Správanie je jedným z najinformatívnejších funkčných výstupov v translačnom výskume. Či už ide o hodnotenie neurologických porúch, chronickej bolesti, svrbenia, autoimunitných ochorení alebo génových terapií, zmeny správania často poskytujú najskorší dôkaz terapeutickej účinnosti. Získavanie spoľahlivých údajov o správaní v štúdiách na primátoch, ktoré nie sú -u ľudí (NHP), však tradične záviselo od prác-intenzívnej video kontroly a subjektívneho pozorovania ľuďmi, čo vytváralo problémy v konzistencii, škálovateľnosti a regulačnej reprodukovateľnosti.
V Prisys Biotech transformujeme tento proces prostredníctvom -platformy na behaviorálnu fenotypizáciu založenú na umelej inteligencii, ktorá kombinuje viac-kamerové 3D počítačové videnie, zachytávanie pohybu bez značiek, klasifikáciu správania a vývoj digitálnych biomarkerov. Namiesto jednoduchého zaznamenávania správania zvierat platforma prevádza zložité pohyby na kvantitatívne, objektívne a sledovateľné súbory údajov, ktoré možno integrovať do moderného predklinického vývoja liekov.
Prečo konvenčné hodnotenie správania už nestačí
Behaviorálne koncové body zostávajú nevyhnutné v mnohých terapeutických oblastiach, pretože priamo odrážajú funkčné výsledky, ktoré nie je možné vždy zachytiť molekulárnymi biomarkermi alebo samotným zobrazovaním. V štúdiách zahŕňajúcich Parkinsonovu chorobu, Alzheimerovu chorobu, mŕtvicu, chronickú bolesť, atopickú dermatitídu alebo neuropsychiatrické poruchy, jemné zlepšenia správania často predstavujú významný dôkaz farmakologickej aktivity.
Napriek svojej dôležitosti predstavujú konvenčné hodnotenia správania niekoľko obmedzení. Dlhodobé-štúdie NHP často generujú stovky hodín videozáznamov, ktoré si vyžadujú manuálnu kontrolu skúsenými pozorovateľmi. Rôzni hodnotitelia môžu použiť mierne odlišné kritériá hodnotenia, zatiaľ čo únava a subjektívna interpretácia nevyhnutne prinášajú variabilitu. Ešte dôležitejšie je, že manuálne skórovanie poskytuje iba súhrnné pozorovania, nie nepretržité, rámcové{4}}informácie o správaní na úrovni, čo sťažuje zachytenie jemných účinkov liečby alebo vytvorenie plne sledovateľných súborov údajov pre predloženie regulačným orgánom.
Keďže predklinický vývoj liekov sa čoraz viac spolieha na objektívne a reprodukovateľné dôkazy, ako účinné riešenie na prekonanie týchto výziev sa ukázala asistovaná analýza správania AI-.
Vybudovanie platformy digitálneho fenotypovania pre-neľudské primáty
V Prisys, nášPlatforma analýzy správania NHPpresahuje rámec bežného softvéru na analýzu videa. Predstavuje komplexný ekosystém digitálnej fenotypizácie navrhnutý špeciálne pre translačný výskum.
Platforma integruje synchronizované viac{0}}zobrazovanie kamier, trojrozmerný odhad polohy bez značiek, rozpoznávanie správania riadené AI-, vytváranie databázy správania a translačné analýzy do jednotného pracovného postupu. Tento prístup umožňuje výskumníkom nepretržite monitorovať spontánne správanie a zároveň automaticky generovať štandardizované kvantitatívne koncové body pre jednotlivé zvieratá a celé štúdie.
Postupom času platforma podporuje aj vývoj databáz správania-špecifických pre choroby, čo výskumníkom umožňuje porovnávať bežné základné hodnoty správania s progresiou ochorenia a terapeutickými odpoveďami. Namiesto analyzovania izolovaných experimentov systém nepretržite akumuluje digitálne behaviorálne aktíva, ktoré zlepšujú budúci vývoj modelov a translačný výskum.
3D snímanie pohybu bez značiek umožňuje prirodzené pozorovanie správania
Tradičné systémy snímania pohybu zvyčajne vyžadujú reflexné značky pripevnené k subjektu, čo je prístup, ktorý je nepraktický pre dlhodobé{0}}štúdie na primátoch (okrem človeka){1} a môže narúšať prirodzený pohyb.
Prisys namiesto toho využíva synchronizované viac{0}}zobrazenie počítačového videnia na rekonštrukciu trojrozmerných pohybov kostry bez fyzických značiek. AI automaticky identifikuje anatomické orientačné body vrátane hlavy, končatín, trupu a kĺbov, čo umožňuje presnú rekonštrukciu držania tela a lokomócie v štandardnom prostredí bývania.
Keďže viaceré synchronizované kamery pozorujú zviera súčasne, systém podstatne znižuje problémy s oklúziou, s ktorými sa bežne stretávame pri konvenčných dvoj{0}}dimenzionálnych videozáznamoch. Zvieratá môžu byť preto nepretržite monitorované bez obmedzenia, anestézie alebo zasahovania do správania.
Od sledovania pohybu k digitálnym behaviorálnym biomarkerom
Zachytenie pohybu predstavuje len prvý krok. Skutočná hodnota AI spočíva v transformácii pohybových údajov na biologicky zmysluplné behaviorálne koncové body.
