В настоящее время для регистрации поведения экспериментальных животных предлагается широкий спектр программного обеспечения различной степени сложности и экономической доступности. Не все эти программы и методики удобны для применения из-за частого отсутствия графического интерфейса и общих требований к высокому качеству видео с контрастными изучаемыми объектами. В результате исследователь при попытке автоматизировать наблюдения за подопытными животными может столкнуться с рядом проблем: отсутствие необходимого и дорогостоящего оборудования для регистрации изменений в поведении; необходимость повышения квалификации по использованию специализированных регистрирующих приборов и софта; необходимость модификации дизайна эксперимента под требования софта (например, повышение освещённости), что потенциально может само по себе изменять поведение животного и др.
Сотрудниками Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (Павлов Е.Д., Ганжа Е.В.) совместно с вьетнамским коллегой (Чан Дык Зьен) разработана новая методика неинвазивной оценки двигательной активности рыб (LAAD, Locomotor Activity Auto Detection). Методика позволяет в течение длительного времени (час, сутки и более) оценивать биологические ритмы животных на основе их перемещений. LAAD включает дизайн эксперимента, регистрирующий программный модуль и агрегатор последовательностей данных (time series data sets). Программный модуль на базе открытого исходного кода Python с точностью более 95% способен одновременно анализировать видеофайлы, число и размер которых ограничены только возможностями персонального компьютера по одновременной обработке массива видеоданных. На ПК со средней производительностью приложение способно за одни сутки обработать 24-часовые видеофайлы разрешением 480p, полученные не менее чем от 10 экспериментальных животных (>240 часов видеозаписей в сутки). При этом дискретность программного анализа составляет менее одной секунды.
Основные отличия оригинального метода LAAD от других программных подходов следующие:
- Отсутствие жёстких требований к качеству видеозаписи. Можно использовать недорогие видеокамеры, работающие в инфракрасном диапазоне.
- Всеядность метода в плане объекта исследований ‒ от инфузории до млекопитающего.
- Простота настройки и запуска регистрирующего модуля.
- Не требует наличия производительного ПК.
- Нет каких-либо лицензионных ограничений на использование.
Работа выполнена в рамках проекта Эколан 3.2 в 2022‒2023 гг. (Российско-Вьетнамский Тропический Центр) при финансовой поддержке Минобрнауки России. На данный момент, методика верифицирована на двух представителях тропических рыб: кольчужных сомах Pterygoplichthys spp. и анабасе Anabas testudineus. Протокол экспериментов, на кольчужных сомах опубликован на вебсайте protocols.io и в журнале первого квартиля: PloS ONE.