Tingkah laku ialah salah satu bacaan berfungsi yang paling bermaklumat dalam penyelidikan translasi. Sama ada menilai gangguan neurologi, sakit kronik, pruritus, penyakit autoimun atau terapi gen, perubahan tingkah laku sering memberikan bukti terawal keberkesanan terapeutik. Walau bagaimanapun, penjanaan data tingkah laku yang boleh dipercayai dalam kajian bukan-primat manusia (NHP) secara tradisinya bergantung pada-semakan video intensif buruh dan pemerhatian subjektif manusia, mewujudkan cabaran dalam ketekalan, kebolehskalaan dan kebolehulangan peraturan.
Di Prisys Biotech, kami sedang mengubah proses ini melalui-platform fenotaip tingkah laku berkuasa AI yang menggabungkan-penglihatan komputer 3D berbilang kamera, tangkapan gerakan tanpa penanda, pengelasan tingkah laku dan pembangunan biopenanda digital. Daripada hanya merekodkan tingkah laku haiwan, platform ini menukar pergerakan yang kompleks kepada set data kuantitatif, objektif dan boleh dikesan yang boleh disepadukan ke dalam pembangunan ubat praklinikal moden.
Mengapa Penilaian Tingkah Laku Konvensional Tidak Lagi Cukup
Titik akhir tingkah laku kekal penting merentasi pelbagai bidang terapeutik kerana ia secara langsung mencerminkan hasil berfungsi yang tidak selalu dapat ditangkap oleh biomarker molekul atau pengimejan sahaja. Dalam kajian yang melibatkan penyakit Parkinson, penyakit Alzheimer, strok, sakit kronik, dermatitis atopik, atau gangguan neuropsikiatri, pembaikan tingkah laku yang halus selalunya mewakili bukti bermakna aktiviti farmakologi.
Walaupun kepentingannya, penilaian tingkah laku konvensional memberikan beberapa batasan. Kajian-jangka panjang NHP selalunya menghasilkan ratusan jam rakaman video yang memerlukan semakan manual oleh pemerhati berpengalaman. Penilai yang berbeza mungkin menggunakan kriteria pemarkahan yang sedikit berbeza, manakala keletihan dan tafsiran subjektif pasti memperkenalkan kebolehubahan. Lebih penting lagi, pemarkahan manual hanya menyediakan pemerhatian ringkas dan bukannya berterusan, bingkaikan-maklumat tingkah laku peringkat, menjadikannya sukar untuk menangkap kesan rawatan yang halus atau mewujudkan set data yang boleh dikesan sepenuhnya untuk penyerahan peraturan.
Memandangkan pembangunan ubat praklinikal semakin bergantung pada bukti objektif dan boleh dihasilkan semula, analisis tingkah laku berbantukan AI telah muncul sebagai penyelesaian yang berkuasa untuk mengatasi cabaran ini.
Membina Platform Fenotaip Digital untuk-Bukan Primata Manusia
Di Prisys, kamiPlatform analisis tingkah laku NHPmelangkaui perisian analisis video konvensional. Ia mewakili ekosistem fenotaip digital komprehensif yang direka khusus untuk penyelidikan translasi.
Platform ini menyepadukan pengimejan berbilang-kamera yang disegerakkan, penganggaran pose tanpa penanda tiga-dimensi, pengecaman tingkah laku dipacu AI-, pembinaan pangkalan data tingkah laku dan analitis terjemahan ke dalam aliran kerja bersatu. Pendekatan ini membolehkan penyelidik memantau secara berterusan tingkah laku spontan sambil menjana titik akhir kuantitatif piawai secara automatik merentas haiwan individu dan keseluruhan kajian.
Dari masa ke masa, platform ini juga menyokong pembangunan pangkalan data tingkah laku khusus{0}}penyakit, membolehkan penyelidik membandingkan garis dasar tingkah laku biasa dengan perkembangan penyakit dan tindak balas terapeutik. Daripada menganalisis eksperimen terpencil, sistem terus mengumpul aset tingkah laku digital yang meningkatkan pembangunan model masa depan dan penyelidikan translasi.
Tangkapan Gerakan 3D Tanpa Penanda Membolehkan Pemerhatian Tingkah Laku Semulajadi
Sistem tangkapan gerakan tradisional biasanya memerlukan penanda reflektif yang dilampirkan pada subjek, pendekatan yang tidak praktikal untuk-kajian jangka panjang dalam-primat bukan manusia dan mungkin mengganggu pergerakan semula jadi.
Prisys sebaliknya menggunakan penglihatan komputer berbilang-pandangan yang disegerakkan untuk membina semula-pergerakan rangka tiga dimensi tanpa penanda fizikal. AI secara automatik mengenal pasti tanda tanda anatomi, termasuk kepala, anggota badan, batang dan sendi, membolehkan pembinaan semula postur badan dan pergerakan badan dengan tepat dalam persekitaran perumahan standard.
Oleh kerana berbilang kamera disegerakkan memerhati haiwan secara serentak, sistem secara ketara mengurangkan masalah oklusi yang biasa dihadapi dengan rakaman video dua-konvensional. Oleh itu, haiwan boleh dipantau secara berterusan tanpa sekatan, anestesia, atau gangguan tingkah laku.
Daripada Penjejakan Pergerakan kepada Penanda Bio Tingkah Laku Digital
Pergerakan menangkap hanya mewakili langkah pertama. Nilai sebenar AI terletak pada mengubah data gerakan menjadi titik akhir tingkah laku yang bermakna secara biologi.
