Des vidéos de mouvements révèlent un toilettage atypique chez les rats X fragiles

Un outil vidéo - CAPTURE - inspiré d'Hollywood peut capturer les actions d'animaux de laboratoire en trois dimensions sur des jours ou des semaines et révéler de nouvelles subtilités de comportement

spectrumnews.org  Traduction de "Motion-capture videos reveal atypical grooming in fragile X rats"

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Des vidéos de capture de mouvements révèlent un toilettage atypique chez les rats X fragiles
par Laura Dattaro / 27 janvier 2021

Un outil vidéo inspiré d'Hollywood peut capturer les actions d'animaux de laboratoire en trois dimensions sur des jours ou des semaines et révéler de nouvelles subtilités de comportement, selon une nouvelle étude. Par exemple, les rats dépourvus du gène lié à l'autisme FMR1 se toilettent différemment des témoins, ont constaté les chercheurs qui ont conçu la méthode.

Le système, baptisé CAPTURE (Continuous Appendicular and Postural Tracking Using Retroreflector Embedding), est dérivé de la technologie de capture de mouvement utilisée dans les films à gros budget pour ajouter des effets spéciaux ou soutenir l'animation. La capture de mouvement ne suit que les mouvements, en utilisant des marqueurs réfléchissants placés sur le corps d'un acteur ; les animateurs reconstruisent ensuite un modèle 3D des mouvements enregistrés.

Les chercheurs qui étudient le comportement des animaux enregistrent généralement des vidéos traditionnelles en 2D. Mais ces vidéos ont une taille de fichier tellement importante qu'elle limite la quantité de données que les scientifiques peuvent stocker et analyser, et elle restreint les études à des bribes de la vie d'un animal.

Les scientifiques ont amélioré cette approche en utilisant des caméras à détection de profondeur - qui détectent les mouvements verticaux et horizontaux - et en apprenant par machine à décomposer les comportements en "syllabes" discrètes. La technologie de CAPTURE est encore plus précise et permet d'enregistrer des périodes plus longues en ne conservant que les données de mouvement.

"Nous pouvons désormais lire le langage corporel de ces animaux avec une grande précision, ce qui était impossible auparavant", explique le chercheur principal, Bence Ölveczky, professeur de biologie organismique et évolutive à l'université de Harvard. "Cela ouvre un nouveau champ d'investigation".

La technologie de capture de mouvement permet aux chercheurs de mesurer avec précision le comportement des animaux en laboratoire. Avec l'aimable autorisation de Marshall JD, Herrera, KJ, Olveczky BP

Activité motrice

Les chercheurs ont fixé 20 marqueurs réfléchissants sur des rats individuels [NDT : les rats collectifs, çà existe ?] et ont filmé chaque animal en continu pendant au moins une semaine.

L'équipe a également testé le système pendant plusieurs jours chez des rats auxquels il manquait le FMR1 et chez des rats de type sauvage ; chez l'homme, les mutations du FMR1 provoquent le syndrome X fragile, qui s'accompagne souvent d'autisme.

Les rats de type sauvage et les rats X fragile ont passé un temps similaire à se déplacer dans la cage, mais les rats X fragile ont passé plus de temps à se toiletter, et ce de manière plus répétitive. Les résultats ont été publiés dans Neuron en décembre.

Le système mesure actuellement les comportements d'un seul animal à la fois, mais il pourrait être adapté pour surveiller les interactions entre deux ou plusieurs rats, selon les chercheurs.

"Il sera crucial d'acquérir une compréhension fine des interactions sociales", déclare Jesse Marshall, chercheur postdoctoral à l'université de Harvard. "L'espoir était d'avoir quelque chose de très soigneusement mesuré qui pourrait permettre la reproductibilité".

À l'avenir, les enregistrements CAPTURE pourraient être combinés à d'autres méthodes, telles que l'imagerie calcique, pour mieux comprendre les fondements neuronaux des comportements, explique Jesse Marshall.

Quantification du comportement

CAPTURE fait partie d'un effort plus large visant à développer des méthodes pour quantifier le comportement et suivre son évolution dans le temps - soit dans des conditions progressives, comme le syndrome de Rett, soit en réponse à des traitements, explique Stewart Mostofsky, directeur du Centre de recherche sur le développement neurologique et l'imagerie à l'Institut Kennedy Krieger de Baltimore, dans le Maryland.

Par exemple, CAPTURE pourrait aider les scientifiques à identifier les différences motrices subtiles entre les personnes autistes et non autistes, explique M. Ölveczky. "C'est quelque chose que cette technique permet de façon unique".

La technologie utilisée par Ölveczky et ses collègues peut être encombrante si elle est adaptée pour être utilisée avec des personnes, dit Mostofsky. En 2020, lui et ses collègues ont reconverti le capteur d'une console de jeu vidéo pour la capture de mouvements et ont découvert que les enfants autistes imitent les mouvements des autres avec moins de précision que les enfants non autistes.

Mais, ajoute-t-il, "J'envisage vraiment, dans les cinq prochaines années environ, de pouvoir - de manière vraiment facile et transparente - capturer les mouvements [et] l'activité des enfants pour toute une série de diagnostics et de pouvoir vraiment identifier des schémas d'action spécifiques" qui sont en corrélation avec la génétique d'une personne.

CAPTURE et d'autres outils similaires permettront aux chercheurs d'étudier le comportement dans un cadre plus naturel que ce qui était possible auparavant, explique Abraham Palmer, professeur de psychiatrie à l'université de Californie, San Diego, qui n'a pas participé aux travaux. La plupart des études sur les animaux, par exemple, portent sur la façon dont un animal réagit à un environnement ou à une tâche créée par l'homme - des artifices qui ne sont pas toujours pertinents pour des conditions comme l'autisme.

"Il est urgent que nous puissions étudier les comportements sur des périodes plus longues, d'une manière ouverte et sans idée préconçue des comportements que nous essayons de mesurer", explique M. Palmer.


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