Naša platforma na analýzu správania automaticky klasifikuje široké spektrum správania, vrátane pohybu, lezenia, úpravy, škrabania, odpočinku, prechodov držania tela, pohybov rúk a charakteristík chôdze. Namiesto jednoduchého počítania udalostí správania systém meria frekvenciu správania, trvanie, priestorové trajektórie, kinematiku kĺbov, rýchlosť pohybu, zrýchlenie a koordináciu končatín.
Tieto kvantitatívne parametre poskytujú vysoko citlivé digitálne biomarkery schopné detegovať jemné farmakodynamické reakcie, ktoré môžu predchádzať pozorovateľným klinickým zlepšeniam. Takéto objektívne merania sú obzvlášť cenné pri neurologických ochoreniach, kde malé funkčné zmeny často predstavujú skoré terapeutické výhody.
AI zlepšuje objektivitu a škálovateľnosť
Jednou z najväčších výhod analýzy správania založenej na AI-je schopnosť nahradiť subjektívne pozorovanie štandardizovaným výpočtovým hodnotením.
Namiesto spoliehania sa na manuálnu kontrolu videa platforma automaticky spracováva nepretržité záznamy a aplikuje rovnaké analytické kritériá na každé zviera v rámci štúdie. To eliminuje{1}}premenlivosť medzi pozorovateľmi a zároveň umožňuje sledovanie správania-po{3}}rámci počas celého experimentálneho obdobia.
Každá udalosť správania zostáva prepojená s pôvodným video záznamom, čím sa vytvára plne sledovateľný analytický pracovný postup, ktorý podporuje zabezpečenie kvality, overovanie údajov a regulačnú dokumentáciu. Keďže vývojári liekov čoraz viac hľadajú reprodukovateľné digitálne koncové body, táto úroveň transparentnosti predstavuje významnú výhodu oproti konvenčnému hodnoteniu správania.
Rozširovanie analýzy správania za hranicami celého{0}}pohybu tela
Behaviorálna fenotypizácia presahuje samotnú lokomóciu. Výrazy tváre často poskytujú dôležité indikátory bolesti, nepohodlia a neurologického stavu.
Na riešenie tejto potreby Prisys tiež vyvíja pokročilý trojrozmerný rámec analýzy výrazu tváre založený naMiera grimasy 3D (3DGS) iného ako-ľudského primáta. Integráciou viac-zobrazovania tváre s extrakciou funkcií na základe AI{2}} táto technológia umožňuje objektívnu kvantifikáciu jemných pohybov svalov tváre, ktoré je ťažké konzistentne hodnotiť pomocou konvenčného vizuálneho hodnotenia.
Výsledné digitálne biomarkery bolesti majú široké uplatnenie pri vývoji analgetických liekov, hodnotení pooperačnej bolesti, modeloch zápalových ochorení a monitorovaní dobrých životných podmienok zvierat.
Aplikácie vo viacerých terapeutických oblastiach
Vzhľadom na to, že behaviorálne koncové body sa vo veľkej miere používajú pri vývoji liekov, behaviorálna fenotypizácia založená na AI-podporuje množstvo výskumných programov mimo neurovedy.
V štúdiách centrálneho nervového systému poskytuje digitálna behaviorálna analýza objektívne hodnotenie motorického zotavenia, abnormalít chôdze, držania tela, kognície a funkčného zlepšenia. Výskum bolesti ťaží z kvantitatívneho hodnotenia spontánneho pohybu, vyhýbavého správania a indikátorov bolesti tváre. Dermatologické a imunologické programy môžu monitorovať škrabanie ako citlivý farmakodynamický koncový bodchronický pruritusaatopická dermatitída. Génové terapie, bunkové terapie a biologické látky podobne profitujú z nepretržitého dlhodobého-monitorovania funkčného zotavenia, ktoré dopĺňa molekulárne a zobrazovacie biomarkery.
Budúcnosť translačnej behaviorálnej vedy
Predklinický vývoj liečiv sa rýchlo posúva smerom k integrovanému digitálnemu fenotypovaniu, kde sa údaje o správaní analyzujú spolu s neuroimagingom, elektrofyziológiou, farmakokinetikou, farmakodynamikou a molekulárnymi biomarkermi.
V Prisys Biotech veríme, že-analýza správania založená na AI sa stane základnou súčasťou translačného výskumu a nie voliteľným analytickým nástrojom. Skombinovaním pokročilého počítačového videnia s našimi zavedenými modelmi chorôb primátov (okrem človeka), možnosťami klinického zobrazovania, bezdrôtovými EEG technológiami a odbornými znalosťami v oblasti translačnej neurovedy sa snažíme poskytnúť vývojárom liekov objektívne, reprodukovateľné a klinicky relevantné funkčné koncové body, ktoré zvyšujú dôveru v predklinické rozhodovanie-.
Záver
Spoľahlivé hodnotenie správania zostáva základom pre pochopenie terapeutickej účinnosti v štúdiách na primátoch okrem človeka. Moderný vývoj liekov si však vyžaduje viac ako subjektívne pozorovania,-vyžaduje kvantitatívne, reprodukovateľné a regulačné-doklady pripravené.
Prostredníctvom AI-poháňaného 3D snímania pohybu bez markerov, digitálneho fenotypovania, automatizovanej klasifikácie správania a kvantitatívneho vývoja biomarkerov pomáha Prisys Biotech transformovať behaviorálny výskum z manuálneho pozorovania na štandardizovanú digitálnu vedu. Keďže sa prijímanie AI v rámci predklinického výskumu naďalej zrýchľuje, digitálna behaviorálna analýza bude hrať čoraz dôležitejšiu úlohu pri zlepšovaní predvídateľnosti translácie a podpore vývoja bezpečnejších a efektívnejších terapií.
