动物行为学分析软件 精细行为分析系统 人工智能精细行为

BHV-BTS 动物行为实验站建设解决方案

       一、动物行为实验站简介：

       动物行为实验由于是动物整体生理和心理状态综合、全面和实时效应的反应，被认为 是人类疾病表现和发病机制研究，新药发现、安全和风险监测分析的基本实验手段，在医学、药学、生 命科学和军事医学等研究领域具有不可替代的地 位和作用，越来越受到国际科学界的广泛重视。

       二、动物行为实验方法学的发展历史 ：

       动物行为实验方法的起源要追溯到公元前384——公元前322年，现代医学奠基者 Aristotle 在其著 作中，论述了用人工观察的方法描述并记录了 540 种动物的生活史和行为。17至18世纪，研究者应用人工观察方法，研究不同物种动物的行为发生发展机制。德 国 的 Johunn Pernaller 和 法 国 的 Chorles George Lereg分别对鸟和大型动物的捕食行为进行了研究。Darwin1859年《物种起源》、1871年《人类的由来》的问世，开始了将动物行为实验结 果推演到人类自身行为的研究时代。1906年，动物学家 H.S.Jennings出版了本与动物行为实验方法学相关的专著《原生动物的行为》。1927 年Pavlov利用狗完成的经典的条件反射实验，首次对动物学习记忆行为的产生现象进行了系统研究，发表的《大脑两半球机能讲义》专著使得实验动物行为学研究在国际上引起广泛重视和关注，各种动物行为实验方法也应运而生。1931年生物学家Ting Bogen和Lorenz在自然和半自然条件下，对动物的行为进行了长期的研究，形成了动物行为分析和行为生态研究相结合的实验动物行为学。20世纪30年代，B.F.Skinner利用自行研制的斯金纳 箱研究鸽子的操作性条件反射行为，为后来的操作式条件反射学习记忆行为研究奠定了基础。当然这些人工手段为主的研究方式的缺陷是显而易见的，如限制了同时进行实验的动物数量，使得实验周期延长，不但耗费大量的人力、物力，而且对于一些要求较短实验周期的动物模型无法进行研究; 

      其次，人工观察会对动物行为本身产生影响，影响实验环境; 最后，实验者通过观察动物行为及其变化进行记录，在描述实验结果时不同的实验人员可能有不同的记录，不能确保实验结果的精确性、客观性和完整性，并且人肉眼观察到的信息是有限的。 18 世纪以来随着红外传感器、阻断磁场、多普 勒转换等新兴检测技术的出现，动物行为学实验方法有了质的跨越，实现了从人工到机械化自动监测 的转变。一些新的行为学实验方法不断用于动物 行为学研究，可以采集动物外表活动表现( 自发活 动、吃、喝、站立、惊恐、颤动、癫痫、静止、睡眠) ，并进行长时监测，同时使得行为学的客观和定量评价成为可能。我国科学家自上世纪80年代开始，研制开发了以红外感应、压力传感等传统技术为主的 动物自发活动、学习记忆、疼痛等行为实验方法。 张均田等应用红外感应原理的跳台和避暗实验方 法，进行了十二种化学药品对小鼠学习记忆损害的 比较研究。不过，这些实验方法仍需要专家经验和大量的劳动，容易导致疲劳和注意力分散，数据 标准有内在的可变性和主观性; 而且主要采集的是 动物单一的行为活动，不能提供对复杂行为学、或 伴随发生的生理或生物力学变化的评价。需要重 复测试同一批动物，或应用大量的动物才能获得多信息。 二十世纪随着计算机的出现，计算机、成像、电 子工程和信息等多种新兴学科的迅速发展和各种 新技术向动物行为实验领域的交叉渗透融合，一些 能同时捕获多种行为信息的设备不断问世，动物行 为学实验方法不断得到改进和完善。如荷兰 EnthoVision、法国 ViewPoint、西班牙 Smart 等动物行为分析系统，可以获得动物在特定区域的运动路程、运动轨迹、站立次数、时间、速度、进入该区域的 频次等。自动智能化的动物行为分析系统的研 究对象可以涵盖大小鼠等啮齿类动物、斑马鱼、 大型哺乳动物等。动物在群体中的行为更接近 动物行为的本质。近年来，动物个体在群体行为的 研究方法有所突破，实现了动物的精准识别，长时检测，并可同时检测动物的多种行为。

     三、动物行为实验站的应用：

     动物行为学实验方法的研究涉及到实验动物、 医学、药学、电子工程、计算机和图像识别等多学 科、跨领域交叉和集成，有可能促进多学科的融合 和新学科的产生，使人类认识生命和疾病过程的方 法和手段从整体和综合的角度得到充实和完善。 动物行为实验研究将为探索认知、情绪和运动等复 杂生命现象，保障人类将来长期在太空、极地和深 海等生活环境的健康，发现新的生命现象提供得天独厚的实验手段。

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