科研人必看 | BehaviorAtlas 3D-AI 动物行为分析流程案例拆解,附免费绘图工具推荐

写论文时总被方法部分的流程图难住?明明实验逻辑很清晰,画出来却要么信息杂乱、要么重点模糊,既没体现出研究的严谨性,还让审稿人看得一头雾水?其实,一份好的数据采集与分析流程 Figure,不仅是研究方法的”可视化说明书”—— 能让读者快速看懂你的实验路径,更是论文专业质感的关键加分项。

为帮大家少走绘图弯路,我们专门整理了 BehaviorAtlas 3D-AI 动物行为分析系统用户的已发表论文案例 ,按「单动物行为分析 」「多动物社交行为分析 」两大高频研究场景分类。你既能直接参考绘图思路,也能对照优化自己的实验设计,按需取用超方便!

更实用的是,本文末尾还附上了 AI 快速制作精美流程图的演示操作 ——跟着步骤走,就能高效出图。

01 3D-AI动物行为分析系统简介

*BehaviorAtlas 3D-AI 动物行为分析系统是一湾生命科技自主研发的国内首家无标记 (Markerless) 三维动物姿态捕捉分析系统

*BehaviorAtlas Capture 多视角相机三维行为采集设备:获取动物行为的三维运动结构,解决了身体遮挡和视野盲区的问题,可以全方位无死角地获取动物行为参数

*BehaviorAtlas Analyzer 数据处理软件:从多视角视频中,基于 AI 算法提取动物多个部位的身体坐标 ,进行三维重建后,将动物的行为分解成多种行为亚型序列。

*BehaviorAtlas Explorer 行为可视化软件:对处理后的数据进行可交互式、可视化的浏览 ,并对数据按样本进行分组统计对比,生成用于发表和汇报的图表。

02 单动物行为分析

本部分精选多篇论文的流程图,核心围绕【视频采集→姿态建模→数据处理→特征分析】 的逻辑展开,覆盖不同研究主题的流程设计思路,供大家根据论文呈现需求参考。

案例1

深圳先进院脑所王枫团队——层级行为分析框架(Hierarchical behavioral analysis framework as a platform for standardized quantitative identification of behaviors, 2025)

流程图完整呈现从实验设计到结果分析的全链路,关键步骤拆解清晰 :(A) 从实验设计到数据采集和分析的完整流程。(B) 在采集自发行为视频前,先对四个深度相机进行校准,并通过标记关键点来建立姿态估计模型。(C) 通过追踪行为视频生成 3D 骨架,随后动态对齐并分割姿态序列为多个运动基元,经无监督聚类得到 40 种未标注的包含行为模块的运动类型。(D) 随后通过监督方式进行运动类型的标注、特征提取与验证,以识别构成自发行为的运动及其集群。使用层级行为分析框架进行进一步分析。

案例2

空军军医大学西京医院董海龙、赵广超团队——术后谵妄研究(Intraoperative Temporal Interference (TI)-Noninvasive Brain Stimulation Prevents Postoperative Delirium in Mice, 2025)

流程图展现了 (a) 3D-AI动物行为分析系统的简易模型 ,以及 (b) 核心工作流程 ,随后 (c-f) 通过行为数据可视化 ,辅助结果解读。

案例3

深圳先进院王立平团队——抑郁模型行为评估(Systematic evaluation of a predator stress model of depression in mice using a hierarchical 3D-motion learning framework, 2023)

下图展示了 (A) 通过三维运动学习框架进行小鼠行为记录与分析的核心工作流程,并通过三维散点图展示单只小鼠的11种行为组分的时空特征分布 ,(B) 随后展示了 11 种行为组分相应的 3D 骨架,分别比较分析对照组和实验组不同运动类型的占比。

案例4

同济大学附属第四人民医院李成、上海科技大学胡霁团队——右美托咪定疗效研究(Automated phenotyping of postoperative delirium-like behaviour in mice reveals the therapeutic efficacy of dexmedetomidine, 2023)

流程图聚焦于【数据获取】细节,步骤拆解更贴近实操 :(b) 自由活动小鼠在多视角相机下的行为记录示意图;(c) 姿态和行为参数的获取:单只小鼠的三维身体重建与运动分割;以及所有小鼠的运动聚类与表型分析。

案例5

空军军医大学黄景辉团队——鹿茸胚层祖细胞外泌体相关研究(Extracellular vesicles from antler blastema progenitor cells reverse bone loss and mitigate aging-related phenotypes in mice and macaques, 2025)

除小鼠模型外,BehaviorAtlas 相关技术也广泛应用于猕猴的行为研究 。如下流程图主要聚焦于数据采集和可视化呈现:(a) 数据采集:由四台同步高速摄像机在 35 分钟的自由运动和休息期间拍摄,覆盖完整行为周期,从视频中识别分类出 14 种动作。(c,d) 数据可视化:通过位置和速度两类热图将抽象的运动数据转化为直观图像,方便快速解读猕猴的运动规律。

上述案例绘制流程图的逻辑高度一致:明确实验设备(如多视角 / 深度相机)→ 通过视频标记关键点 → 构建3D骨架 → 提取行为数据 → 分类行为特征 。需要注意的是,绘制成组图时配色协调统一,平衡美感。若追求简洁性,可省略非核心步骤,如以下补充案例所示。

