Bayone 助力科研 | 深圳先进院王立平团队揭示抑郁状态下动物自发行为精细特征

发表时间:2023-06-05 18:18作者:湾湾

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科研成果速递

2023年5月25日,中国科学院深圳先进技术研究院、深港脑科学创新研究院王立平团队在 Nature 子刊 Translational Psychiatry 杂志在线发表了题为“Systematic evaluation of a predator stress model of depression in mice using a hierarchical 3D-motion learning framework ”的研究论文[1]借助 3D-AI 三维动物行为分析系统揭示天敌压力模型可以在两性诱导经典抑郁样行为及自发行为的改变,基于动物自发行为可以区分不同压力应激源,并且通过建立预测模型发现利用自发行为可以较好地预测部分抑郁样行为。中国科学院深圳先进技术研究院王立平研究员和曾渝婷副研究员为共同通讯作者,副研究员曾渝婷和助理研究员赵炳皓及助理研究员丁慧为论文的共同第一作者。

图1 文章上线截图


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抑郁状态下动物自发行为精细特征

建立合适的抑郁症动物模型是理解疾病病理机制的重要工具和手段,可以帮助研究者探索抑郁症发病机制、筛选抗抑郁新药。但在以往的新药开发研究中,使用动物模型进行转化研究大多失败,原因之一是没有一种行为学评估方法能够全面客观地对小动物抑郁状态进行测量及评价。本研究论文聚焦于借助 3D-AI 三维动物行为分析系统将小动物在抑郁状态下的自发行为进行全方位、精细的量化。


研究发现,经历“长期天敌压力(CRS)及同类社交压力(CSDS)”这两种不同压力应激后,小鼠表现出的自发行为存在共性和异质性的改变(图2),研究指出 CRS 和 CSDS 的共同特征为站立和旋转;CRS 的特异性行为为理毛、站立、奔跑行为明显减少,低头行走行为明显增加;CSDS 的特异性行为为低头行走明显减少。根据鉴定出的异质性改变能够较好地对压力应激源进行溯源。

图2 压力造模后动物自发行为变化


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Bayone 助力科研

自深圳市一湾生命科技有限公司(Bayone)将 BehaviorAtlas 作为新一代行为学科研仪器品牌运营以来,Bayone 于去年12月首次在国际学术期刊上亮相。现在,时隔5个月,Bayone 再次出现在国际学术期刊上。

图3 论文中提到的 Bayone


在该研究工作开展过程中,深圳先进院脑所团队与一湾的 BehaviorAtlas 团队紧密合作。深圳先进院脑所团队提出利用 3D-AI 三维动物行为分析系统与压力应激源范式相结合,来深度评估在经历不同压力应激后,小鼠表现出的自发行为之间的共性与异质性。为此,双方针对此范式,共同设计了兼容压力应激抑郁状态行为研究的三维行为采集设备。基于此设备采集了大量的数据,并进行了深度的数据分析。总的来说,基于机器学习可以解读高度复杂的、自然状态下的动物行为,在抑郁症疾病的机制解析、临床前动物模型评价及抗抑郁新药研发筛选方面具有广阔的应用前景。

图4 文章部分内容小结


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致谢

新技术的广泛应用离不开科研人员的探索和创新的精神,近些年来,王立平[1,4,5]、蔚鹏飞[3,5]、王枫[2]研究员等团队针对如何客观、精准地评估疾病动物模型的行为这一关键问题,展示了新一代行为评估技术的强大应用前景。目前,BehaviorAtlas 已经在大、小鼠、非人灵长类动物、犬类等模式动物上,针对自闭症、帕金森症、抑郁症、老年痴呆、脑出血、癌疼等疾病模型以及精神类药物筛选上进行了多种应用。在此,我们也感谢 BehaviorAtlas 的用户对我们系统的关注和支持,希望 BehaviorAtlas 能够帮助更多的科研人员去解答生命科学中的难题。


参考文献

1. Tseng Y,   Zhao B, Ding H, Liang L, Schaefke B, Wang L. Systematic evaluation of a predator stress model of depression in mice using a hierarchical 3D-motion learning framework. Translational Psychiatry. 2023.

2. Liu, X., Feng, X., Huang, H. et al. Male and female mice display consistent lifelong ability to address potential life-threatening cues using different post-threat coping strategies. BMC Biol 20, 281 (2022). https://doi.org/10.1186/s12915-022-01486-x.

3.Han, Y., Huang, K., Chen, K. et al. MouseVenue3D: A Markerless Three-Dimension Behavioral Tracking System for Matching Two-Photon Brain Imaging in Free-Moving Mice. Neurosci. Bull. 38, 303–317 (2022). https://doi.org/10.1007/s12264-021-00778-6.

4.Liu N, Han Y, Ding H, Huang K, Wei P, Wang L. Objective and comprehensive re-evaluation of anxiety-like behaviors in mice using the Behavior Atlas. Biochem Biophys Res Commun. 2021 Jun 25;559:1-7. doi: 10.1016/j.bbrc.2021.03.125. Epub 2021 Apr 28. PMID: 33932895.

5.Huang K#, Han Y#, Chen K, Pan H, Zhao G, Yi W, Li X, Liu S, Wei P*, Wang L*. A hierarchical 3D-motion learning framework for animal spontaneous behavior mapping. Nat Commun. 2021;12(1):2784.

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