活动回顾|数字化行为表型分析助力非人灵长类转化医学研究
2026/08/07

基于AI的非人灵长类无标记三维行为分析系统解析

2026年8月5日,上海 —— 浦灵生物(Prisys Biotech)近日成功举办“NHP BehaviorAtlas —— 高保真 3D-NHP 行为追踪技术”专题 Webinar。本次活动围绕现代临床前研究中的定量行为学终点展开,探讨基于三维计算机视觉的行为分析方法如何为非人灵长类(NHP)研究提供更加客观、精细且具有转化价值的数据支持。本文将回顾本次活动中分享的主要研究观点、技术方法及代表性应用,为未能参加直播的科研人员提供活动内容概览。

从观察性评分到定量行为学终点

长期以来,NHP 行为学评估主要依赖人工观察、视频回放和经验性评分。这些方法在许多研究场景中仍具有重要价值,但在长周期、大规模或需要精细刻画行为变化的研究中,可能面临耗时较长、观察者间差异以及时间和空间分辨率有限等挑战。

在开场环节,浦灵生物总经理兼联合创始人 James Song 介绍了功能性行为终点在 CNS、疼痛及其他转化医学研究中的重要作用。随着药物作用机制日益复杂,行为学数据可以与 PK/PD、影像学、病理学及分子生物标志物等传统研究终点相结合,为药物作用和治疗反应提供更加完整的证据。

NHP 模型因其在解剖结构、生理特征及功能表现等方面与人类具有较高相似性,在转化医学研究中具有重要价值。要进一步发挥 NHP 模型的转化潜力,研究人员需要以适当的客观性、分辨率和可重复性,对动物行为进行系统采集和分析。

数字化行为表型分析为此提供了一种研究框架。通过连续、定量地记录行为变化,并减少对物理标记和重复人工干预的依赖,该方法有助于提高行为数据的结构化程度和分析效率。

NHP BehaviorAtlas:高保真三维行为分析框架

本次 Webinar 的核心内容之一,是对 NHP BehaviorAtlas基于AI的非人灵长类无标记三维行为分析系统解析数字化行为分析框架的介绍。该框架旨在支持对 NHP 运动和行为进行高分辨率表征。

其主要技术环节包括多视角视频采集、无标记三维姿态估计、行为运动学分析、自动化行为分类及数据可视化。通过三维重建运动和姿态,研究人员可以进一步分析传统人工观察较难稳定识别的行为特征。

活动中重点介绍了以下技术能力:

  • 无标记三维姿态估计:无需在动物身上附着物理标记,即可重建关键解剖部位的运动和姿态,在更加自然的实验条件下开展行为评估,并支持动物福利与 3R 原则中的优化理念。
  • 行为分类:对运动、梳理、抓挠、姿态变化和活动模式等行为进行识别与量化。
  • 行为运动学分析:对运动轨迹、速度、姿态、步态特征和肢体协调性等参数进行分析。
  • 面部表情分析:探索利用三维面部建模,识别与疼痛、不适或其他治疗相关反应有关的细微变化。

活动同时强调,算法输出需要结合具体研究场景进行验证。相关结果应与适当的人工标注或人工审核结果进行比对,并结合动物模型、研究设计和具体科学问题进行解释。

转化医学研究中的代表性应用

本次 Webinar 分享了数字化行为表型分析在多个 NHP 研究方向中的潜在应用。

疼痛与瘙痒模型

在食蟹猴瘙痒研究中,自动化行为分析可用于量化抓挠行为的发生频次、持续时间及时间分布,为止痒和抗炎药物研究提供补充性药效终点。对于长周期研究而言,自动化分析有助于降低人工视频回放和逐段计数所带来的工作负担。通过结合肢体运动轨迹、身体姿态及特定解剖区域接触等信息,三维追踪方法还可辅助区分抓挠行为与梳理、日常活动等其他行为。

神经系统疾病模型

在帕金森病、卒中及其他神经系统疾病模型中,运动功能变化可能体现为步态、姿态、肢体使用、协调性及自发活动等方面的细微差异。定量运动学分析可帮助研究人员对这些变化进行更加系统的描述,并支持治疗后功能恢复的动态评估。在同一动物的多个时间点进行纵向测量,还有助于观察疾病进展和治疗反应,同时减少个体差异对结果解释的影响。

疼痛和不适相关面部反应

面部表情分析是 NHP 疼痛和不适评估中的一种补充性研究方法。多视角成像能够从不同角度捕捉动态面部变化,减少单一视角可能造成的信息缺失。

这类分析应与临床观察、生理指标及其他研究终点结合使用,而不宜孤立解释。其研究价值取决于动物模型的适用性、标注质量、算法性能以及在具体研究场景中的验证情况。

AI-Based 3D Facial Expression Analysis in NHPs

安全性与耐受性评估

连续或重复的行为监测也可为安全药理学和耐受性研究提供支持性信息。自发活动、姿态、运动、梳理行为及其他行为模式的变化,有可能帮助研究人员识别与给药相关的功能性影响。数字化行为数据可与临床观察及其他安全性评价指标相结合,为行为变化提供更具时间分辨率的记录。

将行为学数据纳入转化医学研究流程

在活动最后的讨论环节,浦灵生物介绍了如何将定量行为学终点纳入更加完整的 NHP 转化医学研究流程。行为表型分析可以与 NHP 疾病模型、活体影像学、PK/PD、病理学及分子生物标志物等研究内容相结合,从不同层面描述治疗反应。通过多模态数据的互相验证,研究人员可以进一步建立药物暴露、作用机制、生物学效应和功能性结果之间的联系。

一个具有代表性的转化医学研究流程可以概括为:

行为学 → PK/PD → 影像学 → 病理学 → 生物标志物

每一种研究手段都对应不同层面的科学问题。行为学分析提供功能性和表型信息;PK/PD、影像学、病理学及生物标志物则分别帮助研究人员理解药物暴露、作用机制、组织水平变化和生物学反应。这种整合式研究方法的价值,不在于替代既有研究终点,而在于通过多维度、互补性证据,对疾病生物学和药物治疗反应形成更加完整的理解。

获取活动回放及相关资料

Integrated AI Behavioral Phenotyping for Translational Research

如需进一步了解本次活动的技术内容和应用案例,欢迎访问以下资源:

关于浦灵生物

浦灵生物(Prisys Biotech)是一家专注于非人灵长类模型与临床前评价的转化医学研究机构,研究与服务能力涵盖 NHP 疾病模型、中枢神经系统研究、行为学研究、活体影像学、PK/PD 分析及综合药效评价。通过将模型构建与定量行为学、影像学等研究方法相结合,浦灵生物致力于为全球生物医药研发项目提供结构化、可重复且具有转化价值的研究证据。

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