补充案例

  1. 空军军医大学西京医院赵广超团队——S-酮胺对 PTSD 的疗效研究(Time-Dependent Therapeutic Effect of S-Ketamine on PTSD Mediated by VTA-OFC Dopaminergic Neurocircuit, 2025)
  1. 空军军医大学黄静团队——疼痛-焦虑共病机制研究(Synaptic Dysfunction in the Anterior Cingulate Cortex Underlies Pain-Anxiety Comorbidity in a Mandibular Asymmetry Mouse Model, 2025)
  1. 深圳先进院项贤媛、Kettenmann团队——PMCA2 过表达对小胶质细胞病理反应的影响(Attenuation of Ca(2+) signaling by overexpression of PMCA2 affects the microglial response to pathological events, 2025)
  1. 深圳先进院刘雪梅、蔚鹏飞和南方医科大学王万山团队——帕金森病小鼠自发行为异常研究(Subtle behavioral alterations in the spontaneous behaviors of MPTP mouse model of Parkinson’s disease, 2025)
  1. 深圳先进院王立平团队——压力水平行为识别(A Machine Learning Approach for Behavioral Recognition of Stress Levels in Mice, 2024)
  1. 深圳先进院王枫团队——自闭症的两性神经行为探究(Mapping the Behavioral Signatures of Shank3b Mice in Both Sexes, 2024)

03 多动物社交行为分析

不少用惯了 BehaviorAtlas 3D-AI 动物行为分析系统的科研人员,可能会疑惑:常用模块里怎么没找到多动物社交行为分析功能?其实是由于多动物社交场景的研究需求差异极大,因此这类分析通常属于定制化需求,可根据具体实验设计调整识别维度、数据输出形式等核心参数。

不过无需担心流程设计复杂:多动物社交行为分析的核心逻辑,与单动物行为分析是高度一致的,两者的核心差异,主要集中在两个关键环节 ——多动物身份识别 (避免不同个体行为数据混淆)和互动数据处理 (捕捉个体间的关联行为,如靠近、躲避、肢体接触等)。

为了让大家更直观理解不同需求下的流程设计思路,我们精选了以下三个典型案例。

案例1

深圳先进院蔚鹏飞团队——少样本学习框架下的社交行为分析(Multi-animal 3D social pose estimation, identification and behaviour embedding with a few-shot learning framework, 2024)

下图全流程覆盖 “采集→标注→建模→输出→分析” ,细节丰富且逻辑连贯:(a) 自由社交行为测试的视频采集系统,行为视频采集分为两个阶段:社交行为测试与动物数字身份识别。(b) 数据标注流程:需要多动物轮廓与单动物姿态的标注。(c) 用于三维姿态追踪的多级神经网络架构。(d) 三维姿态追踪的输出结果。(e) 身体轨迹的并行动态分解。两只动物的原始三维轨迹可分解为运动位移、非运动性身体动作和体间距离三部分。经动态时间分解后,这三部分融合为社交行为基元,用于行为图谱构建。(f) 社交行为基元根据其在社交行为空间中的分布进行聚类和表型分析。

案例2

空军军医大学西京医院董海龙、赵广超团队——S - 氯胺酮对社交行为的影响(S-ketamine exposure in early postnatal period induces social deficit mediated by excessive microglial synaptic pruning, 2025)

下图流程设计相对而言简洁明了,聚焦于核心步骤 :(a) 实现小鼠社交行为测试记录与动物数字身份识别,进一步进行三维姿态分析的工作流程。分析结果 (b) 包含全体小鼠距离图谱的社交行为谱和 (c) 四组小鼠社交行为模块的聚类图谱。

案例3

中科院昆明动物所王建红团队——猕猴自发自伤行为与神经影像研究(A Study of Spontaneous Self-injurious Behavior and Neuroimaging in Rhesus Macaques, 2025)

该研究流程围绕自发行为与社交互动两个场景,组图设计兼顾实验场景还原与组间数据比对 ,结果呈现针对性较强。(A) 猕猴自发行为测试动态示意图:设备收集数据,通过关键点构建三维骨架,分析数据获取行为参数。(B,C) 聚焦个体行为差异获得运动速度和行为姿态的组间比对结果。(D) 配对社交互动测试示意图。(E) 显示已识别的猕猴的照片。(F)(G) 社交行为量化对比。

04 AI 绘图方案推荐

若需生成实验相关示意图,可通过以下两种方式操作,高效获取符合需求的图像:

方案1:基于精准提示词直接生成

直接在豆包等中输入详细提示词,即可生成目标图像。 以 “小鼠与相机观测” 场景为例,参考提示词如下:

“生成简约风格插画:白色纯色背景,画面中央放置 1 个透明圆柱形容器;容器底部正中央有 1 只黑色小鼠(身体呈椭圆形,尾部细长,形态简洁);容器四周均匀分布 4 台黑色相机,分别位于上下左右四个方向,所有相机镜头均朝向容器中心;整体设计线条流畅简洁,无任何多余装饰元素,突出主体结构。”

方案2:结合参考素材生成

可以通过BioGDP生物医学通用绘图平台BioGDP - Generic Diagramming Platform for Biomedical Graphics

若需制作实验流程示意图,也可直接使用 BioGDP 平台完成绘制。该平台内置丰富的生物医学专属素材库,仅 小鼠类素材就包含多种形态(如站立、俯卧、侧面等),可根据实验步骤和展示需求,拖拽素材快速搭建流程图,无需额外设计基础元素。该平台目前免费使用,并且导出不同分辨率的图片均无需收费。

05 Bayone助力科研

一湾生命科技致力于通过 AI 技术,为脑科学及脑疾病研究等领域提供新一代更高效、更精准的仪器、软件、服务和标准。一湾生命科技专注于推动 AI 精细行为学技术在神经疾病模型的研究中发现新的生物标志物、表型鉴定及愈后评估等方面的应用。如果您对这一技术感兴趣,欢迎了解更多关于 BehaviorAtlas 3D-AI 动物行为分析系统的信息!

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