Cuantificación de patrones locomotores del pez cebra usando descriptores de movimiento en video
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Date
2021
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
El pez cebra (Danio Rerio) es un modelo animal emergente ampliamente utilizado en el estudio de efectos farmacológicos, compuestos químicos, toxicología, trastornos neuropsiquiátricos, mecanismos de enfermedades, entre muchos otros. La locomoción y el análisis delcomportamiento se han convertido en una prueba esencial para apoyar los bioensayos (pruebas enanimales) llevados a cabo sobre el pez cebra. Muchas de las estrategias computacionales existentesrequieren pasos de calibración, están limitadas a escenarios específicos y en muchos casos la dinámica del pez es solo aproximada por una trayectoria de movimiento global. Este trabajo presentauna estrategia para medir automáticamente mapas de ocurrencia cinemática que expresan patronesespacio-temporales del pez cebra, a partir de trayectorias locales de movimiento capturadas en unexperimento de comportamiento social. En el presente trabajo, los peces cebra fueron sometidosa un estrés ambiental agudo, posteriormente a 10 o 100 uM(micro molar) de cafeína durante 20minutos y finalmente a la prueba de comportamiento social durante 5 minutos. Como principal contribución, la estrategia propuesta devuelve mapas cinemáticos de ocurrencia que recuperan el historialde locomoción y que permite una mayor descripción del comportamiento social particular de cadaespécimen en secuencias de vídeo. Estos mapas pueden realzar las regiones de interés y explicarlos comportamientos en función de los patrones de frecuencia de velocidad y aceleración. Además,el enfoque propuesto tiene la capacidad de rastrear la locomoción global del pez cebra como lasaplicaciones estándar. Los resultados locomotores muestran una disminución de la distancia, la velocidad y la aceleración principalmente en el grupo expuesto al estrés más 10 uM de cafeína. Además,los resultados muestran una preferencia por la zona social en todos los grupos que aumenta conla exposición al estrés más 100 uM de cafeína, estos resultados fueron verificados con mapas deocurrencia para cada grupo.
Description
Keywords
Pez cebra, Pruebas sociales, Patrones locomotores, Características cinemáticas, Aprendizaje profundo, Redes neuronales convolucionales, histogramas de ocurrencia.