动物运动轨迹跟踪系统

          动物运动轨迹跟踪系统(EthoVision XT@)是自动跟踪和分析动物 运动、活动和行为的高级视频跟踪系统。但是，它远不只是跟 踪软件，动物运动轨迹跟踪系统更是一个平台，在这个平台上，你可以全自动地进行研究，减少人为失误从而提高工作效 率。除了跟踪动物的运动轨迹和计算统计数据外（如动物的步 行距离和速度），动物运动轨迹跟踪系统还开发出一个特殊的 运算法则来检测大小鼠的鼻尖和尾根部。这使你能够评估动物 行为，如身体伸缩度，对某些物体的兴趣程度，或者社会交互行为中动物鼻尖的接触次数。此外，对动物行为的实时分析， 可以帮助你拟定高级试验方案，从而控制外部设备。换句话 说，你可以控制动物，外部感应器和刺激装置（如灯光或门） 之间的相互作用。无论你是想要开展简单明确的实验还是要制 定复杂的实验方案，动物运动轨迹跟踪系统都能做到！

优点

 •  通过自动化您的实验可以节约时间并减少人为错误。

• 模块方法允许你建立符合需要的解决方案，为研究带来诸 多好处。

• 在不同环境条件下都能够可靠地跟踪动物的运动轨迹，例 如更换实验场地，照明不均匀或跟踪多色动物都不影响跟

踪结果。

•  能够在任何类型的观察区，围场或迷宫内跟踪动物。

•  同时跟踪多达一百个观察区的多只动物，增加实验通量。

•  在一个观察区对两只或两只以上的动物进行社会行为实 验。

• 轻松地从大量数据里选择参数并很容易地可以筛选数据进 行分析。

• 控制跟踪动物的时间和地点，既可以实时跟踪也可以导入 视频跟踪。

产品特性

       动物运动轨迹跟踪系统是进行各种行为实验的理想的软件工 具：它能够在各种的实验场地对任何种类的动物进行跟踪。该 系统具有强大的功能和灵活性，适用于各个研究领域：你想要 测试鼠类的学习和记忆能力？测量斑马鱼幼鱼的活动？或者通 过家畜进行公益研究？没问题！动物运动轨迹跟踪系统能够为 你的实验全程提供帮助—从实验设置到数据分析。

 该系统能提供从简单直接跟踪试验到复杂设置的试验方案

        动物运动轨迹跟踪系统的基本设置包括置于实验观察区（如迷 宫或动物围场）正上方的摄像头和运行动物运动轨

迹跟踪系统 的电脑。动物运动轨迹跟踪系统可以根据输入电脑的视频图像 追踪动物轨迹并计算一系列与活动，运动和

行为有关的参数。 通过动物运动轨迹跟踪系统的基本模块你能够在一个观察区对 一种动物进行完整的实验。只需软

件，摄像机，电脑和动物测 试迷宫，你就能建立起一套基本的实验装置。你可以在此平台上添加不同模块，更多的观

察区和其他设备，从而实现研究的 全自动或建立高通量的实验设置。从六种不同的模块中精心挑选并加以组合，就能

建立最适合您研究的软件配置。

实验准备

准备试验清单和定义实验设置使你拥有一个良好的实验开端； 例如制定试验清单，罗列每个试验动物的属性，并在试验观察 区内定义感兴趣的区域和位点。更人性化的是，你可以参考用 户向导使动物运动轨迹跟踪系统来帮助你完成大部分的工作。

预先设置的用户向导

动物运动轨迹跟踪系统能够为新用户提供向导；用户向导能够 提供多种通用的实验模板，例如圆形或矩形的旷场，水迷宫， 八臂迷宫和96孔反应板。该向导是新用户的理想助手：能够 为你选择的动物和实验提供基础设置，包括预先定义感兴趣的 区域（包括调整区域大小和将感兴趣的区域拖至视频图像中适 当的位置）和预先设定感兴趣的参数。当然，你也可以根据您 的实验需要来微调设置。用户向导同时还能为更多有经验的的用户带来便利：它节约了实验设置的时间。总之，预先定义 的设置能够节省你许多时间。

使您的试验工作更有条理

       动物运动轨迹跟踪系统允许你定义一系列的独立变量，例如年 龄，性别或每只动物所属的治疗群组，它还能建立一张完整的 试验清单。这些独立变量都能够在交叉表里显示，你可以将其 导入Excel表或从Excel导出所需的变量。该系统能够帮助你跟 踪每次试验和实验的全过程，是一个非常实用的工具。此外， 试验清单里的独立变量和区域定义都能够在完成数据采集之后 用于数据筛选和分析。

