一种检测果蝇行为的方法及装置

本发明属于生物信息，更具体地，涉及一种检测果蝇行为的方法及装置。背景技术：1、动物很少单独行动，而它们与同种生物的相互作用会对它们的行为和生理状态产生重大影响。尽管早在三十多年前，社会关系的数量和质量是人类和其他动物健康的主要风险因素这一观点就已被提出，但其潜在作用机制仍不清晰。果蝇是一种会表现出动态社交网络和集体行为的社会性动物，这些行为有助于各种生命必需的过程。已有的社交经验会改变果蝇的睡眠需求和结构，而长期的社交隔离会导致睡眠缺失和进食活动增加。果蝇种群的睡眠和运动行为也不同于孤立的果蝇个体，但在有同种个体存在的群体环境中睡眠和运动行为是如何被调节的，以及它们如何与社会活动相互作用，仍有待研究。2、然而，传统的果蝇行为学研究方法与装置的主要的局限性在于：(1)接近自然条件的、适用于大规模测量的行为学研究方法的缺乏；(2)最普通的行为测量耗时耗力，可以大规模测试的一维的红外射线方法只能局限于节律和睡眠，且只能看一维活动；(3)现存的采用二维培养板方法检测果蝇行为学，则由于果蝇行为的辨识需要有经验的实验学家耗费大量时间，难以进行高通量大规模的行为学检测。技术实现思路1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种检测果蝇行为的方法及装置，其目的在于克服现有果蝇行为学检测方法需要实验周期长、耗费人工成本高的问题。2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种检测果蝇行为的方法，包括：3、将待测果蝇置于多孔培养板中，待果蝇适应培养板环境后，在多孔培养板的上方对多孔培养板每个孔内的果蝇进行视频拍摄，得到高通量果蝇行为学视频文件，其中，根据待测果蝇行为信息，确定视频拍摄的时段；4、将所述高通量果蝇行为学视频文件处理为逐帧图片，并从中提取多孔培养板每个孔内每只果蝇在每帧时的坐标；5、根据待测果蝇行为信息对应的预设行为特征，基于多孔培养板每个孔内每只果蝇在各帧时的坐标，确定该果蝇的待测果蝇行为信息，实现果蝇行为的检测。6、进一步，当待测果蝇行为含有睡眠时，则所述多孔培养板的培养条件包括12小时光照和12小时黑暗。7、进一步，在提取出多孔培养板每个孔内每只果蝇在每帧时的坐标之后，方法还包括：8、对每个果蝇进行编号，按照时间顺序对该果蝇在每帧的坐标进行排列整理，形成坐标规范文件；9、则在确定果蝇的待测果蝇行为信息时基于所述坐标规范文件进行。10、进一步，当待测果蝇行为信息包括果蝇睡眠相关信息，则果蝇睡眠相关信息对应的预设行为特征为：11、如果单只果蝇在连续两帧之间的距离小于预设像素，则认为其处于静止状态；当单只果蝇的静止状态持续超过预设时长，即被认为处于睡眠状态；其中，所述预设像素和所述预设时长通过预先对处于所述多孔培养板中的果蝇进行观察而确定。12、进一步，当待测果蝇行为信息包括果蝇社交相关信息，则果蝇社交相关信息对应的预设行为特征为：13、当两只果蝇之间的距离小于预设像素数时，则认为该两只果蝇之间发生社交行为；从两只果蝇之间的距离小于所述预设像素数开始记录每次的社交行为，直到该两只果蝇之间的距离超过所述预设像素数；其中，所述预设像素数通过预先对处于所述多孔培养板中的果蝇进行观察而确定。14、进一步，所述预设像素数为40。15、进一步，当待测果蝇行为信息包括果蝇运动相关信息，则果蝇运动相关信息对应的预设行为特征为：16、果蝇在单位时间内运动的像素距离。17、本发明还提供一种检测果蝇行为的装置，用于执行如上所述的一种检测果蝇行为的方法，包括：常规生化培养箱，红外摄像机，视频捕捉软件以及处理器；18、在所述常规生化培养箱内每层多孔培养板的上部均设置红外摄像机，用于对该层多孔培养板每个孔内的果蝇进行视频拍摄；所述视频捕捉软件用于根据待测果蝇行为信息控制红外摄像机执行视频拍摄的时段，并接收存储所述红外摄像机所拍摄的高通量果蝇行为学视频文件；所述处理器用于对所述高通量果蝇行为学视频文件进行处理，获取果蝇行为信息。19、本发明还提供一种筛选果蝇行为学调控基因的方法，根据果蝇行为信息，在所有待筛选基因中筛选相对于整体变化程度较大的基因，作为潜在的行为调控基因，完成筛选；其中，所述果蝇行为信息通过如上所述的一种检测果蝇行为的方法得到。