Содержание и архив номеров
2023 г., Том 175, № 1 ЯНВАРЬ
Методики
Длительная непрерывная компьютерная регистрация и анализ двигательной активности группы лабораторных рыб вида Danio rerio
Разработан принципиально новый алгоритм длительной непрерывной компьютерной регистрации и анализа двигательной активности группы рыб вида Danio rerio в условиях домашнего аквариума. Движения группы рыб в течение всего светового периода и в течение нескольких дней записываются с частотой 1 кадр/с в виде коротких (15 мин) файлов. Затем эти файлы анализируются оригинальной программой DanioStudo, которая с помощью порогового алгоритма и соответствующих масок для каждого кадра вычисляет сумму ассоциированных с рыбами пикселей (сумму силуэтов рыб), а для двух последовательных кадров — сумму изменённых пикселей (сумму изменённых силуэтов рыб). Затем вычисляются показатели: скорость изменения суммы силуэтов как отношение суммы изменённых силуэтов к сумме силуэтов (1), время нахождения в выбранной области аквариума как отношение суммы силуэтов в данной области к сумме силуэтов во всём аквариуме (2). Средняя скорость изменения силуэта линейно связана с длиной пройденного рыбой пути и, следовательно, служит корректной мерой двигательной активности группы рыб. С помощью этих алгоритмов были получены абсолютно новые данные: показано, что двигательная активность рыб остаётся постоянной на протяжении всего светового периода, но зависит от размера аквариума. Предложенный подход с использованием программы DanioStudio может быть эффективен при изучении динамики изменения поведения рыб при длительных воздействиях (короткий световой день, фармакологические препараты, токсичные вещества).
Ключевые слова: компьютерный анализ; группа рыб; поведение; Danio rerio
Адрес для корреспонденции: v_kulikov@bionet.nsc.ru Куликов А.В.
DOI: 10.47056/0365-9615-2023-175-1-122-127
Long-term continuous computer registration and analysis of motor activity of a group of Danio rerio
New algorithm for long-term continuous computer recording and analysis of motor activity of a group of zebrafish in the home tank has been developed. The movements of a group of Danio rerio during the entire light period and for several days are recorded at a frequency of 1 frame per second in the form of short (15 min) files. Then these files are analyzed by the unique DanioStudo software, which, using a threshold algorithm and appropriate masks, calculates for each frame the sum of pixels associated with fish (the sum of fish silhouettes), and for two consecutive frames, the sum of altered pixels (the sum of altered fish silhouettes). The following indexes are calculated: the rate of sum of silhouettes alteration as the ratio of the sum of altered silhouettes to the sum of silhouettes (1) and the time spent in the selected area of the home tank as the ratio of the sum of silhouettes in this area to the sum of silhouettes in the entire tank (2). The average rate of silhouette alteration correlates to the length of the path travelled by the fish and, therefore, serves as a correct measure of the motor activity of a group of fish. Using these algorithms, completely new data were obtained: it was shown that the motor activity of fish remains constant throughout the entire light period, but depends on the size of the home tank. The proposed approach, together with the DanioStudio software, can be effective in studying the dynamics of changes in the behavior of fish under long-term exposure to short daylight, drugs and toxic substances.
Key Words: computer analysis; group of fish; behavior; Danio rerio