控制实验条件

   动物运动轨迹跟踪系统的行为 自动测试功能不仅仅局限于自 动跟踪和监测动物，你还可 以编制程序自动开始或停止跟 踪，也可以设定试验的最大持 续时间，或自动开始或停止数 据采集。此外你能够自定义条 件，并将这些条件加诸于任何 可用的参数上。例如，当检测 到动物进入观察区后，立刻开 始采集数据并且当满足下列任 一条件时停止跟踪：动物在一 定程度上接近物体或者试验持续时间达15分钟。当使用多观 察区模块时，这些条件都单独适用于各个观察区。为了设置 试验控制条件，动物运动轨迹 跟踪系统整合了易于使用的区 块，包括条件（在观察区内检 测到动物）和行动（动物在一 定距离内接近物体）。 试验控制模块还有一个新特 性：控制外部应用程序。这允许你定义启动设备的条件（例如，来自Windows媒体播放 器的声音文件或

视频）。这一操作可以基于动物的行为：系统 在特定区域内首次检测到动物时，就在观察区旁边自动播放视

频文件。动物运动轨迹跟踪系统的基础模块包括了这类试验控 制功能。

获取详细的试验数据 

实验准备就绪后，你就可以开始跟踪动物。在跟踪过程中，该 系统能够随着动物在观察区里的移动跟踪它的坐标位置（包括中心点，标记点，或者其鼻尖，中心点及尾根部）。这些坐标 构成了实验的基础数据。在此基础上，你能够计算多个参数和 统计数据。

 可靠的检测技术

如果动物不能被准确地探测到，则所得的数据就毫无意义。十 五多年来，荷兰诺达思信息技术公司致力于研究和开发一套高精确度的检测方法和几种更精细的备选方案，确保我们的系统 能够满足您的实验条件要求。即使是在环境变化导致自动视频 跟踪比较困难的

情况下，该系统也能够保证精确的跟踪效果。 例如动物小便后或重新整理垫草后进行连续跟踪可能会产生一 些错误，并最终影响结果。此外，光照不均匀或多色动物也可 能导致检测错误，但该系统仍能处理这种复杂情况。 

手动事件记录

动物运动轨迹跟踪系统能够自动记录那些用来详细分析动物运 动，活动和个体或社会行为的数据。此外，你还可以利用该系 统的手动事  件记录器来手动记录行为。该工具内置于系统之 中，允许你定义一系列的行为并在数据采集过程中记录他们。 你可以结合这些

数据和收集的跟踪数据，一起进行数据筛选， 分析和可视化。手动事件记录器还是验证和微调自动记录的行 为如拉伸姿势的理想工具。

获取有意义的结果

完成数据采集之后需要将其转换成有意义的结果。而有效分析 采集到的数据的第一步就是数据筛选。

直观的数据选择工具

动物轨迹跟踪系统提供多种工具来帮助您选择数据，你可以根 据时间间隔，独立变量或者动物行为以及位

置，来选择某项试 验或者选择某个片段。你还可以通过直观选择组块很容易地创 建一个数据文件，从而得到你

所需要的直观或者复杂的数据选 择结果。例如，治疗组A中所有雄性动物的试验数据。

深入的数据分析

动物轨迹跟踪系统提供多种参数用来进行深入分析。不仅有运 动距离，时间，位置，轨迹形状，个体行为，社交行为相关的 参数，还有手动定义和记录的行为数据，以及硬件事件数据（ 取决于是否有附加模块）。对于每一个参数，你都可以计算多 个统计数据，例如潜伏期，持续时间，标准误，标准差，平 均数，总数以及频率，总移动距离，最小运动速度或者进入某 个特定区域的次数。另外还有一些关于社会交互研究的特定参 数，例如接近另一只动物所花费时间的百分比或者相对运动距 离等。

动物轨迹跟踪系统所提供的数据选择工具和广泛的参数能够从 您的试验数据推导出有意义的结果。例如，高架圆形迷宫或高 架十字迷宫中动物花费在开放区域的时间允许您测量焦虑的相 关反应。动物有伸展的姿势（特征是动物身体的延长）通常被 认为是

恐惧和好奇诱发的对目标的反应。因此，也被用来衡量 危险评估或者探索行为，另外，静止不动的时间被看做是恐惧 的测量指标。你可以自己定义不动性和伸长度的临界值，这样 你可以控制并决定“高活跃性”，“活跃性”以及“不动性” 的行为范围，以及“伸

长”，“正常”和“蜷缩”的范围。你 也可以用手动事件记录器来帮助你校正这些临界值。然后，你 可以解释记录的事件，或许你也可以在动物轨迹跟踪系统中将 动物僵直状态解释为“不动性”，这样，参数“不动性”可以 作为僵直行为的指标。

