Research on Biomedical Engineering
https://rbejournal.org/article/5889fb795d01231a018b4647
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Original Article

Sistema de imagem para análise de experimentos realizados com o labirinto aquático: WAP – Watermaze Analysis Programme

Water-maze Analysis Programme - WAP

Lucas, Luís Alberto; Gamba, Humberto Remigio; Andreatini, Roberto; Cunha, Claudio; Centeno, Tania Mezzadri; Maia, Joaquim Miguel; Gewehr, Pedro Miguel; Stelle, Álvaro Luiz

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Resumo

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um novo sistema, chamado de WAP (Water-maze Analysis Programme), para análise de experimentos realizados com o labirinto aquático de Morris. O método proposto utiliza técnicas de processamento digital de imagens para rastrear o animal no labirinto e calcular os principais parâmetros que determinam o desempenho do animal durante o experimento: latência, distância percorrida e velocidade média de nado. O labirinto aquático foi construído em uma sala de aproximadamente 10 m2 com uma caixa de água de 500 litros. Um sistema de imagem, composto por uma câmera CCD, um vídeo cassete, uma placa de aquisição de vídeo e um microcomputador, é utilizado para registrar e processar os experimentos. Os parâmetros de desempenho do animal no labirinto podem ser determinados em tempo real ou posteriormente a partir do registro do experimento em fita cassete. O sistema foi avaliado com um simulador de movimento circular e em um experimento realizado in vivo. Os erros de medida ficaram entre 0,2% e 7,6% para o parâmetro distância, 3,8% e 18% para o parâmetro latência e 3,6% e 17,6% para o parâmetro velocidade. Os erros máximos foram determinados para as situações teóricas mais críticas, isto é, movimento circular de pequeno diâmetro e alta velocidade. Os excelentes resultados obtidos indicam que a metodologia proposta é adequada e o sistema de análise promissor.

Palavras-chave

Labirinto aquático, Processamento de imagens em movimento, Rastreamento

Abstract

This work presents a new developed system, called WAP (Watermaze Analysis Programme), to analyse the Morris water-maze experiment. The system uses digital image processing to track the animal in the water-maze tank and calculate the animal performance parameters in the experiment: latency, swimming distance and swimming mean velocity. The water-maze was built in a 10 m2 room with a 500 litre water tank. The image system uses a CCD camera, a videocassette, a frame grabber and a microcomputer. The parameter used to assess the animal performance can be determined during the experiment in real time or later, using the registered experiment in the videotape. The WAP was assessed using a simulator of circular movements and in an in vivo experiment with a Pentium III computer. The measurement errors were between 0.2% and 7.6% for the distance parameter, 3.8% and 18% for the latency parameter and 3.6% and 17.6% for the velocity parameter. The maximum errors were determined for the most critical situation, that is: circular movement of small diameter and high swimming velocity. The excellent results obtained with the proposed system demonstrate that it is suitable to analyse the water-maze experiments.

Keywords

Image Processing, Tracking, Water-maze
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