El comportament és una de les lectures funcionals més informatives de la recerca translacional. Tant si s'avaluen trastorns neurològics, dolor crònic, pruïja, malalties autoimmunes o teràpies gèniques, els canvis de comportament sovint proporcionen les primeres proves d'eficàcia terapèutica. Tanmateix, la generació de dades de comportament fiables en estudis sobre primats no humans (NHP) ha depèn tradicionalment de la revisió de vídeo-intensiva de mà d'obra i d'una observació subjectiva humana, creant reptes de coherència, escalabilitat i reproductibilitat normativa.
A Prisys Biotech, estem transformant aquest procés mitjançant una plataforma de fenotipat del comportament alimentada amb intel·ligència artificial-que combina visió per ordinador en 3D amb diverses càmeres-, captura de moviment sense marcadors, classificació del comportament i desenvolupament de biomarcadors digitals. En lloc de simplement registrar el comportament dels animals, la plataforma converteix moviments complexos en conjunts de dades quantitatius, objectius i traçables que es poden integrar en el desenvolupament de fàrmacs preclínics moderns.
Per què ja no n'hi ha prou amb l'avaluació del comportament convencional
Els punts finals del comportament segueixen sent essencials en nombroses àrees terapèutiques perquè reflecteixen directament resultats funcionals que no sempre poden ser capturats per biomarcadors moleculars o imatges soles. En estudis sobre la malaltia de Parkinson, la malaltia d'Alzheimer, l'ictus, el dolor crònic, la dermatitis atòpica o els trastorns neuropsiquiàtrics, les millores conductuals subtils sovint representen una evidència significativa de l'activitat farmacològica.
Malgrat la seva importància, les avaluacions conductuals convencionals presenten diverses limitacions. Els-estudis de NHP a llarg termini sovint generen centenars d'hores d'enregistraments de vídeo que requereixen una revisió manual per part d'observadors experimentats. Diferents avaluadors poden aplicar criteris de puntuació lleugerament diferents, mentre que la fatiga i la interpretació subjectiva introdueixen inevitablement variabilitat. Més important encara, la puntuació manual només proporciona observacions resumides en lloc d'informació de comportament contínua a nivell de marc-, cosa que dificulta capturar efectes de tractament subtils o establir conjunts de dades totalment traçables per a enviaments regulatoris.
A mesura que el desenvolupament preclínic de fàrmacs depèn cada cop més d'evidències objectives i reproduïbles, l'anàlisi conductual assistida per IA-ha emergit com una solució potent per superar aquests reptes.
Creació d'una plataforma de fenotipat digital per a primats no-humans
A Prisys, el nostrePlataforma d'anàlisi del comportament de NHPs'estén més enllà del programari d'anàlisi de vídeo convencional. Representa un ecosistema de fenotipat digital complet dissenyat específicament per a la investigació translacional.
La plataforma integra imatges multi-càmeres sincronitzades, estimació de poses sense marcadors tridimensionals{-, reconeixement de comportament basat en IA-, construcció de bases de dades de comportament i anàlisi de translació en un flux de treball unificat. Aquest enfocament permet als investigadors controlar contínuament els comportaments espontanis mentre generen automàticament punts finals quantitatius estandarditzats entre animals individuals i estudis sencers.
Amb el pas del temps, la plataforma també admet el desenvolupament de bases de dades de comportament específiques de malalties-, la qual cosa permet als investigadors comparar les bases de comportament normals amb la progressió de la malaltia i les respostes terapèutiques. En lloc d'analitzar experiments aïllats, el sistema acumula contínuament actius digitals de comportament que milloren el desenvolupament de models futurs i la investigació translacional.
La captura de moviment 3D sense marcadors permet l'observació natural del comportament
Els sistemes de captura de moviment tradicionals solen requerir marcadors reflectants adherits al subjecte, un enfocament que no és pràctic per a estudis a llarg termini-en primats no-humans i que pot interferir amb el moviment natural.
Prisys, en canvi, utilitza la visió per ordinador multi-vista sincronitzada per reconstruir els moviments esquelètics en tres-dimensionals sense marcadors físics. La IA identifica automàticament les fites anatòmiques, com ara el cap, les extremitats, el tronc i les articulacions, permetent una reconstrucció precisa de la postura corporal i la locomoció dins d'entorns d'habitatge estàndard.
Com que diverses càmeres sincronitzades observen l'animal simultàniament, el sistema redueix substancialment els problemes d'oclusió que es troben habitualment amb els enregistraments de vídeo bi-convencionals. Per tant, els animals es poden controlar contínuament sense restriccions, anestèsia o interferències conductuals.
Del seguiment del moviment als biomarcadors digitals del comportament
Captar el moviment representa només el primer pas. El veritable valor de la IA rau a transformar les dades de moviment en punts finals de comportament biològicament significatius.
La nostra plataforma d'anàlisi del comportament classifica automàticament un ampli espectre de comportaments, com ara la locomoció, l'escalada, la neteja, el rascat, el descans, les transicions de postura, els moviments de les mans i les característiques de la marxa. En lloc de simplement comptar esdeveniments de comportament, el sistema mesura la freqüència del comportament, la durada, les trajectòries espacials, la cinemàtica articular, la velocitat del moviment, l'acceleració i la coordinació de les extremitats.
