Portable locomotion activity monitor (pLAM): A cost‐effective setup for robust activity tracking in small animals
Characterising the frequency and timing of biological processes such as locomotion, eclosion or foraging, is often needed to get a complete picture of a species' ecology. Automated trackers are an invaluable tool for high‐throughput collection of activity data and have become more accurate and...
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| Veröffentlicht in: | Methods in ecology and evolution 2022-04, Vol.13 (4), p.805-812 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | eng |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Volltext |
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| container_start_page | 805 |
| container_title | Methods in ecology and evolution |
| container_volume | 13 |
| creator | Sondhi, Yash Jo, Nicolas J. Alpizar, Britney Markee, Amanda Dansby, Hailey E. Currea, John Paul Fabian, Samuel T. Ruiz, Carlos Barredo, Elina Allen, Pablo DeGennaro, Matthew Kawahara, Akito Y. Theobald, Jamie C. |
| description | Characterising the frequency and timing of biological processes such as locomotion, eclosion or foraging, is often needed to get a complete picture of a species' ecology. Automated trackers are an invaluable tool for high‐throughput collection of activity data and have become more accurate and efficient with advances in computer vision and deep learning. However, tracking activity of small and fast flying animals remains a hurdle, especially in a field setting with variable light conditions. Commercial activity monitors can be expensive, closed source and generally limited to laboratory settings.
Here, we present a portable locomotion activity monitor (pLAM), a mobile activity detector to quantify small animal activity. Our setup uses inexpensive components, builds upon open‐source motion tracking software, and is easy to assemble and use in the field. It runs off‐grid, supports low‐light tracking with infrared lights and can implement arbitrary light cycle colours and brightnesses with programmable LEDs. We provide a user‐friendly guide to assembling pLAM hardware, accessing its pre‐configured software and guidelines for using it in other systems.
We benchmarked pLAM for insects under various laboratory and field conditions, then compared results to a commercial activity detector. They offer broadly similar activity measures, but our setup captures flight and bouts of motion that are often missed by beam breaking activity detection.
pLAM can automate laboratory and field monitoring of activity and timing in a wide range of biological processes, including circadian rhythm, eclosion and diapause timing, pollination and flower foraging, or pest feeding activity. This low cost and easy setup allows high‐throughput animal behaviour studies for basic and applied ecology and evolution research.
Resumen
A menudo es necesario caracterizar la frecuencia y el momento en que ocurren procesos biológicos, como la locomoción, la eclosión o el forrajeo, para obtener una imagen completa de la ecología de una especie. Los rastreadores automatizados son una herramienta invaluable para la colecta masiva de datos de actividad biológica y se han vuelto más precisos y eficientes con los avances en visión artificial y aprendizaje profundo. Sin embargo, el rastreo de la actividad de animales voladores pequeños y rápidos sigue siendo un obstáculo, especialmente en condiciones de campo donde la luz es altamente variable. Los monitores comerciales de actividad pueden ser costosos, n |
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Here, we present a portable locomotion activity monitor (pLAM), a mobile activity detector to quantify small animal activity. Our setup uses inexpensive components, builds upon open‐source motion tracking software, and is easy to assemble and use in the field. It runs off‐grid, supports low‐light tracking with infrared lights and can implement arbitrary light cycle colours and brightnesses with programmable LEDs. We provide a user‐friendly guide to assembling pLAM hardware, accessing its pre‐configured software and guidelines for using it in other systems.
We benchmarked pLAM for insects under various laboratory and field conditions, then compared results to a commercial activity detector. They offer broadly similar activity measures, but our setup captures flight and bouts of motion that are often missed by beam breaking activity detection.
pLAM can automate laboratory and field monitoring of activity and timing in a wide range of biological processes, including circadian rhythm, eclosion and diapause timing, pollination and flower foraging, or pest feeding activity. This low cost and easy setup allows high‐throughput animal behaviour studies for basic and applied ecology and evolution research.