20、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：21、(1)本发明提出了一种检测果蝇行为的方法，首先基于常规生化培养箱，经由加装红外摄像头后改造为果蝇轨迹追踪装置，通过红外摄像机，大规模高通量地获取果蝇行为学原始数据，并通过图像处理技术得到具体的行为学特征信息。本发明结合改造后的果蝇轨迹追踪装置与图像处理技术，能够有效避免传统果蝇行为学研究中通过实验验证所需要的工作量，并获取各类果蝇行为表型的特征信息，提供行为学表征信息库，为其他昆虫、小型动物的各种行为学信息的提取提供了方向和思路上的参照，这种将行为学特征模式化、信息化、可提取化，为业界生物影像分析以及行为学实验的大规模测试提供了相对省力的范本。22、(2)在提取出多孔培养板每个孔内每只果蝇在每帧时的坐标之后，方法还包括对每个果蝇进行编号，按照时间顺序对该果蝇在每帧的坐标进行排列整理，形成坐标规范文件；则在确定果蝇的待测果蝇行为信息时基于所述坐标规范文件进行即可，提前进行坐标整理，能够提高后续果蝇行为检测的效率。23、(3)本发明分别对果蝇睡眠相关信息对应的预设行为特征、果蝇社交相关信息对应的预设行为特征以及果蝇运动相关信息对应的预设行为特征根据改进后的追踪装置进行适应性定义，高通量地实现多种果蝇行为检测。24、(4)本发明还提供一种检测果蝇行为的装置，用于实现上述检测果蝇行为的方法，省时省力，能够高效率实现大规模果蝇行为测试。技术特征：1.一种检测果蝇行为的方法，其特征在于，包括：2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当待测果蝇行为含有睡眠时，则所述多孔培养板的培养条件包括12小时光照和12小时黑暗。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在提取出多孔培养板每个孔内每只果蝇在每帧时的坐标之后，方法还包括：4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当待测果蝇行为信息包括果蝇睡眠相关信息，则果蝇睡眠相关信息对应的预设行为特征为：5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当待测果蝇行为信息包括果蝇社交相关信息，则果蝇社交相关信息对应的预设行为特征为：6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设像素数为40。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当待测果蝇行为信息包括果蝇运动相关信息，则果蝇运动相关信息对应的预设行为特征为：8.一种检测果蝇行为的装置，其特征在于，用于执行如权利要求1至7任一项所述的一种检测果蝇行为的方法，包括：常规生化培养箱，红外摄像机，视频捕捉软件以及处理器；9.一种筛选果蝇行为学调控基因的方法，其特征在于，根据果蝇行为信息，在所有待筛选基因中筛选相对于整体变化程度较大的基因，作为潜在的行为调控基因，完成筛选；其中，所述果蝇行为信息通过如权利要求1至7任一项所述的一种检测果蝇行为的方法得到。技术总结本发明属于生物信息技术领域，具体涉及一种检测果蝇行为的方法及装置，方法包括：将待测果蝇置于多孔培养板中，待果蝇适应培养板环境后，在多孔培养板的上方对多孔培养板每个孔内的果蝇进行视频拍摄，得到高通量果蝇行为学视频文件，其中，根据待测果蝇行为信息，确定视频拍摄的时段；将视频文件处理为逐帧图片，并从中提取多孔培养板每个孔内每只果蝇在每帧时的坐标；根据待测果蝇行为信息对应的预设行为特征，基于多孔培养板每个孔内每只果蝇在各帧时的坐标，确定该果蝇的待测果蝇行为信息，实现果蝇行为的检测。本发明能够实现高通量果蝇行为检测，克服现有果蝇行为学检测方法需要实验周期长、耗费人工成本高的问题。技术研发人员：薛宇,张珞颖,韩诚,刘丹,郑刘彬,彭迪受保护的技术使用者：华中科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12