Aquests paràmetres quantitatius proporcionen biomarcadors digitals altament sensibles capaços de detectar respostes farmacodinàmiques subtils que poden precedir millores clíniques observables. Aquestes mesures objectives són particularment valuoses en malalties neurològiques on els petits canvis funcionals solen representar beneficis terapèutics primerencs.
La IA millora l'objectivitat i l'escalabilitat
Un dels majors avantatges de l'anàlisi del comportament basada en IA- és la capacitat de substituir l'observació subjectiva per una avaluació computacional estandarditzada.
En lloc de confiar en la revisió manual de vídeo, la plataforma processa enregistraments continus automàticament i aplica criteris analítics idèntics a tots els animals d'un estudi. Això elimina la variabilitat inter-observadors alhora que habilita el seguiment del comportament-per-fotograma durant tot el període experimental.
Cada esdeveniment de comportament roman vinculat al registre de vídeo original, creant un flux de treball analític totalment traçable que admet la garantia de qualitat, la verificació de dades i la documentació normativa. A mesura que els desenvolupadors de medicaments busquen cada cop més punts finals digitals reproduïbles, aquest nivell de transparència representa un avantatge significatiu respecte a la puntuació conductual convencional.
Ampliació de l'anàlisi del comportament més enllà del moviment-del cos sencer
El fenotipat conductual s'estén més enllà de la locomoció sola. Les expressions facials sovint proporcionen indicadors importants de dolor, malestar i estat neurològic.
Per fer front a aquesta necessitat, Prisys també està desenvolupant un marc avançat d'anàlisi de l'expressió facial en tres-dimensions basat en elEscala de ganyotes 3D de primats no{{0}humans (3DGS). Mitjançant la integració d'imatges facials multi-vista amb l'extracció de característiques basades en IA-, aquesta tecnologia permet quantificar objectivament els moviments subtils dels músculs facials que són difícils d'avaluar de manera coherent mitjançant la puntuació visual convencional.
Els biomarcadors digitals del dolor resultants tenen àmplies aplicacions en el desenvolupament de fàrmacs analgèsics, l'avaluació del dolor postoperatori, els models de malalties inflamatòries i el seguiment del benestar animal.
Aplicacions en múltiples àrees terapèutiques
Com que els punts finals del comportament s'utilitzen àmpliament al llarg del desenvolupament de fàrmacs, el fenotipat del comportament impulsat per IA{0}}admet nombrosos programes de recerca més enllà de la neurociència.
En els estudis del sistema nerviós central, l'anàlisi conductual digital proporciona una avaluació objectiva de la recuperació motora, les anomalies de la marxa, la postura, la cognició i la millora funcional. La investigació del dolor es beneficia de l'avaluació quantitativa del moviment espontani, el comportament d'evitació i els indicadors de dolor facial. Els programes de dermatologia i immunologia poden controlar el comportament del rascat com a punt final farmacodinàmic sensiblepruïja crònicaidermatitis atòpica. Les teràpies gèniques, les teràpies cel·lulars i els productes biològics es beneficien de la mateixa manera del seguiment continu-a llarg termini de la recuperació funcional que complementa els biomarcadors moleculars i d'imatge.
El futur de la ciència del comportament translacional
El desenvolupament preclínic de fàrmacs s'està movent ràpidament cap al fenotipat digital integrat, on s'analitzen les dades de comportament juntament amb la neuroimatge, l'electrofisiologia, la farmacocinètica, la farmacodinàmica i els biomarcadors moleculars.
A Prisys Biotech, creiem que l'anàlisi del comportament basat en IA-es convertirà en un component essencial de la investigació translacional en lloc d'una eina analítica opcional. En combinar la visió per ordinador avançada amb els nostres models establerts de malalties de primats no-humans, capacitats d'imatge clínica, tecnologies EEG sense fil i experiència en neurociència translacional, pretenem oferir als desenvolupadors de fàrmacs criteris funcionals objectius, reproduïbles i clínicament rellevants que millorin la confiança en la presa de decisions preclíniques-.
Conclusió
L'avaluació del comportament fiable continua sent fonamental per entendre l'eficàcia terapèutica en estudis sobre primats no-humans. Tanmateix, el desenvolupament modern de fàrmacs requereix més que observacions subjectives-exigeix proves quantitatives, reproduïbles i preparades per reglament-.
Mitjançant la captura de moviment sense marcadors en 3D amb intel·ligència artificial-, el fenotipat digital, la classificació automatitzada del comportament i el desenvolupament de biomarcadors quantitatius, Prisys Biotech està ajudant a transformar la investigació del comportament de l'observació manual a una ciència digital estandarditzada. A mesura que l'adopció de la IA continua accelerant-se en la investigació preclínica, l'anàlisi digital del comportament tindrà un paper cada cop més important en la millora de la predictibilitat translacional i el suport al desenvolupament de teràpies més segures i efectives.
