BehaviorAtlas神经行为学系列产品介绍
BehaviorAtlas神经行为学系列产品
01.
3D-AI动物行为分析系统
BehaviorAtlas® 3D-AI动物行为分析系统是一湾生命科技自主研发的国内首家无标记(Markerless)三维动物姿态捕捉分析系统。该产品体系由三维数据采集设备、数据处理软件、行为可视化软件组成，适用于现有行为学研究体系下的多种通用范式，如旷场试验、新物体识别、 三箱社交、 社会等级、 本能恐惧等。
图1 多机位捕捉动物行为，重建3D骨架
图2 3D-AI行为分析流程
三维数据采集设备&行为采集软件
BehaviorAtlas® Capture：
由多视角采集设备和采集软件构成，用于录制多视角的动物行为视频。
数据处理软件
BehaviorAtlas® Analyzer:
用于从多视角视频中，基于AI算法提取动物多个部位的身体坐标，进行三维重建后，将动物的行为分解成多种行为亚型序列。
行为可视化软件
BehaviorAtlas® Explorer:
用于对处理后的数据进行可交互式、可视化的浏览，并对数据按样本进行分组统计对比，生成用于发表和汇报的图表。
图3 BehaviorAtlas️® 软件体系
产品特点：
多视角拍摄，避免视野盲区；
3D骨架重建，行为自动识别；
可以精准提取超过40种行为亚型*；
单样本、多样本、分组别灵活对比分析；
多维度行为组学数据交互式、可视化预览；
可一键生成多种图表，全部数据可自主分析。
*可提取的行为亚型数量和物种与样本量有关
02.
BehaviorAtlas Lite-MazeTracking软件
BehaviorAtlas Lite-MazeTracking软件是一湾生命科技BehaviorAtlas研发团队专为行为学研究中，进行动物身体追踪和行为参数计算而设计的一款软件，能够帮助科研人员更好地分析实验动物在迷宫中的行为。
软件集数据采集、处理和分析、结果可视化于一体：
更精准：可以加载已有的公开AI姿态估计模型，或者自行训练的模型。采用深度学习算法对动物进行精准的追踪；
灵活区域划分：提供多种区域划分，并且方便组合和自定义编辑，适配多种迷宫场景；
计算丰富的行为指标：特定位置停留时间、进出次数，特定身体部位的速度，运动距离。
提供了可视化的结果展示方式：用户可以直观地了解动物的行为特征和变化趋势，并导出数据图表用于科研汇报或论文发表等。
亮点一
方便、稳定、多功能的行为学数据录制
▶每个实验可以单独建立实验工程，方便数据的存储和管理；
▶支持适配分辨率、帧率、曝光度的自定义配置，方便用户在各种场景和光照条件下进行拍摄；
▶相机支持可见光和红外光录制，在低照度或者夜间也可以录制动物行为反应；
▶稳定的视频保存，极低的丢帧率；
▶可以通过信号同步打标器，实现与其他神经活动记录或调控设备的联合同步使用。
视频1
亮点二
可以导入已经录制好的视频进行分析
▶已经录制的视频，或者通过其他相机录制的视频也可以导入进行分析；
▶能够对样本进行分组，方便后面的分组对比可视化。
视频2
亮点三
用户自定义划出分析区域
▶自由绘制多种图形区域，能够对区域命名，并且自定义颜色。从而实现自由绘制不限规格、不限形状的区域，适配多种实验场景的分析需求；
▶能方便地调整区域大小、图层，还可以进行撤销等操作；
▶支持像素/mm尺寸标定，从而能够计算真实的距离和速度。
视频3
亮点四
加载AI模型，
实现精准的动物追踪和可视化展示
▶能够导入已经训练好的AI姿态估计模型（目前支持DeepLabCut模型）；
▶能够实现模型测试和预览，方便选择合适的模型。
视频4
亮点五
可即时显示追踪进度和效果
▶实时显示追踪结果和分析进度，自动计算运动参数。能够将视频分析后，将分析结果保存成行为参数文件。
视频5
▶生成多种可视化图表，满足数据对比、运动参数分析、空间轨迹分析等需求
视频6
03.
