الذكاء الاصطناعي-التحليل السلوكي المدعوم من NHP لتطوير الأدوية قبل السريرية|بريسيس للتكنولوجيا الحيوية

يعد السلوك واحدًا من أكثر القراءات الوظيفية إفادة في البحث الترجمي. سواء كان ذلك يتعلق بتقييم الاضطرابات العصبية، أو الألم المزمن، أو الحكة، أو أمراض المناعة الذاتية، أو العلاجات الجينية، فإن التغيرات السلوكية غالبًا ما توفر أول دليل على الفعالية العلاجية. ومع ذلك، فإن توليد بيانات سلوكية موثوقة في دراسات غير -الرئيسيات البشرية (NHP) يعتمد تقليديًا على مراجعة الفيديو-المكثّفة للعمالة والمراقبة البشرية الذاتية، مما يخلق تحديات في الاتساق وقابلية التوسع وإمكانية تكرار النتائج التنظيمية.

في Prisys Biotech، نعمل على تحويل هذه العملية من خلال نظام أساسي للتنميط السلوكي -مدعم بالذكاء الاصطناعي يجمع بين الرؤية الحاسوبية ثلاثية الأبعاد- المتعددة الكاميرات، والتقاط الحركة بدون علامات، والتصنيف السلوكي، وتطوير المؤشرات الحيوية الرقمية. وبدلاً من مجرد تسجيل سلوك الحيوان، تقوم المنصة بتحويل الحركات المعقدة إلى مجموعات بيانات كمية وموضوعية ويمكن تتبعها والتي يمكن دمجها في تطوير الأدوية قبل السريرية الحديثة.

تظل نقاط النهاية السلوكية ضرورية عبر العديد من المجالات العلاجية لأنها تعكس بشكل مباشر النتائج الوظيفية التي لا يمكن دائمًا التقاطها بواسطة المؤشرات الحيوية الجزيئية أو التصوير وحده. في الدراسات التي تشمل مرض باركنسون، ومرض الزهايمر، والسكتة الدماغية، والألم المزمن، والتهاب الجلد التأتبي، أو الاضطرابات العصبية والنفسية، تمثل التحسينات السلوكية الدقيقة في كثير من الأحيان دليلاً ذا معنى على النشاط الدوائي.

على الرغم من أهميتها، فإن التقييمات السلوكية التقليدية تمثل العديد من القيود. غالبًا ما تولد دراسات NHP طويلة الأمد-مئات الساعات من تسجيلات الفيديو التي تتطلب مراجعة يدوية بواسطة مراقبين ذوي خبرة. قد يطبق المقيمون المختلفون معايير تسجيل مختلفة قليلاً، في حين أن التعب والتفسير الذاتي يؤدي حتماً إلى التباين. والأهم من ذلك، أن التسجيل اليدوي يوفر ملاحظات مختصرة فقط بدلاً من المعلومات السلوكية المستمرة على مستوى الإطار-، مما يجعل من الصعب التقاط تأثيرات المعالجة الدقيقة أو إنشاء مجموعات بيانات يمكن تتبعها بالكامل لعمليات الإرسال التنظيمية.

نظرًا لأن تطوير الأدوية قبل السريرية يعتمد بشكل متزايد على الأدلة الموضوعية والقابلة للتكرار، فقد برز التحليل السلوكي المدعوم بالذكاء الاصطناعي-كحل قوي للتغلب على هذه التحديات.

في بريسيس، لدينامنصة تحليل السلوك NHPيمتد إلى ما هو أبعد من برامج تحليل الفيديو التقليدية. إنه يمثل نظامًا بيئيًا شاملاً للتنميط الظاهري الرقمي مصمم خصيصًا للأبحاث الترجمية.

يدمج النظام الأساسي التصوير المتزامن بكاميرات متعددة-، وتقدير الوضع ثلاثي الأبعاد بدون علامات، والتعرف على السلوك القائم على الذكاء الاصطناعي-، وإنشاء قاعدة بيانات سلوكية، والتحليلات الترجمية في سير عمل موحد. يمكّن هذا النهج الباحثين من مراقبة السلوكيات التلقائية بشكل مستمر مع إنشاء نقاط نهاية كمية موحدة تلقائيًا عبر الحيوانات الفردية والدراسات بأكملها.

