Révolutionnez l’étude du comportement animal en utilisant les dernières technologies

résumé: Lancement de SMART-BARN, une installation de pointe pour étudier le comportement collectif des animaux.

Installé dans une grange du XVIIIe siècle et un entrepôt de photographie de la taille d’un gymnase, l’installation utilise des techniques à haut débit telles que le suivi optique et audio pour surveiller les animaux en 3D. Cela permet aux chercheurs d’étudier des comportements et des interactions qui étaient auparavant impossibles à capturer en laboratoire.

SMART-BARN est considéré comme une nouvelle avancée dans ce domaine, avec des applications allant de la biologie à l’intelligence artificielle.

Faits marquants:

1. SMART-BARN signifie Scalable Multimodal Arena pour suivre le comportement d’un grand nombre d’animaux en temps réel.
2. Cette technologie permet de surveiller des centaines, voire des milliers d’animaux à la fois, selon leur taille.
3. Des systèmes multidisciplinaires développés par des biologistes, des physiciens, des ingénieurs et des informaticiens ont été appliqués pour étudier diverses espèces, notamment les pigeons, les étourneaux, les papillons nocturnes, les chauves-souris et les humains.

source: Université de Constance

Des chercheurs du Centre d’excellence pour l’étude avancée du comportement collectif (CASCB) et de l’Institut Max Planck pour le comportement animal ont transformé un ancien entrepôt en un laboratoire de pointe pour l’analyse complexe du comportement. Grâce à lui, ils peuvent désormais étudier le comportement complexe de groupes d’animaux.

Le hangar a également servi de prototype au plus grand laboratoire sur le comportement des troupeaux de l’université de Constance : le hangar photographique.

Une limite majeure de la recherche comportementale est que les scientifiques peuvent étudier les animaux dans des environnements hautement contrôlés, mais souvent simplifiés et de très petite taille, en laboratoire ou dans des conditions largement incontrôlées dans la nature.

Cela limite notre capacité à étudier de nombreux aspects du comportement, notamment le comportement collectif, les mouvements et les interactions entre les animaux qui sous-tendent leur vie sociale complexe. Que faut-il pour surmonter cela ? Tout d’abord, un endroit avec beaucoup d’espace. Deuxièmement, la technologie moderne.

Les deux sont disponibles dans des entrepôts du XVIIIe siècle de l’Institut Max Planck pour le comportement animal à Mogengen, près de Constance, et maintenant dans l’Imaging Hangar, une salle de la taille d’un gymnase de l’Université de Constance. Les deux laboratoires sont utilisés pour étudier de près le comportement collectif des animaux.

Pour ce faire de manière multidimensionnelle, des chercheurs du Centre d’excellence pour l’étude avancée du comportement de groupe de l’Université de Constance et de l’Institut Max Planck pour le comportement animal ont développé un outil appelé SMART-BARN.

SMART-BARN signifie Arène multimédia évolutive pour suivre le comportement en temps réel d’un grand nombre d’animaux.

“Il s’agit d’un nouvel outil qui permet d’étudier les traits comportementaux complexes d’un individu ou les interactions entre des groupes d’animaux tels que les insectes, les oiseaux ou les mammifères”, a déclaré Himal Naik. Travaillant en étroite collaboration avec Matti Nagy, le co-président du groupe, Ian Kosin, et ses collègues, ils ont développé SMART-BARN.

L’équipe est très interdisciplinaire : biologistes, physiciens, ingénieurs et informaticiens la développent ensemble.

Máté Nagy explique plus en détail l’outil : « Nous utilisons des techniques de mesure à haut débit telles que le suivi optique et acoustique, avec lesquelles nous pouvons étudier la localisation et la posture précises des animaux en 3D et calculer leur champ de vision.

Les utilisateurs de cette nouvelle installation auront la possibilité d’entreprendre différents paradigmes expérimentaux en tirant parti de la nature modulaire du système.

Pourquoi la taille est-elle importante ?

SMART-BARN est conçu pour augmenter la gamme d’expériences comportementales en intérieur en termes de taille de l’expérience, de trait de comportement mesuré et de taille du groupe.

