Американские биологи CAPTURE — оптическую систему захвата движения животных, в которой в качестве меток для отслеживания положения тела животных используется пирсинг.
Первыми стали, конечно, крысы - на них закрепили по 20 серебряных бляшек, чтобы следить за поведением под воздействием кофеина и амфетамина. (Да уж - неформалы..)
Как это делалось раньше: с помощью тепловых карт, отслеживания по RFID-меткам, технологий компьютерного зрения или попросту визуального анализа человеком. Но всё это не точно!
И тогда Джесси Маршалл (Jesse Marshall) из Гарвардского университета и его коллеги предложили использовать для этого захват движения классическим оптическим методом, в котором камера регистрирует отражение света от расположенных на теле маркеров. Чтобы облегчить расположение маркеров на теле животного, исследователи решили использовать пирсинг — и расположили по 20 покрытых серебром маркеров на теле пяти крыс: на лапах, голове и по длине позвоночника.
Для работы системы ученые создали мини-студию в виде небольшой площадки для игр, обнесенной прозрачными стенками, а вокруг поставили 12 камер; чтобы крысы больше двигались на площадке, на нее также положили игрушки и педаль для обучения: после нажатия на нее особь получает угощение или воду. Данные о положении частей тела каждой крысы записывали постоянно в течение недели, а для построения трехмерной модели использовали нейросеть, которая обучалась предсказывать положение каждого маркера на основе ее прошлого положения и положения других точек.
В итоге с помощью CAPTURE ученым удалось построить схематичные (в виде палочек) трехмерные модели положения тела животного. По полученной модели можно оценивать не только положение отдельных частей тела, но и частоту их движения, а также отметить определенные паттерны, характерные, например, для груминга. Пространственная погрешность, (неточность в измерении положения маркеров относительно тела крысы) составляла в среднем меньше миллиметра!
Далее ученые решили проверить работу системы на крысах, которым ввели либо кофеин в дозировке 10 миллиграммов на килограмм веса, либо амфетамин в дозировке 0,5 миллиграммов на килограмм веса. Под действием введенных веществ крысы начинали двигаться намного больше: в движении они проводили 80 и 84 процента времени наблюдения для кофеина и амфетамина соответственно по сравнению с 32 процентами в спокойном состоянии. При использовании кофеина крысы больше времени тратили на груминг, а после введения амфетамина начинали кружиться вокруг своей оси.
