INSECT LOCOMOTION TRACKING PROGRAM (ILTP)

Resumo

A análise comportamental de animais de laboratório desempenha um papel fundamental em diversas áreas de pesquisa médica e científica, como biologia, toxicologia, farmacologia, entre outras. Informações importantes sobre o comportamento animal e sua reação a um determinado estímulo são interpretadas a partir de uma análise cuidadosa de seus movimentos. Além disso, a análise comportamental de animais geneticamente modificados permite obter informações importantes sobre determinados genes, fenótipos ou efeitos de drogas. Ao longo de décadas, os experimentos comportamentais evoluíram e as técnicas visuais comumente adotadas para apoiar tal análise hoje apresentam muitas limitações. Com isso, a comunidade de TI está sendo envolvida para explorar tecnologias inovadoras de identificação e sensoriamento, tendo como objetivo desenvolver novos sistemas de rastreamento capazes de garantir benefícios à análise do comportamento dos animais, como automação e rapidez. Neste contexto se insere o Insect Locomotion Tracking Program (ILTP): um software de análise de locomoção de insetos a partir de vídeos com o intuito de facilitar a análise de comportamento desses animais. O software de rastreamento de locomoção de insetos foi desenvolvido para análise de comportamento de baratas, mas pode ser usado para vários outros insetos ou animais, como abelhas ou peixes-zebra, para extrair informações de comportamento animal. Em primeiro lugar, o software extrai as informações do vídeo através de um algoritmo de tracking, para depois analisar os dados conforme a necessidade do usuário, assim descrevendo o comportamento do animal. Brevemente, o ILTP aceita um vídeo como input. Durante a análise do vídeo, o maior objeto em movimento na gravação é detectado, e a sua posição é anotada a cada frame. As coordenadas X,Y do animal são salvas em um arquivo de saída .txt . É possível obter uma análise simultânea de tracking tendo a câmera conectada ao computador gravando ao vivo. Para proceder à análise de comportamento, o programa ILTP solicita algumas entradas do usuário: selecionar o arquivo; quantos animais serão avaliados ou estão presentes no vídeo; a forma do ambiente de confinamento (caixa circular ou retangular); tempo de aquisição do frame (FA); quantos centímetros da borda externa serão considerados como a borda periférica dentro da caixa, na horizontal e na vertical; os intervalos de tempo (um curto e um longo) para avaliar se o animal está em repouso (ST, LT); a distância máxima que o animal pode percorrer no SL e LT para considerar o animal parado (MDShort, MDLlong). Esses últimos parâmetros dependem da velocidade do animal, seu tamanho e conhecimento específico do usuário. O programa ILTP devolve assim o cálculo da distância total percorrida, quantas vezes o animal ficou em repouso, por intervalos breves (MDShort) ou longos (MDLong); também calcula a porcentagem da trajetória na qual o animal ficou dentro do perímetro definido como periférico, perto da borda do confinamento, e traça um gráfico de trajetória. Em menos de 1 minuto (sem considerar o tempo para o tracking) o ILTP gera os gráficos e resultados baseados no arquivo de trajetória dado como input. Os arquivos de saída são assim um .jpeg do gráfico e um .csv contendo todas as informações obtidas. Até o momento, os resultados encontrados se encontram de acordo com outros métodos de análise, mas com a grande vantagem de ser muito mais rápida. Como perspectivas futuras, será desenvolvido um executável deste programa e disponibilizado para que os pesquisadores dessa área possam utilizá-lo em suas pesquisas.