)靜止的實(shí)驗(yàn)對(duì)象不同，小鼠非?；钴S且靈活，經(jīng)常改變姿勢和形狀，就像一個(gè)可變形的物體。

此外，該團(tuán)隊(duì)還研究了 62 種不同的小鼠品系，重量從 13 克到 45 克不等，每種小鼠都有獨(dú)特的大小、行為和毛色，因此需要使用多種視覺指標(biāo)、機(jī)器學(xué)習(xí)工具和統(tǒng)計(jì)模型才能達(dá)到所需的準(zhǔn)確度。

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