Desenvolvimento de aplicativo para análise do comportamento de roedores submetidos ao labirinto em cruz elevado
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UNIFESP |
Texto Completo: | https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/61531 |
Resumo: | O estresse é uma reação natural de adaptação dos seres vivos, essencial para a sobrevivência, frente a situações de vulnerabilidade ou perigo. Porém, quando a intensidade ou duração do estímulo estressor é exacerbada, pode acarretar em comprometimento da saúde física e mental, com manifestação de transtornos de ansiedade e depressivos. Em estudos, modelos animais são utilizados para analisar os efeitos do estresse no organismo, quando induzido por estímulos físicos ou psicológicos. Essa análise é realizada através da observação do animal quando submetido a protocolos de avaliação de comportamento validados, em ambiente de laboratório. Diante disto, este trabalho teve como objetivo desenvolver um método computacional de rastreamento de ratos submetidos ao teste de Labirinto em Cruz Elevado, um dos protocolos mais utilizados na avaliação comportamental de roedores. Para obtenção de variáveis quantitativas, que traduzem a atividade locomotora, e de índices de ansiedade, foram aplicadas técnicas de processamento de imagens e Visão Computacional, em vídeos previamente gravados, utilizando a linguagem Python e a biblioteca OpenCV. A Visão Computacional, em conjunto com as técnicas matemáticas de reconhecimento de formas, permite que informações de uma cena sejam reconhecidas, assim como a visão humana é capaz. Ainda há a vantagem de ser mais precisa nas observações e de gerar métricas e índices, que a olho nu não seriam contabilizados. Deste modo, através de ajustes de cor e contraste, para destacar o animal na plataforma e obter a segmentação corporal, foi possível extrair informações relacionadas ao seu centro de massa, contorno, posição no labirinto, distância percorrida, velocidade média, tempos de parada e movimento. Os resultados foram gerados em formas gráficas, como mapas de trajeto e heatmaps, e tabelados, para melhor organização dos dados. Portanto, foi possível desenvolver um aplicativo simples e com capacidade similar aos softwares do mercado, trazendo variáveis importantes para avaliação de comportamentos de roedores relacionados à ansiedade. |
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Desenvolvimento de aplicativo para análise do comportamento de roedores submetidos ao labirinto em cruz elevadoDEVELOPMENT OF AN APPLICATION FOR ANALYSIS OF THE BEHAVIOR OF RODENTS SUBMITTED TO THE ELEVATED PLUS MAZEProcessamento de ImagensPythonOpenCVLabirinto em Cruz ElevadoEstresseAnsiedadeRatosO estresse é uma reação natural de adaptação dos seres vivos, essencial para a sobrevivência, frente a situações de vulnerabilidade ou perigo. Porém, quando a intensidade ou duração do estímulo estressor é exacerbada, pode acarretar em comprometimento da saúde física e mental, com manifestação de transtornos de ansiedade e depressivos. Em estudos, modelos animais são utilizados para analisar os efeitos do estresse no organismo, quando induzido por estímulos físicos ou psicológicos. Essa análise é realizada através da observação do animal quando submetido a protocolos de avaliação de comportamento validados, em ambiente de laboratório. Diante disto, este trabalho teve como objetivo desenvolver um método computacional de rastreamento de ratos submetidos ao teste de Labirinto em Cruz Elevado, um dos protocolos mais utilizados na avaliação comportamental de roedores. Para obtenção de variáveis quantitativas, que traduzem a atividade locomotora, e de índices de ansiedade, foram aplicadas técnicas de processamento de imagens e Visão Computacional, em vídeos previamente gravados, utilizando a linguagem Python e a biblioteca OpenCV. A Visão Computacional, em conjunto com as técnicas matemáticas de reconhecimento de formas, permite que informações de uma cena sejam reconhecidas, assim como a visão humana é capaz. Ainda há a vantagem de ser mais precisa nas observações e de gerar métricas e índices, que a olho nu não seriam contabilizados. Deste modo, através de ajustes de cor e contraste, para destacar o animal na plataforma e obter a segmentação corporal, foi possível extrair informações relacionadas ao seu centro de massa, contorno, posição no labirinto, distância percorrida, velocidade média, tempos de parada e movimento. Os resultados foram gerados em formas gráficas, como mapas de trajeto e heatmaps, e tabelados, para melhor organização dos dados. Portanto, foi possível desenvolver um aplicativo simples e com capacidade similar aos softwares do mercado, trazendo variáveis importantes para avaliação de comportamentos de roedores relacionados à ansiedade.Stress is a natural adaptation reaction of living beings, essential for survival in situations of vulnerability or danger. However, when the intensity or duration of the stressful stimulus is exacerbated, it can compromise physical and mental health with manifestation of anxiety and depressive disorders. In research, animal models are used to analyze the effects of stress on the body, when induced by physical or psychological stimuli. This analysis is done by observing the animal when submitted to validated behavior assessment protocols in a laboratory environment. Thus, the goal of this manuscript was to develop a computational method for tracking rats submitted to the Elevated Plus Maze test, one of the most used protocols in the behavioral assessment of rodents. To obtain quantitative variables and anxiety indices, which describe the locomotor activity, image processing and Computer Vision techniques were applied to previously recorded videos, using the Python language and the OpenCV library. Computer Vision, combined with mathematical techniques of shape recognition, allows information from a scene to be recognized,as well as the capability of human vision. There is also the advantage of being more precise in observations and generating metrics and indexes, which with the naked eye would not be counted. Hence, through color and contrast adjustments, to highlight the animal on the platform and obtain the body segmentation, it was possible to extract information related to your center of mass, contour, position in the maze, distance covered, average speed, stopping times and movement. The results were generated in graphical forms, such as route maps and heatmaps, and tabulated for better data organization. Therefore, it was possible to develop a simple application with a capacity similar to the software on the market, identifying important variables for the assessment of anxiety-related behavior in rodents.Não recebi financiamentoUniversidade Federal de São PauloAoki, Fábio Gava [UNIFESP]Uchiyama, Tatiana de Sousa Cunha [UNIFESP]http://lattes.cnpq.br/6737487161341934http://lattes.cnpq.br/6236265885750159http://lattes.cnpq.br/3566848719521339Segeti, Andressa Antonio [UNIFESP]2021-08-17T11:06:10Z2021-08-17T11:06:10Z2021-07-30info:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion41 f.application/pdfhttps://repositorio.unifesp.br/handle/11600/61531porSão José dos Campos, SPinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIFESPinstname:Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)instacron:UNIFESP2024-08-11T19:20:56Zoai:repositorio.unifesp.br/:11600/61531Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.unifesp.br/oai/requestbiblioteca.csp@unifesp.bropendoar:34652024-08-11T19:20:56Repositório Institucional da UNIFESP - Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)false |
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