“Cela signifie que les utilisateurs peuvent mesurer des comportements qui n’étaient pas observés auparavant, car les animaux disposent de plus d’espace”, a déclaré l’informaticien Himal Naik. Selon la taille des animaux, l’installation peut accueillir jusqu’à 100 animaux à la fois et élargit la possibilité d’expérimenter de nouvelles espèces qui ne sont normalement pas étudiées en intérieur.

“En fait, nous avons désormais étendu cet effort à plusieurs milliers d’animaux”, a ajouté Cozen. « Nous avons récemment mené une étude au Imaging Hangar où nous avons suivi 10 000 criquets pesteux. Cela n’aurait pas été possible sans notre technologie SMART-BARN. .»

COMMENT UTILISER LA SMART-GRANGE

À ce jour, SMART-BARN a été utilisé dans divers cas d’utilisation expérimentaux impliquant des sujets aussi divers que les pigeons, les étourneaux, les papillons nocturnes, les chauves-souris et les humains.

Naik est enthousiasmé parce que : « Cette installation forge une nouvelle collaboration interdisciplinaire importante. »

Il poursuit : « Par exemple, SMART-BARN offre la possibilité de suivre les vues 3D et les postures d’oiseaux en groupes de dix ou plus tout en préservant leur identité. Les chercheurs utilisent cette technologie pour explorer le rôle des opinions dans la prise de décision.

Les informaticiens utilisent la même technologie pour concevoir de nouveaux algorithmes de vision par ordinateur et d’IA qui facilitent le suivi 3D des animaux sans leur attacher d’étiquettes.

“Notre méthode a abouti à la création d’un système beaucoup plus vaste dans l’arsenal d’imagerie de l’université de Constance, permettant de suivre des essaims de robots ou des milliers d’insectes”, explique Ian Kosin.

“En bref, sa gamme d’applications n’est limitée que par notre capacité à générer des idées expérimentales”, explique Matti-Nagy.

L’équipe envisage l’installation comme un espace collaboratif où les chercheurs du monde entier peuvent contribuer à l’exploration des questions comportementales. L’équipe invite donc les chercheurs du monde entier à se connecter avec eux et à planifier des expériences.

À propos de l’actualité de la recherche en neurosciences comportementales

auteur: Hélène Dietz
source: Université de Constance
communication: Helena Dietz – Université de Constance
image: Image créditée à Neuroscience News

Recherche originale : accès libre.
“SMART-BARN : Une arène multimédia évolutive pour suivre le comportement d’un grand nombre d’animaux en temps réelOleh Matti Nagy n’est pas bon. Progrès scientifique

résumé

SMART-BARN : une arène multimédia évolutive pour suivre le comportement en temps réel d’un grand nombre d’animaux

SMART-BARN (Scalable Multimodal Arena for Real-Time Tracking of Large Numbers of Animal Behaviour) permet une acquisition rapide et robuste des mouvements, des comportements, des communications et des interactions entre les animaux d’un groupe, sur de larges portées (14,7 m sur 6,6 m sur 3,8 m). ), environnement 3D utilisant plusieurs canaux d’information.

Le comportement est mesuré par divers taxons (insectes, oiseaux, mammifères, etc.) et par la taille du corps (des papillons de nuit aux humains).

Le système intègre plusieurs technologies de mesure simultanées, notamment une précision submillimétrique, la capture de mouvements à haute vitesse (300 Hz), l’enregistrement et la localisation audio, la reconnaissance automatique du comportement (vision par ordinateur) et des unités interactives à distance contrôlées par ordinateur (par exemple, un chargeur automatique et un chargeur). ).animal). appareil mobile).

Les flux de données sont disponibles en temps réel, permettant des expériences en boucle fermée hautement contrôlées et basées sur le comportement, tout en générant des ensembles de données complets pour une analyse hors ligne.

La diversité des capacités de SMART-BARN est démontrée à travers trois études de cas aviaires difficiles, soulignant sa large application à des analyses approfondies du comportement collectif des animaux à travers les espèces.