Elgesys yra vienas informatyviausių funkcinių rodmenų transliacijos tyrime. Nesvarbu, ar vertinami neurologiniai sutrikimai, lėtinis skausmas, niežulys, autoimuninės ligos ar genų terapija, elgesio pokyčiai dažnai yra ankstyviausi gydymo veiksmingumo įrodymai. Tačiau patikimų elgsenos duomenų generavimas atliekant ne-žmoginių primatų (NHP) tyrimus tradiciškai priklausė nuo intensyvios vaizdo peržiūros- ir subjektyvaus žmogaus stebėjimo, todėl kyla problemų dėl nuoseklumo, mastelio ir reguliavimo atkuriamumo.
„Prisys Biotech“ keičia šį procesą naudodami AI{0}}pagrįstą elgsenos fenotipų nustatymo platformą, kurioje derinamas kelių-kamerų 3D kompiuterinis matymas, judesio fiksavimas be žymeklių, elgsenos klasifikavimas ir skaitmeninių biologinių žymenų kūrimas. Užuot tiesiog registruojant gyvūnų elgesį, platforma sudėtingus judesius paverčia kiekybiniais, objektyviais ir atsekamais duomenų rinkiniais, kuriuos galima integruoti į šiuolaikinį ikiklinikinį vaistų kūrimą.
Kodėl įprastinio elgesio vertinimo nebepakanka
Elgesio galutiniai taškai išlieka svarbūs daugelyje terapinių sričių, nes jie tiesiogiai atspindi funkcinius rezultatus, kurių ne visada galima užfiksuoti vien molekuliniais biomarkeriais ar vaizdavimu. Atliekant tyrimus, susijusius su Parkinsono liga, Alzheimerio liga, insultu, lėtiniu skausmu, atopiniu dermatitu ar neuropsichiatriniais sutrikimais, subtilus elgesio pagerėjimas dažnai yra reikšmingas farmakologinio aktyvumo įrodymas.
Nepaisant jų svarbos, įprasti elgesio vertinimai turi keletą apribojimų. Ilgalaikiai -NHP tyrimai dažnai sukuria šimtus valandų vaizdo įrašų, kuriuos patyrę stebėtojai turi peržiūrėti rankiniu būdu. Skirtingi vertintojai gali taikyti šiek tiek skirtingus balų kriterijus, o nuovargis ir subjektyvi interpretacija neišvengiamai sukelia kintamumą. Dar svarbiau, kad rankiniu būdu įvertinus balus, pateikiami tik apibendrinti stebėjimai, o ne nuolatinė, rėmo{4}}lygio elgesio informacija, todėl sunku užfiksuoti subtilius gydymo efektus arba sukurti visiškai atsekamus duomenų rinkinius, skirtus reglamentuojantiems pateikimams.
Kadangi ikiklinikinis vaistų kūrimas vis labiau priklauso nuo objektyvių ir atkuriamų įrodymų, AI{0}}pagalbos elgesio analizė tapo galingu sprendimu šiems iššūkiams įveikti.
Skaitmeninio fenotipų nustatymo platformos kūrimas ne{0}}žmoginiams primatams
Prisyse, mūsųNHP elgesio analizės platformaapima ne tik įprastą vaizdo analizės programinę įrangą. Tai yra išsami skaitmeninio fenotipų nustatymo ekosistema, sukurta specialiai transliaciniams tyrimams.
Platforma į vieningą darbo eigą integruoja sinchronizuotą kelių{0}kamerų vaizdavimą, trijų-dimensijų pozos įvertinimą be žymeklio, AI-pagrįstą elgsenos atpažinimą, elgsenos duomenų bazės kūrimą ir vertimo analizę. Šis metodas leidžia tyrėjams nuolat stebėti spontanišką elgesį ir automatiškai generuoti standartizuotus kiekybinius rodiklius atskiriems gyvūnams ir ištisiems tyrimams.
