AI-Analisis Perilaku NHP 3D yang Didukung|Fenotip Perilaku Tanpa Penanda

Penilaian perilaku adalah salah satu titik akhir fungsional paling informatif dalam penelitian non-primata manusia (NHP). Dalam ilmu saraf dan pengembangan obat sistem saraf pusat (SSP), perubahan gerakan, postur, penggerak, dan perilaku spontan sering kali memberikan indikator perkembangan penyakit atau respons terapeutik yang lebih awal dan lebih relevan secara klinis dibandingkan pengukuran biokimia konvensional saja.

Karena studi translasi semakin berfokus pada gangguan neurologis, penyakit-yang dimediasi oleh kekebalan tubuh, nyeri kronis, dan terapi gen, para peneliti memerlukan titik akhir perilaku yang obyektif, dapat direproduksi, dan cukup sensitif untuk mendeteksi perubahan fungsional yang tidak kentara. Namun, metode penilaian berbasis observasi tradisional sering kali mengandalkan penilaian manual atau sistem pelacakan berbasis penanda yang menimbulkan variabilitas, membatasi hasil, dan dapat mengubah perilaku alami hewan.

Kemajuan terkini dalam visi komputer dan kecerdasan buatan telah memungkinkan analisis perilaku tiga-dimensi tanpa penanda, memungkinkan peneliti mengukur fenotipe perilaku kompleks dengan presisi yang belum pernah ada sebelumnya sekaligus meminimalkan gangguan eksperimental.

Evaluasi perilaku telah lama menjadi titik akhir penting dalam farmakologi praklinis. Namun demikian, pendekatan konvensional menghadapi beberapa-keterbatasan yang diketahui.

Penilaian manual pada dasarnya bersifat subjektif dan sering kali berbeda-beda di antara para pengamat. Sistem penangkapan gerak berbasis penanda memerlukan penanda reflektif atau sensor yang dapat dipakai yang dapat mengganggu gerakan alami atau menyebabkan respons stres. Analisis video dua-dimensi juga mengalami masalah dengan oklusi tubuh, distorsi perspektif, dan ketidakmampuan untuk secara akurat merekonstruksi gerakan yang terjadi di luar satu tampilan kamera.

Keterbatasan ini menjadi sangat penting pada primata non-manusia, yang perilakunya jauh lebih canggih dibandingkan model hewan pengerat. Kontrol motorik halus, transisi postur, perilaku merawat diri, interaksi sosial, menggaruk, memanjat, dan gerakan anggota tubuh yang terkoordinasi sering kali terjadi secara bersamaan dan tidak dapat sepenuhnya dikarakterisasi menggunakan metode konvensional.

Ketika ekspektasi peraturan semakin menekankan titik akhir farmakodinamik yang kuantitatif dan dapat direproduksi, teknologi analisis perilaku yang lebih maju menjadi komponen penting dalam penelitian translasi.

Analisis perilaku tanpa penanda menggabungkan akuisisi multi-kamera yang tersinkronisasi dengan estimasi pose berbasis pembelajaran mendalam-untuk merekonstruksi gerakan kerangka tiga-dimensi tanpa melampirkan penanda fisik apa pun pada hewan.

Alih-alih mengandalkan sensor eksternal, algoritme AI mengidentifikasi penanda anatomi langsung dari gambar video dan terus memperkirakan postur tubuh sepanjang periode perekaman. Beberapa tampilan kamera yang disinkronkan mengurangi oklusi sekaligus mengaktifkan rekonstruksi spasial gerakan tubuh pada tingkat milimeter.

Pendekatan ini menawarkan beberapa keuntungan ilmiah.

Karena tidak ada penanda fisik yang dipasang, hewan dapat bergerak secara alami dengan sedikit gangguan eksperimental, sehingga mengurangi-artefak perilaku terkait stres. Analisis otomatis juga menghilangkan sebagian besar bias pengamat yang terkait dengan penilaian manual sekaligus memungkinkan pembuatan data terstandar di seluruh penelitian dan laboratorium.

Selain pengukuran lokomotor sederhana, sistem berbasis AI-dapat mengekstrak parameter kinematik, lintasan gerakan, sudut sendi, transisi postur, dan rangkaian perilaku yang sulit atau tidak mungkin diukur secara manual. Kumpulan data multidimensi ini memberikan representasi fungsi neurologis dan respons pengobatan yang lebih kaya.

Fenotip perilaku kuantitatif menjadi semakin berharga selama proses pengembangan obat.

Dalam penelitian ilmu saraf, analisis 3D tanpa penanda mendukung karakterisasi objektif fenotipe penyakit dalam model penyakit Parkinson, iskemia otak, epilepsi, penyakit Huntington, cedera tulang belakang, dan gangguan neurologis lainnya. Pemantauan berkelanjutan memungkinkan peneliti mengevaluasi perubahan halus pada gaya berjalan, postur, koordinasi, tremor, dan aktivitas spontan seiring berjalannya waktu.