وبمرور الوقت، يدعم النظام أيضًا تطوير قواعد بيانات سلوكية- محددة للأمراض، مما يسمح للباحثين بمقارنة خطوط الأساس السلوكية الطبيعية مع تطور المرض والاستجابات العلاجية. وبدلاً من تحليل التجارب المعزولة، يقوم النظام باستمرار بتجميع الأصول السلوكية الرقمية التي تعزز تطوير النماذج المستقبلية والأبحاث الترجمية.

تتطلب أنظمة التقاط الحركة التقليدية عادةً علامات عاكسة مثبتة على الموضوع، وهو أسلوب غير عملي للدراسات-طويلة المدى على الرئيسيات غير البشرية وقد يتداخل مع الحركة الطبيعية.

بدلاً من ذلك، يستخدم Prisys رؤية كمبيوتر متزامنة ومتعددة الرؤية لإعادة بناء حركات الهيكل العظمي ثلاثية الأبعاد بدون علامات مادية. يحدد الذكاء الاصطناعي تلقائيًا المعالم التشريحية، بما في ذلك الرأس والأطراف والجذع والمفاصل، مما يسمح بإعادة بناء دقيقة لوضعية الجسم وحركته داخل بيئات السكن القياسية.

نظرًا لأن العديد من الكاميرات المتزامنة تراقب الحيوان في وقت واحد، فإن النظام يقلل بشكل كبير من مشكلات الانسداد التي تواجه عادةً تسجيلات الفيديو التقليدية-ثنائية الأبعاد. وبالتالي يمكن مراقبة الحيوانات بشكل مستمر دون ضبط النفس أو التخدير أو التدخل السلوكي.

يمثل التقاط الحركة الخطوة الأولى فقط. تكمن القيمة الحقيقية للذكاء الاصطناعي في تحويل بيانات الحركة إلى نقاط نهاية سلوكية ذات معنى بيولوجي.

تقوم منصة التحليل السلوكي الخاصة بنا تلقائيًا بتصنيف مجموعة واسعة من السلوكيات، بما في ذلك الحركة، والتسلق، والاستمالة، والخدش، والراحة، وانتقالات الوضعية، وحركات اليد، وخصائص المشية. وبدلاً من مجرد حساب الأحداث السلوكية، يقوم النظام بقياس التردد السلوكي والمدة والمسارات المكانية وحركيات المفاصل وسرعة الحركة والتسارع وتنسيق الأطراف.

توفر هذه المعلمات الكمية مؤشرات حيوية رقمية حساسة للغاية قادرة على اكتشاف الاستجابات الديناميكية الدوائية الدقيقة التي قد تسبق التحسينات السريرية الملحوظة. تعتبر هذه القياسات الموضوعية ذات قيمة خاصة في الأمراض العصبية حيث تمثل التغييرات الوظيفية الصغيرة في كثير من الأحيان فوائد علاجية مبكرة.

إحدى أعظم مزايا التحليل السلوكي القائم على الذكاء الاصطناعي- هي القدرة على استبدال الملاحظة الشخصية بالتقييم الحسابي الموحد.

بدلاً من الاعتماد على مراجعة الفيديو اليدوية، تقوم المنصة بمعالجة التسجيلات المستمرة تلقائيًا وتطبق معايير تحليلية متطابقة على كل حيوان ضمن الدراسة. يؤدي هذا إلى التخلص من التباين بين المراقبين- مع تمكين تتبع سلوك الإطار-بواسطة-الإطار طوال الفترة التجريبية بأكملها.

يظل كل حدث سلوكي مرتبطًا بسجل الفيديو الأصلي، مما يؤدي إلى إنشاء سير عمل تحليلي يمكن تتبعه بالكامل ويدعم ضمان الجودة والتحقق من البيانات والوثائق التنظيمية. ومع سعي مطوري الأدوية بشكل متزايد إلى نقاط نهائية رقمية قابلة للتكرار، يمثل هذا المستوى من الشفافية ميزة كبيرة مقارنة بالتقييم السلوكي التقليدي.

يمتد النمط الظاهري السلوكي إلى ما هو أبعد من الحركة وحدها. غالبًا ما توفر تعبيرات الوجه مؤشرات مهمة للألم والانزعاج والحالة العصبية.

