федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева»

Свежие новости

События

Студенты Самарского университета им. Королёва разработали первую российскую систему умного слежения за лабораторными мышами

Студенты Самарского университета им. Королёва разработали первую российскую систему умного слежения за лабораторными мышами

Самарский университет

"Электронный лаборант" сэкономит ученым время и силы и повысит точность результатов экспериментов

Баландина Мария студенту сотруднику разработки биологический факультет естественнонаучный институт
29.09.2022 2022-09-30

Студенты и аспиранты Самарского национального исследовательского университета имени С.П. Королёва разработали программный комплекс на основе нейросетей для умного видеонаблюдения и автоматического анализа поведения лабораторных мышей и крыс во время различных экспериментов. В отличие от ученого с блокнотом и ручкой, программный комплекс может без устали, хоть 24 часа в сутки, отслеживать в автоматическом режиме, как ведут себя и чем занимаются хвостатые участники того или иного эксперимента.

Благодаря исключению человеческого фактора и использованию нейросетей повышается точность результатов проводимых экспериментов. Электроника зафиксирует даже малейшие отклонения от обычного поведения, в том числе и те, что могут ускользнуть от замыленного глаза уставшего ученого или вообще недоступные человеческому зрению. Отечественных аналогов подобному программному обеспечению нет, самарская разработка, получившая название Rat's Lab, сможет импортозаместить зарубежные программы, используемые в настоящее время в России.

"Наш программный комплекс Rat's lab с помощью видеокамеры, одной или нескольких, будет автоматически следить за грызунами, участвующими в экспериментах, считывать и фиксировать различные показатели и изменения в их поведении, выявлять отклонения от нормы и сводить все эти данные в итоговую таблицу для ученых. Подсчет показателей да и само обнаружение грызуна в ходе видеонаблюдения будет вестись с помощью нейросетей. Такие программные продукты применяются при тестировании на лабораторных животных новых лекарственных препаратов, косметических средств, при изучении особенностей поведения животных. Однако все подобные системы, используемые сейчас в России, созданы за рубежом, они дорогие и малодоступны для приобретения. Наша разработка будет значительно дешевле и поможет заместить зарубежные аналоги", - рассказала один из авторов Rat's Lab, студентка биологического факультета Самарского университета им. Королёва Мария Баландина.

Во время тестирования лекарств и косметики ученые проводят различные эксперименты, чтобы определить действие и возможные побочные эффекты испытываемого препарата. Ученые смотрят, влияет ли лекарство, например, на походку животных, на координацию движений, цепкость лапок, на память и даже на настроение - веселую мышку, например, можно отличить по поведению от грустной, ученые в одном из исследований даже научились различать крыс-оптимистов и пессимистов. Животное в определенной ситуации может морщить мордочку или умываться, вставать на задние лапы или испытывать страх и убегать наутек. Программный комплекс на основе собранных баз данных и специальных алгоритмов определяет и классифицирует эти "кусочки" поведения, выделяя отклонения от нормы.

Для оценки изменений в поведении грызунов в мировой практике разработано множество стандартных тестовых ситуаций, придуманы и стандартизированы различные локации и устройства - беговые колеса, лабиринты, бегущие дорожки. Например, при тестировании потенциальных лекарств от болезни Альцгеймера мышам предлагается пройти специальный водный лабиринт, в котором ранее они уже были. Ученые смотрят, насколько хорошо мыши помнят правильный маршрут, улучшилась ли от лекарства пространственная память и умственные способности подопытных грызунов. Состояние памяти можно также оценить, показав мышам какой-нибудь предмет, который ранее они уже видели и изучали - на основе того, насколько близко они подходят к этому предмету или сколько времени тратят на его повторное обнюхивание, можно определить, вспомнили они его или нет. Самарский Rat's lab может использоваться практически во всех стандартных тестовых ситуациях и устройствах, утвержденных международными нормами проведения экспериментов на грызунах.

По словам разработчиков, данное программное обеспечение в перспективе также может применяться для совершенствования систем автоматического мониторинга миграции животных в дикой природе - его легко можно перенастроить на работу с другими, намного более крупными представителями фауны. В настоящее время готов прототип программного комплекса, ведется его тестирование и пополнение баз данных. Разработкой самарских студентов уже заинтересовались ряд научно-исследовательских институтов РАН и парфюмерно-косметических компаний. Серийный прототип Rat's lab планируется создать до конца 2022 года.

Фото: Екатерина Доровская