自由移动小动物眼动系统
自由移动小动物眼动系统（BA-EyeTracking）是一套用于自由移动小动物的眼动记录与分析系统，能够对小动物的瞳孔进行数据采集、数据分析、数据导出和可视化预览。该系统包含硬件和软件两部分。
硬件部分
图4 BA-EyeTracking核心硬件示意图
BA-EyeTracking硬件的核心是一个超微型的眼动追踪传感器 （Eye tracking unit, ETU），该传感器重仅1g，且自带红外光源，可以在光线较暗的情况下，稳定的拍摄到动物的眼部细节视频。该传感器可以佩戴在小鼠等小动物的头部，在记录眼动信息的同时，不影响动物的自由活动。
图5 BA-EyeTracking硬件及配件实物图
核心亮点
1、轻量级传感器：超微型的眼动追踪传感器，重仅1g，几乎不影响小动物的自由移动行为；
2、可拆卸式设计：靠埋植在小动物颅骨上，仅重0.1g的定制ETU连接器，即可轻松实现ETU的安装与拆卸。只需在实验时安装ETU，实验结束后拆掉 ETU，即可实现ETU的重复使用，也能避免动物在笼养中对ETU的破坏；
3、多设备联用：通过通用的TTL接口，实现输入输出的同步。可与光遗传、电生理、光纤成像等多模态神经记录与调控技术联用。
图6 BA-EyeTracking的可拆卸式设计
软件部分
软件中内置数据处理与可视化模块，整个流程实现了自动化处理，仅需简单操作即可实现数据的分析，导出以及可视化。该系统能够为多种神经科学的研究提供眼动方面的精准分析。
图7 BA-EyeTracking软件特性汇总
核心亮点
01
稳定、多功能的数据采集
1、可实现眼动及行为数据同步双摄像头采集；
2、自动化的视频录制过程，仅需设置好参数后即可轻松实现视频的录制；
3、录制的眼动视频清晰，无丢帧；
4、可自由选择视频录制的分辨率，时间，框选录制视频的位置及大小；
5、能够实现精准的事件同步，方便与其他神经活动记录或调控设备进行同步的事件打标。
图8 BA-EyeTracking眼动及行为数据同步双摄像头采集
02
精准可靠的眼动追踪效果
1、内置AI瞳孔检测算法，可在各种光照及对比下精准识别瞳孔；
2、可提取多种眼动指标，例如瞳孔位置、瞳孔直径、瞳孔面积、眼跳速度等；
3、可实现批量化处理，一次性导入多个样本数据，自动处理完后保存结果。
视频7 眼动分析展示
03
丰富的眼动数据可视化
1、支持多种符合论文标准的可视化图表的生成，包括眼动轨迹图、瞳孔位置热图、事件相关瞳孔变化图、瞳孔对比统计图等，并能够以jpg或pdf格式进行输出；
2、支持人为或根据打标信息选取时间窗，并对时间窗内的数据进行特定分析；
3、支持以csv或txt格式对原始数据，分析数据，刺激事件时间戳等信息进行导出。
图9 眼动可视化界面
04.
小动物虚拟现实系统
小动物虚拟现实系统以虚拟视觉呈现和眼动追踪记录，建立面向啮齿动物的行为实验系统，向清醒固定动物呈现图像互动拟真、因素定量可控的实验环境，并以眼动变化作为认知和情绪识别及量化的生理指标。具有独特的全景仿真实时与互动场景，视、听、触、嗅、味、痛觉干预，双侧1000帧/秒高速眼动装置，精确脑定位，协同其他技术，可接受定制。适用于目前大部分小动物行为实验，该设备可替代目前大多数小动物在一定空间中活动的实验范式。
图10 小动物（VR）虚拟现实系统
产品特点：
实时全景低畸变，图像生成提速6倍；
五轴精密固定装置，协同神经实验技术；
拟真环境，无需训练动物，缩短实验周期；
万向球，消除伯努利贴壁效应，运动更灵活。
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