Analýza dlouhodobých video záznamů laboratorních myší s epilepsií
Analysis of Long-Term Video Recordings of Laboratory Mice with Epilepsy
Typ dokumentu
diplomová prácemaster thesis
Autor
Jonáš Fér
Vedoucí práce
Kudláček Jan
Oponent práce
Levčík David
Studijní obor
Zpracování signálůStudijní program
Lékařská elektronika a bioinformatikaInstituce přidělující hodnost
katedra teorie obvodůPráva
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Metadata
Zobrazit celý záznamAbstrakt
Epilepsie je neurologické onemocnění postihující přibližně 50 milionů pacientů po celém světě. Zatímco záchvaty jsou definujícím rysem epilepsie, komorbidity jako je deprese nebo hyperaktivita, jsou běžné a představují významnou zátěž pro pacienty. Několik studií prokázalo pomalé fluktuace záchvatů v průběhu dnů až týdnů u pacientů i v myších modelech epilepsie. Předpokládali jsme, že tyto fluktuace jsou doprovázeny změnami v chování (kvantifikované pohybovou aktivitou), což by potenciálně umožnilo lepší odhad aktuálního nebo budoucího rizika záchvatu. Tuto hypotézu jsme testovali pomocí video-EEG záznamů z myšího modelu neokortikální epilepsie. Protože vizuální analýza několik týdnů dlouhých záznamů je nesmírně pracná, využili jsme automatickou detekci pohybové aktivity myši. Otestovali jsme dva algoritmy, DeepLabCut (DLC) a PixelCount (PIX). Protože analýza byla stále velmi časově náročná, otestovali jsme také různé úrovně snížení snímkové frekvence. Snížení snímkové frekvence z 25 snímků za sekundu na 5 snímků za sekundu poskytlo nejlepší kompromis mezi přesností analýzy a rychlostí výpočtu. Pohybová aktivita fluktuovala v souvislosti s rizikem záchvatu. Nicméně, kvůli vysoké variabilitě tohoto vztahu a nedostatečnému množství dat nebylo možné tento vztah plně charakterizovat. Důležitým poznatkem však je, že oba algoritmy - DLC i PIX - jsou použitelné pro tento typ analýzy, což otevírá možnosti pro budoucí práci. Epilepsy is a neurological disorder affecting about 50 million patients worldwide. While seizures are the defining feature of epilepsy, behavioral comorbidities such as depression or hyperactivity are common and constitute significant burden to the patients. Multiple studies demonstrated slow fluctuations in seizure risk over days to weeks in both patients and mouse models of epilepsy. We hypothesized that these fluctuations were accompanied by changes in the behavior (quantified by locomotor activity), which would potentially enable better estimation of current or future level of seizure risk. We analysed this hypothesis using video-EEG recordings from a mouse model of neocortical epilepsy. Since manual analysis of several weeks-long recordings is prohibitively laborious, we used automatic detection of the locomotor activity of the mouse. We tested two algorithms, DeepLabCut (DLC) and PixelCount (PIX). Since the analysis was still highly time consuming, we also tested various levels of frame rate reduction. Reducing the frame rate from 25 FPS to 5 FPS yielded the best trade off between the accuracy of the analysis and speed of the computation. The locomotor activity fluctuated in a relation to the seizure rate. However, due to the high variability of this relationship and insufficient amount of data, this relationship could not be fully characterized. Importantly, we showed that the both DLC and PIX algorithms are usable for this type of analysis which opens great prospects for the future work.
Kolekce
- Diplomové práce - 13131 [181]