Шадмехри Сара¹, Бежанян Татевик¹, Стрельцова Оксана¹, Зуев Максим¹, Бондарев Максим²
¹ ЛИТ ОИЯИ
² Государственный университет «Дубна»
Поведенческий тест «Водный лабиринт Морриса» направлен на исследования пространственной памяти и способности к обучению мелких лабораторных животных. Данная установка — это круглый бассейн, который наполнен окрашенной водой, под небольшим слоем которой находится скрытая платформа. Достижение платформы или нахождение сектора, где вышеуказанная платформа обычно размещена, является конечной целью испытуемого мелкого лабораторного животного. Обычно эксперимент проводится на 2 групп животных, в каждом из которой до 10 грызунов. Эксперимент разделен на два этапа: до облучения и после облучения (на 30 и 90 днях), в каждом из которой длится 5 дней и в каждом из этих дней, мелкое лаб. животное тестируется 3 раза. Регистрируются пройденная дистанция, время и стратегии поиска платформы и др. Очевидно, что в результате эксперимента накапливается огромное количество видеоматериалов. Разработка удобного инструментария позволит существенно сократить время исследований, получать более точные и расширенные количественные данные, а также получить траекторию экспериментального животного, которая очень информативна для данного теста.
С целью найти решение вышеуказанных проблем, был разработан алгоритм для получения траектория мелкого лабораторного животного. Работа алгоритма представлена на рис. 1.
Рис. 1. Схема работы алгоритма для построения и анализа траектории в поведенческом тесте «Водный лабиринт Морриса»
На основе данного алгоритма был разработан прототип веб-сервиса на платформе STREAMLIT. С помощью веб-сервиса, исследователь получает построенную траекторию движения, имеет возможность верификации в правильности, получает необходимые аналитические данные движения и создает базу данных для последующей задачи классификации траекторий.
Рис. 2. Работа веб-сервиса для анализа траектории мелких лабораторных животных в поведенческом тесте “Водный лабиринт Морриса”. Загрузка видео файла (a), построение траектории (изображение) (b), видео файл с наложением траектории для верификации правильности построенной траектории (c).
Веб-сервис разрабатывается и развернут на базе экосистемы ML/DL/HPC Гетерогенной вычислительной платформы HybriLIT и доступен из сети ОИЯИ по ссылке http://bio-dashboards.jinr.ru/morris/MorrisTracking.
Работа проводилась в рамках совместного проекта ЛИТ и ЛРБ ОИЯИ, направленного на создание информационной системы для автоматизации анализа экспериментальных данных, полученных в радиобиологических экспериментах, проводимых в ЛРБ.
- «Web Service for the Trajectory Analysis of Laboratory Animals in the Morris Water Maze»
T.Zh. Bezhanyan, S. Shadmehri, M.I. Zuev, O.I. Streltsova, M. Yu. Bondarev, I.A. Kolesnikova, Y.S. Severiukhin, MMCP, Yerevan, Oct 20-25, 2024 - «The Algorithm for the Analysis of the Laboratory Animal Trajectories in the «Morris Water Maze» and its Implementation as a Web Service»
T.Zh. Bezhanyan, S. Shadmehri, O.I. Streltsova, M.I. Zuev, M.Yu. Bondarev, I.A. Kolesnikova, Y.S. Severiukhin. Accepted for publication in “Physics of Particles and Nuclei (PEPAN)”, vol. 56, no. 6, 2025. - «Веб-сервис для формирования аннотированного набора данных траекторий мелких лабораторных животных в поведенческом тесте «Водный лабиринт Морриса»
Бежанян Т.Ж. и др. Information and Telecommunication Technologies and Mathematical Modeling of High-Tech Systems 2024 (ITTMM 2024), Moscow, Apr 8-12, 2024