动物视频跟踪和行为分析系统

动物视频跟踪和行为分析系统由高清高帧频工业相机、动物行为分析软件、动物活动室/池等组成。通过录制高质量动物活动视频，并在计算机上使用专业动物行为分析软件对视频中的目标动物进行分析，从而获得目标动物随时间变化的行为轨迹（X坐标和Y坐标；单个动物可做3D跟踪，包括X、Y、Z坐标），进而自动计算获得数十种动物行为学的参数。可用于单目标动物行为观测分析和多目标动物行为观测分析，可以对多孔板中的动物、迷宫、野外开阔区域、鱼缸（池）、动物笼舍中的动物如昆虫、鱼类、爬行类、啮齿类或其他动物及野外动物的行为视频进行分析。结合动物呼吸测量，可同步化监测动物行为与呼吸代谢。

功能配置

1、 USB3.0或USB2.0彩色摄像头：根据研究动物的种类、研究内容和目的可选配不同的USB摄像头及光学镜头

2、动物行为观测分析软件LoliTrack5

3、 红外光板（选配）：用于室内透明鱼缸等的红外照明，可提高反差，模拟黑暗环境

4、 动物活动室/池（选配）：定制化动物行为观测室或观测池

技术指标

1） 动物行为观测分析软件可观测分析：

ü 位置坐标（包括前、后、中线中心、ZX）

ü 移动距离

ü 速度和速率

ü 加速度

ü 移动方向

ü 取向

ü 身体弯曲（如摆尾频率、身体摆动）

ü 移动方向和取向变化速率

ü 活动/非活动时间和比例

ü 选区花费时间和比率

ü 动物到选区中心的距离

ü 个体间距离（IID）

ü 距选区中心距离

2）所有参数都能够从单个动物体、动物群体（处理组）或者用户自定义区域（还可统计区域停留时间和访问次数等）中计算获得。

3）动物行为观测分析软件具备多种基于反差法和背景减除法的过滤功能。

4）可以在单个竞技场内跟踪多个动物，即使动物具有相同（或不同）的形状，颜色和大小，可以遮挡处理（如碰撞或交叉路径），以及可以将动物识别隐藏或移出视线应用。如果需要，可以轻松识别和更正任何跟踪错误。

5）软件可识别跟踪多个身体点（质心、头、中线中心、尾），用于运动学研究（如尾拍频率、身体振荡等）或特定行为（倾向或运动方向，转弯速度等）。

6）软件兼容大部分相机和视频格式，可以在一个或多个竞技场中跟踪任何形状或大小的生物体。具备视频录制和编辑工具，图形、热图，并可以导出带有数据叠加的视频或图像文件或具有用户定义输出的Excel数据文件。用户可以挑选出单个动物进行跟踪和分析，而不必跟踪所有动物。可以省略或包含用户定义的时间间隔以进行跟踪。

7）通过两个摄像头或文件（立体技术），软件可对空气中或水中的焦点动物进行真正的3D视频跟踪，同时考虑到空对水光的透射。轨迹的数字3D模型可以以不同的格式导出，以便在其他软件包中进一步可视化或分析。

8）其他应用包括在 24 孔、48 孔或 96 孔微量滴定板中跟踪生物体，以快速筛选活性水平或运动（例如，用于毒理学或生物医学测定）。可以添加用户定义的处理方法来帮助进行统计分析。

9）可以应用任意数量的用户定义的兴趣区域，以便以自动方式对进出这些感兴趣区域的行为进行评估。

10）USB彩色高分辨率数码摄像系统：

a) USB3.1彩色高清高帧频工业摄像机：紧凑设计，分辨率2592 x 1944 (5.04 MP)，帧率48FPS，芯片尺寸1/2.5" (5.702 mm x 4.277 mm)，重量33g。包括USB数据线、三脚架适配器、壁挂式支架安装。

b) 高品质定焦镜头：可选配6mm、8mm、12mm、16mm、25mm、50mm焦距可选。

9）红外光板：大小25×11cm113cm×51cm共5种尺寸可选，波长850nm。

10）可同时选配动物能量代谢测量及微型植入式体温心率监测。

应用案例

1. Jodi等人研究了升高CO2浓度水平对微鳍乌贼（I. pygmaeus）同种导向行为和活动水平的影响，发现CO2升高通过多种机制改变行为，在CO2升高时，不同行为特征的变化具有不同的机制（见下图）。CO2升高可能导致神经系统内的一系列变化，包括但不限于GABA-，Glu-，ACh和DA门控Cl−通道以及可能的GABA门控阳离子通道的功能改变。由于不同的神经回路产生不同的行为，只有神经系统中的一些CO2诱导的变化可能导致特定行为特征的改变。其中个体的行为分析便是使用了视频跟踪的方法，首先将动物暴露在大气CO2水平 (∼450 µatm) 或(∼1000 µatm)下，然后沿着镜子选定一个3厘米宽的区域A，借助动物行为观测分析软件分析了乌贼在A区域花费时间和访问次数，以及活动时间、移动总距离和平均速度。

2. C. Dye等人使用风洞系统和动物视频跟踪和行为分析系统研究了暴露于挥发态和液体喷剂中的炔丙菊酯的飞行行为差异，发现液体喷剂能够显著增加蚊子的飞行次数、转向率、平均移动速率和飞行速率，杀蚊效率高。而挥发态的炔丙菊酯对蚊子飞行行为的影响与对照组并无差异。

参考文献：

1. Dye-Braumuller K C, Haynes K F, Brown G C. Quantitative analysis of Aedes albopictus movement behavior following sublethal exposure to prallethrin[J]. Journal of the American Mosquito Control Association, 2017, 33(4): 282-292.

2. Jodi T. Thomas, Blake L. Spady, Philip L. Munday, Sue-Ann Watson; The role of ligand-gated chloride channels in behavioural alterations at elevated CO2 in a cephalopod. J Exp Biol 1 July 2021; 224 (13): jeb242335. doi: https://doi.org/10.1242/jeb.242335.

产地：欧洲