Laikui bėgant platforma taip pat palaiko ligų{0}}specifinių elgsenos duomenų bazių kūrimą, leidžiančią tyrėjams palyginti įprastą elgesio pradinį lygį su ligos progresavimu ir terapiniais atsakais. Užuot analizavusi atskirus eksperimentus, sistema nuolat kaupia skaitmeninius elgsenos išteklius, kurie pagerina būsimą modelių kūrimą ir transliacinius tyrimus.
3D judesio fiksavimas be žymeklio leidžia stebėti natūralų elgesį
Tradicinėms judesio fiksavimo sistemoms paprastai reikalingi atspindintys žymekliai, pritvirtinti prie objekto. Šis metodas yra nepraktiškas atliekant ilgalaikius ne-žmoginių primatų tyrimus ir gali trukdyti natūraliam judėjimui.
Vietoj to „Prisys“ naudoja sinchronizuotą kelių{0}}vaizdų kompiuterinę viziją, kad atkurtų trimačius-skeleto judesius be fizinių žymeklių. AI automatiškai nustato anatominius orientyrus, įskaitant galvą, galūnes, liemenį ir sąnarius, leidžiančius tiksliai atkurti kūno laikyseną ir judėjimą standartinėje būsto aplinkoje.
Kadangi gyvūną vienu metu stebi kelios sinchronizuotos kameros, sistema žymiai sumažina sąkandžio problemas, su kuriomis dažniausiai susiduriama atliekant įprastus dvimačius vaizdo įrašus. Todėl gyvūnai gali būti nuolat stebimi be apribojimų, anestezijos ar elgesio trukdžių.
Nuo judesių stebėjimo iki skaitmeninių elgesio biomarkerių
Judėjimo fiksavimas yra tik pirmasis žingsnis. Tikroji AI vertė yra judėjimo duomenų pavertimas biologiškai reikšmingais elgesio galutiniais taškais.
Mūsų elgsenos analizės platforma automatiškai klasifikuoja platų elgsenos spektrą, įskaitant judėjimą, laipiojimą, tvarkymąsi, įbrėžimą, poilsį, laikysenos pokyčius, rankų judesius ir eisenos ypatybes. Užuot tiesiog skaičiuojusi elgesio įvykius, sistema matuoja elgesio dažnį, trukmę, erdvines trajektorijas, sąnarių kinematiką, judėjimo greitį, pagreitį ir galūnių koordinaciją.
Šie kiekybiniai parametrai suteikia labai jautrius skaitmeninius biomarkerius, galinčius aptikti subtilius farmakodinaminius atsakus, kurie gali būti prieš pastebimus klinikinius patobulinimus. Tokie objektyvūs matavimai yra ypač vertingi sergant neurologinėmis ligomis, kai maži funkciniai pokyčiai dažnai suteikia ankstyvą terapinę naudą.
AI pagerina objektyvumą ir mastelio keitimą
Vienas didžiausių DI{0}}pagrįstos elgsenos analizės pranašumų yra galimybė subjektyvų stebėjimą pakeisti standartizuotu skaičiavimo vertinimu.
Užuot pasikliavę neautomatine vaizdo peržiūra, platforma automatiškai apdoroja nuolatinius įrašus ir kiekvienam tyrime dalyvaujančiam gyvūnui taiko vienodus analitinius kriterijus. Tai pašalina tarp-stebėtojų kintamumą ir įgalina kadrų-po-elgsenos stebėjimą per visą eksperimentinį laikotarpį.
Kiekvienas elgsenos įvykis lieka susietas su pirminiu vaizdo įrašu, sukuriant visiškai atsekamą analitinę darbo eigą, kuri palaiko kokybės užtikrinimą, duomenų tikrinimą ir reglamentuojančius dokumentus. Vaistų kūrėjams vis labiau ieškant atkuriamų skaitmeninių galinių taškų, toks skaidrumo lygis yra reikšmingas pranašumas, palyginti su įprastu elgesio balais.
Elgsenos analizė ne tik{0}}viso kūno judesiui
Elgesio fenotipų nustatymas apima ne tik judėjimą. Veido išraiškos dažnai yra svarbūs skausmo, diskomforto ir neurologinės būklės rodikliai.