Platform analisis tingkah laku kami secara automatik mengklasifikasikan spektrum tingkah laku yang luas, termasuk pergerakan, memanjat, dandanan, menggaru, berehat, peralihan postur, pergerakan tangan dan ciri berjalan. Daripada hanya mengira peristiwa tingkah laku, sistem mengukur kekerapan tingkah laku, tempoh, trajektori spatial, kinematik sendi, halaju pergerakan, pecutan dan koordinasi anggota badan.
Parameter kuantitatif ini menyediakan biomarker digital yang sangat sensitif yang mampu mengesan tindak balas farmakodinamik halus yang mungkin mendahului penambahbaikan klinikal yang boleh diperhatikan. Pengukuran objektif sedemikian amat berharga dalam penyakit neurologi di mana perubahan fungsi kecil sering mewakili faedah terapeutik awal.
AI Meningkatkan Keobjektifan dan Kebolehskalaan
Salah satu kelebihan terbesar analisis tingkah laku berasaskan AI- ialah keupayaan untuk menggantikan pemerhatian subjektif dengan penilaian pengiraan piawai.
Daripada bergantung pada semakan video manual, platform memproses rakaman berterusan secara automatik dan menggunakan kriteria analisis yang sama merentas setiap haiwan dalam kajian. Ini menghapuskan kebolehubahan antara-pemerhati sambil mendayakan bingkai-oleh-penjejakan gelagat bingkai sepanjang keseluruhan tempoh percubaan.
Setiap peristiwa tingkah laku kekal dipautkan kepada rekod video asal, mewujudkan aliran kerja analisis yang boleh dikesan sepenuhnya yang menyokong jaminan kualiti, pengesahan data dan dokumentasi kawal selia. Memandangkan pembangun ubat semakin mencari titik akhir digital yang boleh dihasilkan semula, tahap ketelusan ini mewakili kelebihan ketara berbanding pemarkahan tingkah laku konvensional.
Meluaskan Analisis Tingkah Laku Melangkaui Seluruh-Pergerakan Badan
Fenotaip tingkah laku melangkaui pergerakan sahaja. Ekspresi muka selalunya memberikan petunjuk penting tentang kesakitan, ketidakselesaan dan status neurologi.
Untuk menangani keperluan ini, Prisys juga sedang membangunkan rangka kerja analisis ekspresi muka tiga{0}}dimensi lanjutan berdasarkanBukan-Skala Grimace 3D Primat Manusia (3DGS). Dengan menyepadukan pengimejan muka berbilang-dengan pengekstrakan ciri berasaskan AI-, teknologi ini membolehkan pengkuantifikasian objektif pergerakan otot muka halus yang sukar dinilai secara konsisten menggunakan pemarkahan visual konvensional.
Biomarker kesakitan digital yang terhasil mempunyai aplikasi yang luas dalam pembangunan ubat analgesik, penilaian kesakitan selepas pembedahan, model penyakit radang, dan pemantauan kebajikan haiwan.
Aplikasi Merentasi Pelbagai Kawasan Terapeutik
Oleh kerana titik akhir tingkah laku digunakan secara meluas sepanjang pembangunan dadah, fenotaip tingkah laku dikuasakan AI{0}} menyokong banyak program penyelidikan melangkaui neurosains.
Dalam kajian sistem saraf pusat, analisis tingkah laku digital menyediakan penilaian objektif pemulihan motor, keabnormalan gaya berjalan, postur, kognisi, dan peningkatan fungsi. Kajian kesakitan mendapat manfaat daripada penilaian kuantitatif pergerakan spontan, tingkah laku mengelak dan penunjuk kesakitan muka. Program dermatologi dan imunologi boleh memantau tingkah laku menggaru sebagai titik akhir farmakodinamik yang sensitif untukpruritus kronikdandermatitis atopik. Terapi gen, terapi sel dan biologi juga mendapat manfaat daripada{1}}pemantauan jangka panjang berterusan pemulihan fungsi yang melengkapkan biomarker molekul dan pengimejan.
Masa Depan Sains Tingkah Laku Translasi
Pembangunan ubat praklinikal sedang bergerak pantas ke arah fenotaip digital bersepadu, di mana data tingkah laku dianalisis bersama pengimejan neuro, elektrofisiologi, farmakokinetik, farmakodinamik dan biomarker molekul.
Di Prisys Biotech, kami percaya analisis tingkah laku yang dikuasakan AI-akan menjadi komponen penting dalam penyelidikan translasi dan bukannya alat analisis pilihan. Dengan menggabungkan penglihatan komputer lanjutan dengan model penyakit bukan{2}}manusia yang telah ditetapkan, keupayaan pengimejan klinikal, teknologi EEG tanpa wayar dan kepakaran neurosains translasi, kami menyasarkan untuk menyediakan pembangun ubat dengan titik akhir berfungsi objektif, boleh dihasilkan semula dan berkaitan secara klinikal yang meningkatkan keyakinan dalam membuat keputusan praklinikal-.
Kesimpulan
Penilaian tingkah laku yang boleh dipercayai kekal asas untuk memahami keberkesanan terapeutik dalam-kajian primata bukan manusia. Walau bagaimanapun, pembangunan ubat moden memerlukan lebih daripada pemerhatian subjektif-ia memerlukan bukti sedia kuantitatif, boleh dihasilkan semula dan{3}}kawal selia.
Melalui AI-menangkap gerakan tanpa penanda 3D, fenotaip digital, klasifikasi tingkah laku automatik dan pembangunan biomarker kuantitatif, Prisys Biotech membantu mengubah penyelidikan tingkah laku daripada pemerhatian manual kepada sains digital yang standard. Memandangkan penggunaan AI terus meningkat merentasi penyelidikan praklinikal, analisis tingkah laku digital akan memainkan peranan yang semakin penting dalam meningkatkan kebolehramalan translasi dan menyokong pembangunan terapi yang lebih selamat dan berkesan.
