JAXの研究者たちはコンピュータービジョンを使ってマウスの体重を測定するストレスフリーな方法を開発しました
Article
カテゴリー：その他
ジャクソン研究所は、コンピュータービジョンを利用してマウスの体重を正確かつ継続的に測定する方法を開発しました。これは研究者にとって、幅広い前臨床研究の質向上を確かなものとする新たなリソースです
【メイン州バーハーバー 2024年8月7日】ジャクソン研究所（JAX）のAssociate ProfessorであるDr. Vivek Kumar（ヴィヴェック・クマール）が率いる研究チームは、コンピュータービジョンを使用してマウスの体重を正確かつ継続的に測定する非侵襲的な方法を開発しました。このアプローチは、従来の体重測定技術に伴うストレスを軽減し、マウスを対象とした生物医学研究の質と再現性を向上させることを目的としています。
ヒトの健康にとっても生物医学研究にとっても、体重は重要な指標であり、全体的な健康状態の目安として、また潜在的な健康問題を予測する材料として役立っています。前臨床研究で最も一般的な対象であるマウスを扱う研究者にとって、これまで体重測定は動物をケージから出して体重計に乗せる作業でした。このプロセスはマウスにとってストレスになる可能性があり、実験の結果に影響を与える可能性のある変数が発生します。さらに、これらの測定は通常数日に１回しか行われないことも、データの正確性と再現性にとっての問題となります。
「私たちは、動物の体重を経時的に正確かつ非侵襲的に測定する、より優れた方法が必要であると考えました。従来の方法はマウスにストレスを与えるだけでなく、測定の頻度と信頼性を限定し、実験結果の妥当性を低下させる可能性があります」とDr.クマールは語っています。
この課題に取り組むため、 Dr.クマールと彼の研究チーム のコンピューター科学者とソフトウェアエンジニアはコンピュータービジョン技術に着目しました。このチームには筆頭著者のMalachy Guzman（マラキー・グズマン）、Brian Geuther（ブライアン・ゴイター）、Dr. Gautam Sabnis（ゴータム・サブニス）が含まれています。カールトン・カレッジの4年生になるグズマンは、かつてJAXの夏期セミナーに参加したことがあり、さらにDr.クマールの研究室で1年間インターンとしてプロジェクトを継続しました。Dr.クマールが以前、 毛づくろい 行動や 歩行姿勢 の評価にも使用したマウスの動画データセットの中で最大規模のものを分析することで、彼らは5%未満の誤差範囲内で体重を計測する方法を開発しました。 8月7日発行のPatterns誌オンライン版 で発表されたこの研究結果は、研究者向けの新しいリソースとして、幅広い前臨床研究の質を高めることが期待されます。
研究チームは、この方法を開発するにあたり、いくつかの問題に直面しました。畜産業での体重測定は比較的活動量の少ない動物が対象となりますが、マウスは非常に活動的で柔軟性があり、変形可能な物体のように姿勢や形状を頻繁に変えます。さらに、研究チームは、体重13グラムから45グラムまで、それぞれサイズ、行動、毛色が異なる62種類の異なるマウス系統を扱いました。そのため、望ましいレベルの精度に達成するには、複数の視覚的指標、機械学習ツール、統計モデルを使用する必要がありました。
「ビデオデータでは、各マウスのピクセルはわずか0.6%でしたが、コンピュータービジョンの手法を適用して、個々のマウスの体重を予測することができました。遺伝的に多様なマウス系統を私たちのモデルに学習させることで、実験室環境でよく見られるさまざまな視覚分布とサイズ分布に対応できるようになりました。最終的には、体重を予測できる統計モデルを使用して、遺伝子実験や薬理試験を行うことができます」とグズマンは説明しています。
この新しい手法は、研究者にとって重要ないくつかのメリットを提供します。複数日にわたって、わずかであっても重要な体重の変化を検出できます。このことは、薬物や遺伝子操作を含む研究にとって非常に重要となる可能性があります。さらに、この方法は一般的なヘルスモニタリングの診断ツールとして利用できる可能性があり、将来的にはさまざまな実験環境や他の動物に合わせて使用することもできるようになるでしょう。
ジャクソン研究所について
ジャクソン研究所は独立した非営利の生物医学研究機関であり、米国国立がん研究所指定のがんセンターを有し、米国、日本、中国の各地に3,000名を超える従業員を擁しています。 JAXの使命は、疾患に対する精密なゲノムソリューションを探索し、世界中の生物医学 コミュニティに活力を与えることです。その根底にあるのは「人々の健康を改善したい」という私たち皆の探求心です。詳細については、 www.jax.org をご覧ください。
JAXメディア担当： Cara McDonough cara.mcdonough@jax.org
英語原文： Researchers are developing stress-free method to weigh mice using computer vision (jax.org)
