好书推荐！《动物行为实验指南》电子版pdf，网盘发货
《动物行为实验指南》共674页，涵盖了常见的实验动物，如小鼠、大鼠和斑马鱼，详细描述了每一种行为测试的实验设计、测试设备、实验流程、评估指标、预期结果、常见问题及解决方法、数据分析、模型应用与局限性等各个方面。它通过快速引导，帮助研究人员高效地掌握实验的每个阶段，减少了查阅文献和寻找方法的时间，成为各类科研人员的重要参考资料。
《动物行为实验指南》共计收录了16种动物行为类型，包括焦虑抑郁、学习记忆、痛觉、运动、恐惧、社交、癫痫、操作、成瘾、视觉、痒觉、味觉、嗅觉、睡眠、斑马鱼行为以及常见动物模型等内容。每一类动物行为下，都详细介绍了多个经典的实验范式，涵盖了超过100种实验方法。
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社交互动是动物行为中不可或缺的一部分。然而，由于缺乏以定量且严谨的方式对其进行描述的工具，对社交互动的结构、潜在原理，以及像自闭症这类会扰乱社交互动神经精神疾病的理解仍不清晰。
基于此，2025年3月4日哈佛大学Timothy W. Dunn研究团队在Cell杂志发表了“Mapping the landscape of social behavior”揭示了基于深度学习的社交深度神经网络动物姿态估计技术能够实现对动物全身3D姿态的高分辨率跟踪。
作者提出了一种用于对自由互动动物的姿势动态变化和社交接触进行高分辨率三维追踪的技术，该技术运用三维几何推理、图神经网络以及半监督学习方法，在互动的大鼠和小鼠身上收集了超过1.1亿个三维姿势样本，其中包括七个单基因自闭症大鼠品系。通过采用多尺度嵌入方法，发现了一个丰富多样的行为图谱，其中涵盖了刻板行为、互动行为、同步行为以及身体接触行为。这种高分辨率的表型分析揭示了自闭症模型中的一系列变化，以及在苯丙胺作用下产生的变化，而这些变化是传统测量方法所无法揭示的。作者的研究框架和庞大的互动行为数据库将有助于对社交行为及其神经生物学基础的研究。
图一 高分辨率三维运动学追踪技术能够实现对社交行为的精细量化
目前，在量化动物社交行为过程中的运动情况时，最先进的方法是追踪互动动物身上的二维解剖特征或关键点，通常是从由单个俯视或仰视摄像头所录制的视频中进行追踪。然而，在二维像素空间中量化行为，会由于透视和深度模糊问题而引入运动学伪影。单摄像头测量对于身体遮挡情况也很敏感，而在社交互动过程中，身体遮挡的情况会增多。在仰视视角下，动物身体的顶部总是被遮挡，处于如站立等抬高姿势时，前肢和头部也会被遮挡。在亲密的社交互动过程中，一只动物常常会挡住另一只动物从而增加了遮挡情况。原则上，这样的遮挡问题和运动学伪影可以通过对多摄像头视频中的身体关键点进行三维追踪来解决。为了验证这一点，作者搭建了一个实验场地，配备了六个同步的50赫兹彩色视频摄像头并记录了成对大鼠的情况。之前有一项研究将DANNCE（一种使用体神经网络的三维追踪方法）应用于多只动物，这种多动物追踪的实现方式利用了DANNCE 的“自上而下”结构，即在进行姿势估计之前，先识别动物并将其划分到三维边界框中。虽然当动物相距较远时，DANNCE能够追踪三维姿势，但在亲密互动过程中其性能会显著下降。例如，会观察到“嵌合”错误，即推断出的三维姿势错误地整合了来自其互动伙伴的身体部位。这种错误模式的产生是因为动物至少部分地被包含在同一个三维空间中，从而为单个身体部位产生了多个候选关键点位置。
图二 s-DANNCE提高了对自由互动动物的三维追踪能力
s-DANNCE是一种社交深度神经网络动物姿态估计技术（social-DANNCE，s-DANNCE），专门用于解决在记录密切互动的动物间社会行为时全身体三维运动学追踪中遇到的一致性和精确性挑战。s-DANNCE能够有效减少混合预测错误和其他解剖不一致问题。与基础版DANNCE相比，s-DANNCE在跟踪自由互动的大鼠对视频时表现出了明显改进，特别是在动物相互接近的情况下减少了关键点速度波动和肢体长度不稳定的问题。实验结果显示，s-DANNCE在头部速度和肢体长度稳定性方面的改善分别达到了65%和60%。为了直接评估s-DANNCE的表现，研究者们比较了其与人工标注数据之间的差距，发现s-DANNCE的关键点位置更接近人类标注者的标记。此外，在更广泛的社交互动测试中，s-DANNCE在最具互动性的社交行为期间表现出色，精度比基础版DANNCE提高了6.7倍。s-DANNCE还显示出在不同实验环境下的广泛应用潜力，包括不同种类、不同视觉外观的鼠和小鼠间的交互行为追踪，即使只有少量额外的标注数据也能准确地进行社交行为的追踪。这种方法支持在广泛条件下进行高分辨率的社会行为量化分析。
图三 小鼠社会表型分析
为了验证二元嵌入在多种物种中的通用性和多用途性，作者将其应用于两种常见的实验室小鼠品系。比较了BALB/c和C57BL/6这两种近交系小鼠，它们分别被作为低社交性和高社交性的模型。理解这些品系之间社会行为差异的本质对于自闭症谱系障碍（ASD）研究尤为重要，因为不同背景上开发的ASD小鼠模型表现出明显的表型差异。发现同一品系的小鼠在社交情境中的行为高度一致，但不同品系间存在广泛的差异。C57BL/6表现出了更广泛且速度更高的行为，无论伴侣动物的背景如何这种差异都持续存在，LLAC占用率在相同品系和混合品系配对中保持不变。然而，二元嵌入揭示了单独分析个体动物时遗漏的表型差异。在混合品系配对中，与相同品系配对相比，不对称参与的LLJCs上调。具体来说，BALB/c小鼠更频繁地接近并嗅探C57BL/6小鼠而不是BALB/c伙伴，与三箱社交测试结果一致，显示BALB/c小鼠偏好社交新奇性。这些结果展示了该系统如何能够在跨物种和遗传背景下进行细致的社交行为研究。
图四 全文摘要图示
总结
s-DANNCE是一种基于视频的技术，用于精确追踪互动动物的全身三维运动，并结合多尺度分析工具来描述社交行为中的结构特征。该平台在多个尺度上捕捉行为，涵盖了详细的精确运动学、个体和联合动作表达以及身体接触模式，提供了一种全面的研究社交互动的方法。为了展示平台的强大功能，作者对啮齿类动物的互动进行了剖析，揭示了现有技术未能捕捉到的药物和疾病的影响。该研究建立了一个啮齿类动物社交性的图谱，这种方法利用先进的技术来分析和理解不同层次上的社会行为，从个体间的互动到群体动态。通过这种方式，研究人员能够识别出与ASD相关的行为特征，并为研究啮齿类动物的社会行为提供一个全面的参考框架。这不仅有助于深入理解ASD的生物学基础，也为进一步探索社会行为的神经机制提供了工具和数据支持。
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