Новый метод автоматического анализа активности быстрых

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 11476 (2023) Цитировать эту статью

342 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Поведенческие показатели признаны важными критериями оценки благополучия животных. Одним из основных типов поведения животных, включенных в этограммы, является их активность. Оценка быстродвижущихся животных, проводимая человеком методом визуального наблюдения, сложна и малообъективна. Поэтому целью исследований было разработать метод автоматизированного анализа активности животных, особенно полезный при наблюдении за быстрыми и подвижными особями, и доказать его пригодность для оценки поведения быстродвижущихся животных. Разработан метод автоматической оценки активности животных с использованием анализа цифровых изображений, основными инструментами которого являются язык программирования Python и библиотека OpenCV. Моделью исследования были обезьяны Callimico goeldii, содержащиеся в зоологическом саду. Доказано, что этот метод хорошо коррелирует (Rs = 0,76) с визуальным методом анализа поведения животных. Разработанная автоматическая оценка поведения животных во много раз быстрее визуального анализа и позволяет точно оценить ежедневную активность быстродвижущихся групп животных. Использование этой системы позволяет получить индекс активности с разрешением менее секунды, что позволяет использовать ее в онлайн-режиме в качестве детектора аномальной активности животных, например, для раннего выявления заболеваний или внезапных событий, которые проявляются повышенной или снижение активности по сравнению со стандартным образцом активности.

Поведенческие показатели признаны важными критериями оценки благополучия животных. Существует несколько разделов методов наблюдения и регистрации поведения животных. Первоначально использовались только прямые методы с присутствием наблюдателя в месте нахождения животного1. Ручной анализ поведения сильно ограничен двумя непреодолимыми препятствиями: сложностью моделей поведения и человеческой предвзятостью. Нарушения в поведении животных, возникающие в результате присутствия наблюдателя поблизости, а также развитие технологий привели к более широкому использованию косвенных методов, включающих дистанционную регистрацию поведения. Первоначально аналоговые записи производились на пленочную ленту, а затем стали использоваться магнитные ленты (кассеты VHS) с помощью устройств замедленной видеозаписи. В настоящее время для наблюдения за поведением и сбора данных чаще всего используются камеры видеонаблюдения и цифровая запись на флэш-носители (HDD, SSD, карты памяти и т. д.). Распространенность камер видеонаблюдения в сочетании с их хорошим качеством изображения и низкой ценой привела к более широкому использованию изображений в качестве источника информации об активности животных. Этот тезис подтверждается растущим количеством научных работ, в которых в качестве источника информации использовалась видеозапись2,3. Помимо наиболее часто используемых методов наблюдения за животными, включающих видеомониторинг, применяются и другие методы регистрации поведения животных, такие как радиочастотная идентификация (RFID) – чаще всего в закрытых помещениях4 и система глобального позиционирования (GPS) в случае животных, живущих в дикой природе или содержащихся на открытых пространствах5.

В связи с присутствием в зоологических садах многочисленных видов животных, биология и поведение которых до сих пор мало изучены, важно наблюдать и анализировать их поведение для обеспечения адекватного уровня благополучия.

Одним из видов, встречающихся в большом количестве в различных зоологических садах, является Callimico goeldii (в дальнейших частях статьи он называется обезьянами Callimico, mico или Goeldi), южноамериканский примат, обитающий во влажных тропических лесах верхнего региона Амазонки6. Каллимико был впервые описан в 1904 году Олдфилдом Томасом и назван в честь швейцарского зоолога Эмиля Гоэльди7. Размер тела этого животного от 19 до 25 см, хвоста от 26 до 35 см, масса тела около 360 г. В неволе масса тела обычно выше, около 500 г. Для этого вида характерно рождение только одного детеныша в помете. Черные мико размножаются два раза в год. Роды происходят с февраля по март, а также в конце августа. Черные мико в природе живут небольшими группами (в среднем около 4–5 взрослых особей в группе, минимум 2 и максимум 12)8.