Siekdama patenkinti šį poreikį, „Prisys“ taip pat kuria pažangią trijų{0}}veidų išraiškos analizės sistemą, pagrįstąNe{0}}žmogaus primatų 3D grimasų skalė (3DGS). Integruojant kelių-vaizdų veido vaizdavimą su AI-pagrįstu funkcijų išskyrimu, ši technologija leidžia objektyviai kiekybiškai įvertinti subtilius veido raumenų judesius, kuriuos sunku nuosekliai įvertinti naudojant įprastą vaizdinį balą.
Gauti skaitmeniniai skausmo biomarkeriai plačiai naudojami kuriant skausmą malšinančius vaistus, vertinant pooperacinį skausmą, uždegiminių ligų modelius ir gyvūnų gerovės stebėjimą.
Taikymas įvairiose terapinėse srityse
Kadangi elgsenos galutiniai taškai plačiai naudojami kuriant vaistus, AI{0}}pagrįstas elgsenos fenotipų nustatymas palaiko daugybę tyrimų programų, nesusijusių su neurologijos mokslu.
Atliekant centrinės nervų sistemos tyrimus, skaitmeninė elgsenos analizė objektyviai įvertina motorikos atsigavimą, eisenos sutrikimus, laikyseną, pažinimą ir funkcijų pagerėjimą. Skausmo tyrimai naudingi kiekybiškai įvertinus spontaniškus judesius, vengimo elgesį ir veido skausmo rodiklius. Dermatologijos ir imunologijos programos gali stebėti braižymo elgesį kaip jautrų farmakodinaminį parametrąlėtinis niežulysiratopinis dermatitas. Genų terapijai, ląstelių terapijai ir biologinėms medžiagoms taip pat naudingas nuolatinis ilgalaikis{1}}funkcinio atsigavimo stebėjimas, kuris papildo molekulinius ir vaizdinius biologinius žymenis.
Transliacinio elgesio mokslo ateitis
Ikiklinikinių vaistų kūrimas sparčiai pereina prie integruoto skaitmeninio fenotipų nustatymo, kai elgsenos duomenys analizuojami kartu su neurovaizdavimu, elektrofiziologija, farmakokinetika, farmakodinamika ir molekuliniais biomarkeriais.
„Prisys Biotech“ mano, kad AI{0}}pagrįsta elgsenos analizė taps svarbia transliacinio tyrimo sudedamąja dalimi, o ne pasirenkamu analizės įrankiu. Derindami pažangų kompiuterinį regėjimą su mūsų nustatytais ne-žmoginių primatų ligų modeliais, klinikinio vaizdo gavimo galimybėmis, belaidėmis EEG technologijomis ir transliacinio neuromokslo patirtimi, siekiame suteikti vaistų kūrėjams objektyvių, atkuriamų ir kliniškai svarbių funkcinių rezultatų, kurie padidina pasitikėjimą ikiklinikinių sprendimų priėmimu.
Išvada
Patikimas elgsenos vertinimas išlieka esminis dalykas norint suprasti terapinį veiksmingumą atliekant ne{0}}žmoginių primatų tyrimus. Tačiau šiuolaikinių vaistų kūrimui reikia daugiau nei subjektyvių stebėjimų, -tam reikia kiekybinių, atkuriamų ir reguliavimo{3}}paruoštų įrodymų.
Naudodama AI-pagrįstą 3D be žymeklio judesio fiksavimą, skaitmeninį fenotipą, automatizuotą elgsenos klasifikavimą ir kiekybinį biologinių žymenų kūrimą, „Prisys Biotech“ padeda elgsenos tyrimus iš rankinio stebėjimo paversti standartizuotu skaitmeniniu mokslu. Kadangi AI vis spartėja ikiklinikinių tyrimų metu, skaitmeninė elgesio analizė vaidins vis svarbesnį vaidmenį gerinant transliacijos nuspėjamumą ir remiant saugesnių ir veiksmingesnių gydymo būdų kūrimą.
