Революційні дослідження поведінки тварин за допомогою новітніх технологій

резюме: Вона представила SMART-BARN, сучасну установку для вивчення колективної поведінки тварин.

Розміщений у сараї 18-го століття та сараї розміром із спортивний зал для фотографування, заклад використовує високопродуктивні методи, такі як оптичне та звукове відстеження, щоб стежити за тваринами у 3D. Це дозволяє дослідникам вивчати поведінку та взаємодії, які раніше неможливо було зафіксувати в лабораторних умовах.

SMART-BARN розглядається як кардинальний фактор у цій галузі, із застосуваннями, починаючи від біології до штучного інтелекту.

Ключові факти:

1. SMART-BARN – це скорочення від Scalable Multimodal Arena для відстеження поведінки тварин у великій кількості в реальному часі.
2. Ця технологія може стежити за сотнями або навіть тисячами тварин одночасно, залежно від їх розміру.
3. Багатодисциплінарна система, розроблена біологами, фізиками, інженерами та комп’ютерниками, вже застосовувалася для вивчення різних видів, включаючи голубів, шпаків, молі, кажанів і людей.

джерело: Університет Констанца

Дослідники з Центру передового досвіду з перспективних досліджень колективної поведінки (CASCB) та Інституту поведінки тварин імені Макса Планка перетворили колишній сарай на передову технологічну лабораторію для комплексного аналізу поведінки. Завдяки цьому вони тепер можуть вивчати складну поведінку груп тварин.

Ангар також послужив прототипом для найбільшої лабораторії поведінки зграї в Університеті Констанца: ангару для фотографій.

Основним обмеженням поведінкових досліджень є те, що вчені можуть вивчати тварин у строго контрольованому, але часто спрощеному та нереалістично малому середовищі в лабораторії, або в здебільшого неконтрольованих умовах у дикій природі.

Це обмежило нашу здатність вивчати багато аспектів поведінки, включаючи колективну поведінку, тобто рухи та взаємодію між тваринами, які лежать в основі їхнього складного соціального життя. Що потрібно для вирішення цього питання? По-перше, місце з великою кількістю простору. По-друге, сучасні технології.

Обидва доступні в сараї 18-го століття в Інституті поведінки тварин імені Макса Планка в Могенгені біля Констанца, а зараз в Ангарі зображень, залі розміром із спортзал в Університеті Констанца. Обидві лабораторії використовуються для детального вивчення колективної поведінки тварин.

Щоб зробити це багатовимірним способом, дослідники з Центру кластеру передового досвіду для перспективних досліджень групової поведінки в Університеті Констанца та Інституту Макса Планка з вивчення поведінки тварин розробили інструмент під назвою SMART-BARN.

SMART-BARN – це абревіатура від Масштабована мультимедійна арена для відстеження поведінки великих тварин у реальному часі.

«Це новий інструмент, який дозволяє вивчати складні риси поведінки особини або взаємодію між групами тварин, такими як комахи, птахи чи ссавці», — говорить Гімал Найк. У співпраці з Матті Нагі, співдоповідачем групи Яном Кузіном та його колегами вони розробили SMART-BARN.

Команда була надзвичайно міждисциплінарною: біологи, фізики, інженери та комп’ютерники розробляли його разом.

Мате Надь пояснює інструмент далі: «Ми використовуємо високопродуктивні методи вимірювання, такі як оптичне та акустичне відстеження, за допомогою яких ми можемо вивчати точне розташування та позу тварин у 3D та обчислювати їх поле зору».

Користувачі нового обладнання матимуть можливість виконувати різні експериментальні парадигми, використовуючи модульний характер системи.

Чому розмір має значення?

«SMART-BARN розроблено для розширення діапазону типових поведінкових експериментів у приміщенні з точки зору розміру експерименту, виміряних характеристик поведінки та розміру групи»,

«Це означає, що користувачі можуть виміряти раніше невидимий поведінковий репертуар, оскільки тварини мають більше місця», — каже комп’ютерний науковець Гімал Найк. У закладі — залежно від розміру тварин — одночасно може перебувати 100 тварин і розширюється можливість експериментувати з новими видами, які зазвичай не вивчаються в закритих умовах.

“Насправді ми тепер розширили це для роботи з кількома тисячами тварин, – додає Козін. – Нещодавно ми провели дослідження в Imaging Hangar, де ми відстежили 10 000 чумної сарани. Це було б неможливо без нашої технології SMART-BARN. »

ЯК КОРИСТУВАТИСЯ SMART-BARN

На сьогоднішній день SMART-BARN використовувався в різних експериментальних випадках із залученням таких різноманітних предметів, як голуби, шпаки, метелики, кажани та люди.

Найк радіє, що: «Заклад налагоджує нове важливе міждисциплінарне співробітництво».

Він продовжує: «Наприклад, SMART-BARN надає можливість відстежувати тривимірний погляд і положення птахів у групі з десяти чи більше осіб, зберігаючи їх ідентичність. Дослідники використовують цю технологію, щоб дослідити роль погляду в прийнятті рішень».

Комп’ютерні вчені використовують ту саму технологію для розробки нового комп’ютерного зору та алгоритмів на основі штучного інтелекту, які полегшують тривимірне відстеження тварин, не прикріплюючи до них жодних тегів.

«Наш метод призвів до створення більшої системи у фотографічному ангарі Університету Констанца для відстеження зграй роботів або тисяч комах», — каже Ян Кузін.

«Коротше кажучи, діапазон його застосування обмежений лише нашою здатністю придумувати експериментальні ідеї», — каже Матті Надь.

Команда передбачає цей заклад як простір для співпраці, де дослідники з усього світу можуть зробити свій внесок у вивчення поведінкових питань. Тому команда запрошує дослідників з усього світу зв’язатися з ними та спланувати експерименти.

Про новини досліджень поведінкової нейронауки

автор: Гелена Дітц
джерело: Університет Констанца
спілкування: Гелена Дітц – Університет Констанца
картина: Зображення надано Neuroscience News

Оригінальний пошук: Відкритий доступ.
“SMART-BARN: масштабована мультимедійна арена для відстеження поведінки великих тварин у реальному часі«Матті Надь та ін. Розвиток науки

підсумок

SMART-BARN: масштабована мультимедійна арена для відстеження поведінки великих тварин у реальному часі

SMART-BARN (масштабована мультимодальна арена для відстеження поведінки тварин у великій кількості в режимі реального часу) дозволяє швидко та надійно фіксувати рух, поведінку, спілкування та взаємодію між тваринами в групах у межах великої (14,7 м на 6,6 м на 3,8 м) ), 3D середовище Використання кількох інформаційних каналів.

Поведінка вимірюється в широкому діапазоні таксонів (комахи, птахи, ссавці тощо) і розмірів тіла (від молі до людини) одночасно.

Ця система об’єднує кілька технологій одночасного вимірювання, включаючи субміліметрову точність, високошвидкісне захоплення руху (300 Гц), аудіозапис і локалізацію, автоматичне розпізнавання поведінки (комп’ютерне бачення) і дистанційні інтерактивні блоки, керовані комп’ютером (наприклад, автоматичні годівниці та годівниці для тварин). мобільні пристрої).

Потоки даних доступні в режимі реального часу, що дозволяє проводити експерименти із замкнутим циклом, засновані на високому контролі поведінки, водночас створюючи комплексні набори даних для автономного аналізу.

Різноманітні можливості SMART-BARN демонструються на трьох складних прикладах із птахами, підкреслюючи його широку застосовність для детального аналізу колективної поведінки тварин різних видів.