Titik akhir perilaku juga memberikan bukti farmakodinamik penting selama studi kemanjuran. Dengan membandingkan perilaku dasar dengan pengukuran longitudinal pasca-pengobatan, peneliti dapat mengukur peningkatan fungsional, mengidentifikasi hubungan respons-dosis, dan lebih memahami mekanisme terapeutik.

Teknologi ini juga dapat diterapkan di luar indikasi SSP tradisional. Gangguan yang melibatkan nyeri kronis, pruritus, peradangan, atau disfungsi neuromuskular sering kali menghasilkan ciri khas perilaku yang kini dapat diukur secara objektif menggunakan analisis otomatis.

Karena primata non-manusia memiliki fungsi neuroanatomi dan motorik yang sangat terpelihara dengan manusia, kumpulan data perilaku kuantitatif ini mungkin memberikan relevansi translasi yang lebih besar dibandingkan pengukuran serupa yang diperoleh pada model hewan pengerat.

Untuk mendukung titik akhir perilaku yang semakin canggih dalam-studi primata non-manusia, Prisys Biotech telah mendirikan sebuahAI-mengaktifkan analisis perilaku 3D tanpa penandaalur kerja dalam platform penelitian translasinya. Solusinya telah diterapkanbekerja sama dengan Bayone, mengintegrasikan visi komputer tingkat lanjut dan analisis perilaku berbasis AI ke dalam studi farmakologi praklinis sekaligus memungkinkan Prisys fokus pada pelaksanaan studi, pemodelan penyakit, integrasi data, dan interpretasi translasi.

Alur kerjanya menggabungkan akuisisi video multi-tayangan tersinkronisasi, rekonstruksi pose tiga-dimensi, pengenalan perilaku otomatis, dan pelaporan perilaku kuantitatif. Lebih dari dua puluh titik kunci anatomi dapat dilacak secara bersamaan, memungkinkan analisis terperinci mengenai lintasan gerakan, postur, penggerak, memanjat, berdiri, menggantung, merawat diri, menggaruk, dan perilaku spontan lainnya. Kemampuan ini konsisten dengan kerangka teknis yang dijelaskan untuk platform analisis perilaku NHP berbasis AI.

Yang penting, Prisys menerapkan kemampuan ini sebagaibagian dari studi farmakologi terintegrasi dan bukan sebagai perangkat lunak mandiri, menggabungkan analisis perilaku dengan model penyakit, evaluasi PK/PD, pencitraan klinis, patologi, penilaian biomarker, dan interpretasi statistik.

Salah satu contoh alur kerja kolaboratif ini adalah evaluasi otomatis terhadap perilaku menggaruk patologis dalam penelitian pruritus non-primata pada manusia.

Dengan menggunakan pelacakan multi-tampilan, estimasi pose tiga dimensi, dan pengenalan perilaku berbasis aliran optik, episode garukan dapat dideteksi secara otomatis dan diukur dengan konsistensi tinggi. Daripada hanya mengandalkan pengamatan manual, para peneliti memperoleh pengukuran standar frekuensi garukan, durasi, dan dinamika perilaku, sehingga memberikan titik akhir farmakodinamik yang obyektif untuk mengevaluasi terapi anti-pruritus.

Alur kerja perilaku ini melengkapi alur kerja Prisys.Model pruritus primata non-manusia yang diinduksi IL-31, yang mendukung evaluasi translasi terapi anti{0}}pruritik dan neuroimun baru.

Kecerdasan buatan mengubah fenotip perilaku dari observasi subjektif menjadi biomarker digital kuantitatif. Karena pengembangan obat semakin menekankan hasil fungsional, pemantauan longitudinal, dan prediktabilitas translasi, analisis perilaku tiga-dimensi tanpa penanda diharapkan menjadi komponen yang semakin penting dalam penelitian ilmu saraf praklinis.

Ketika diintegrasikan dengan model penyakit primata non-manusia tingkat lanjut, pencitraan tingkat klinis, analisis PK/PD, dan biomarker molekuler, fenotip perilaku yang dibantu AI memungkinkan pemahaman yang lebih komprehensif tentang kemanjuran terapeutik sekaligus meningkatkan nilai translasi studi praklinis.

Di Prisys Biotech, kemampuan ini dimasukkan ke dalam program penelitian translasi multidisiplin melalui kolaborasi dengan mitra teknologi khusus, sehingga memungkinkan sponsor mengakses titik akhir perilaku kuantitatif yang terstandarisasi sebagai bagian dari studi farmakologi primata non{0}}manusia yang terintegrasi.

Hubungi Prisys Biotek