另一个有用的参数是“头朝向某区域的角度”，尤其是在对新 物体识别试验及其他试验中评估动物是否对某个目标

感兴趣时 十分有效。新物体探索行为通常被定义为动物头部距目标2厘 米半径内直接关注目标的行为(Ennaceur and

Delacour, 1988)。“ 头朝向区域的角度”这个参数分析的是小鼠或大鼠的头部直接 朝向感兴趣的区域或点的角度。

动物轨迹跟踪系统还会提供一些非常重要的社会交互行为参 数，例如两只动物是相对运动，还是相向移动或者相互亲近。 在啮齿类动物研究中，不同的身体点都可以被测量，例如鼻尖 对鼻尖的接触通常认为是社交研究所感兴趣的点，而鼻尖对尾 根的接触

是性行为研究中特别感兴趣的。你可以结合不同的参 数来进行更加深入的研究，例如结合参数“不动性”和某个身 体点的接近性来研究社会交互行为。

 该系统采用模块化方式满足客户的需求

 动物运动轨迹跟踪系统采用模块化管理的方法。使你能够建立 一个灵活和通用的系统，为将来在此系统基础上进行模块扩展 提供了平台。通过采用模块方式，无论是标准的视频跟踪系统 还是多功能的系统，你都能够在此平台上进行配置。 动物运动轨迹跟踪系统具有很大的灵活性。一开始，你可以只 配置动物运动轨迹系统的基本模块，然后根据研究需要增加和 组合其他模块。

对动物的多体位点进行跟踪——多体位点模块

除了鼠类的中心点外，你还想追踪它们的鼻尖和尾根两点？很 简单！增加一个多体位点模块。使用该模块你可以准

确地分析 啮齿动物的鼻子和物体（如新事物认知实验中的物体）的位置 关系。在大鼠或小鼠记忆力的研究中，动物的

鼻子与物体的接 近距离或者其

头部方向都是非常有用的参数。 用该模块你可以更准确地分析动物进入高架十字迷宫的开放臂和闭合臂的行为。它可以定义动物身体哪些体位点进臂后方可 视为动物进臂，或者它还可以分析动物鼻尖接触到喂食器或水 瓶后的进食和饮水行为。因为动物运动轨迹跟

踪系统有一套灵 敏的侦测方法，因此它能够凭着高精确度在众多其他解决方案 中脱颖而出。

能够同时跟踪多个观察区的行为——多观察区模块

多观察区模块使你能够同时跟踪多达上百个观察区里的动物运 动轨迹。该模块可以让你同时对四个或八个

甚至十六个旷场里 发生的动物行为进行分析，极大地提高了试验的效率和产出。 在动物运动轨迹跟踪系

统里，你可以定义单独应用在每个观察 区试验开始和终止的条件。当某一个观察区符合该条件时， 系统

就会自动在该观察区启动跟踪程序。因此，你没有必要很 精确地把动物同时放入对应的观察区。该模块的一

个经典案例 就是使用它观察96孔反应板中斑马鱼幼鱼的行为。

社会交互行为研究——社会交互模块

科研人员在研究焦虑，攻击行为，精神分裂症和其他精神疾病 时，经常会做一个典型实验，即鼠类的社会交互行为实验。通 过社会交互模块，你可以同时跟踪一个观察区里的多种动物并 计算出一系列的社交参数，如动物相互接近的距离或一只动物 远离另一只动物所花的时间。 通过结合多体位点模块，你还可以分析鼠类的鼻子与鼻子以 及鼻子与尾巴之间的相互作用，进而分析动物的行为，如性 行为。

整合控制外部设备——试验&硬件控制模块

全自动化的研究既节省了时间，精力又节省费用。它不仅能简 化程序，还能提高结果的可靠性和有效性。试验&硬件控制模 块能够让你从动物运动轨迹跟踪系统里控制外部设备并制定试验方案。例如，你可以在水迷宫任务中自动控制Atlantis平台。 或者你可以利用它在鼠类活动观测箱里进行一些更复杂的学习任务，比如当一只老鼠爬到它的居所顶上并在那呆了5秒钟的 时候，自动打开灯光并投掷一颗食物颗粒。试验和硬件控制模 块和鼠类活动观测箱是一组完美的组合，不过你也可以将其连 接到所有标准（TTL信号）的硬件。

整合生理数据——生理数据整合模块

动物运动轨迹跟踪系统的生理数据整合模块可以让你将从外部 获得的生理数据添加到动物的跟踪数据中。当使用遥测技术或 其他生理数据采集系统收集数据时，该模块能够把这些数据和 动物运动轨迹跟踪系统的数据同步化。通过在动物运动轨迹跟 踪系统里结合所有的信息源和可视化所有的数据流，你能够得 到相当可观的结果，这也给你带来了很多好处。焦虑测试就是 在这领域应用的一个很好的例子。

良好的实验室操作——良好实验室操作模块

这一模块帮助你遵循良好试验操作规范21CFR Part 11的要求。它 保证只有被授权的人才能启动程序。你可以

为不同用户授予不 同的使用权限，在整个试验过程中所做的备注和更改的操作将被全面记录下来，以备审查跟踪。