لتلبية هذه الحاجة، تعمل Prisys أيضًا على تطوير إطار عمل متقدم لتحليل تعبيرات الوجه-ثلاثي الأبعاد استنادًا إلىغير -مقياس التجهم ثلاثي الأبعاد للرئيسيات البشرية (3DGS). من خلال دمج تصوير الوجه متعدد-مع ميزة استخراج الميزات المستندة إلى الذكاء الاصطناعي-، تتيح هذه التقنية إمكانية القياس الكمي الموضوعي لحركات عضلات الوجه الدقيقة التي يصعب تقييمها بشكل متسق باستخدام التسجيل البصري التقليدي.

المؤشرات الحيوية الرقمية للألم الناتجة لها تطبيقات واسعة في تطوير الأدوية المسكنة، وتقييم الألم بعد العملية الجراحية، ونماذج الأمراض الالتهابية، ومراقبة رعاية الحيوان.

نظرًا لاستخدام نقاط النهاية السلوكية على نطاق واسع في جميع مراحل تطوير الأدوية، فإن النمط الظاهري السلوكي المدعوم بالذكاء الاصطناعي-يدعم العديد من برامج البحث التي تتجاوز علم الأعصاب.

في دراسات الجهاز العصبي المركزي، يوفر التحليل السلوكي الرقمي تقييمًا موضوعيًا للتعافي الحركي، وتشوهات المشية، والوضعية، والإدراك، والتحسين الوظيفي. تستفيد أبحاث الألم من التقييم الكمي للحركة التلقائية وسلوك الإبطال ومؤشرات ألم الوجه. يمكن لبرامج الأمراض الجلدية والمناعة مراقبة سلوك الخدش كنقطة نهاية دوائية حساسةحكة مزمنةوالتهاب الجلد التأتبي. تستفيد العلاجات الجينية والعلاجات الخلوية والبيولوجية بالمثل من المراقبة المستمرة طويلة المدى- للتعافي الوظيفي الذي يكمل المؤشرات الحيوية الجزيئية والتصويرية.

يتجه تطوير الأدوية قبل السريرية بسرعة نحو التنميط الظاهري الرقمي المتكامل، حيث يتم تحليل البيانات السلوكية جنبًا إلى جنب مع التصوير العصبي، والفيزيولوجيا الكهربية، والحركية الدوائية، والديناميكا الدوائية، والمؤشرات الحيوية الجزيئية.

في Prisys Biotech، نعتقد أن التحليل السلوكي المدعوم بالذكاء الاصطناعي-سيصبح عنصرًا أساسيًا في الأبحاث الانتقالية بدلاً من كونه أداة تحليلية اختيارية. من خلال الجمع بين رؤية الكمبيوتر المتقدمة ونماذج أمراض الرئيسيات غير البشرية-، وإمكانيات التصوير السريري، وتقنيات تخطيط كهربية الدماغ اللاسلكية، وخبرة علم الأعصاب الانتقالي، فإننا نهدف إلى تزويد مطوري الأدوية بنقاط نهاية وظيفية موضوعية وقابلة للتكرار وذات صلة سريريًا تعمل على تحسين الثقة في اتخاذ القرارات-قبل السريرية.

يظل التقييم السلوكي الموثوق أمرًا أساسيًا لفهم الفعالية العلاجية في الدراسات غير -الرئيسية البشرية. ومع ذلك، يتطلب تطوير الأدوية الحديثة أكثر من مجرد ملاحظات ذاتية-، فهو يتطلب أدلة جاهزة كمية وقابلة للتكرار وتنظيمية-.

من خلال التقاط الحركة ثلاثية الأبعاد بدون علامات والمدعومة بالذكاء الاصطناعي، والتنميط الظاهري الرقمي، والتصنيف السلوكي الآلي، وتطوير العلامات الحيوية الكمية، تساعد Prisys Biotech في تحويل الأبحاث السلوكية من المراقبة اليدوية إلى علم رقمي موحد. مع استمرار تسارع اعتماد الذكاء الاصطناعي عبر الأبحاث قبل السريرية، سيلعب التحليل السلوكي الرقمي دورًا متزايد الأهمية في تحسين إمكانية التنبؤ الترجمي ودعم تطوير علاجات أكثر أمانًا وفعالية.

اتصل بشركة بريسيس للتكنولوجيا الحيوية