Resumen
A menudo es necesario caracterizar la frecuencia y el momento en que ocurren procesos biológicos, como la locomoción, la eclosión o el forrajeo, para obtener una imagen completa de la ecología de una especie. Los rastreadores automatizados son una herramienta invaluable para la colecta masiva de datos de actividad biológica y se han vuelto más precisos y eficientes con los avances en visión artificial y aprendizaje profundo. Sin embargo, el rastreo de la actividad de animales voladores pequeños y rápidos sigue siendo un obstáculo, especialmente en condiciones de campo donde la luz es altamente variable. Los monitores comerciales de actividad pueden ser costosos, no disponibles para ser modificados y generalmente su uso está limitado a entornos de laboratorio.
Aquí presentamos un monitor de actividad de locomoción portátil (pLAM), un rastreador de actividad móvil para cuantificar la actividad de animales pequeños. Nuestro artefacto utiliza componentes económicos, se basa en un software de seguimiento de movimiento de código abierto y es fácil de ensamblar y usar en el campo. Funciona fuera de la red, permite el rastreo de movimiento en la oscuridad usando luz infrarroja y puede generar ciclos de luz y colores definidos por el usuario usando luces LED programables. Proporcionamos una guía fácil de usar para ensamblar hardware pLAM, acceder a su software preconfigurado y pautas para usarlo en otros sistemas.
Evaluamos el desempeño del pLAM bajo varias condiciones de laboratorio y de campo usando insectos y comparamos los resultados con los de un detector de actividad comercial. Ambos artefactos ofrecen medidas de actividad muy similares, pero nuestra configuración captura el vuelo y episodios de movimiento que a menudo pasan desapercibidos cuando la detección de actividad se basa en interrupción del haz lumínico.
El pLAM puede automatizar el monitoreo de actividad y la ocurrencia de movimiento bajo condiciones de campo o laboratorio en una amplia gama de procesos biológicos, incluyendo ritmos circadianos, tiempos de eclosión y diapausa, polinización y búsqueda de flores o forrajeo en plagas agrícolas. Este artefacto de fácil fabricación y bajo costo permite estudios de comportamiento animal de alto rendimiento para investigación básica y aplicada de ecología y evolución.
सारांश
किसी प्रजाति की पारिस्थितिकी की पूरी तस्वीर प्राप्त करने के लिए अक्सर हरकत, विनिर्गमन या भोजन हेतु विचरण जैसी जैविक प्रक्रियाओं की आवृत्ति और समय का लक्षण वर्णन किए जाने की आवश्यकता होती है। स्वचालित ट्रैकर, गतिविधि आंकड़ों के उच्च प्रवाह क्षमता संग्रह के लिए एक अमूल्य उपकरण हैं और कंप्यूटर दृष्टि और गहन अधिगम में प्रगति के साथ अधिक सटीक और कुशल बन गए हैं। हालांकि, छोटे और तेज उड़ने वाले प्राणियों की ट्रैकिंग गतिविधि, विशेष रूप से परिवर्तनशील प्रकाश स्थितियों वाले क्षेत्र में, अब भी एक बाधा बनी हुई है। वाणिज्यिक गतिविधि मॉनिटर महंगे, सामान्य जन के प्रयोग हेतु अनुपलब्ध और आमतौर पर प्रयोगशाला व्यवस्था तक सीमित हो सकते हैं।
यहां, हम एक पोर्टेबल लोकोमोशन एक्टिविटी मॉनिटर (pLAM) प्रस्तुत कर रहे हैं, जो छोटे प्राणियों की गतिविधि को मापने के लिए एक मोबाइल गतिविधि संसूचक है। हमारा सेटअप मितव्ययी घटकों का उपयोग करता है, ओपन‐सोर्स मोशन ट्रैकिंग सॉफ़्टवेयर के उपयोग से बनाया जाता है, और क्षेत्र में संयोजित करने तथा उपयोग करने में आसान है। इसके संचालन के लिए पारंपरिक शक्ति स्रोत की आवश्यकता नहीं होती, इन्फ्रारेड रोशनी के प्रयोग की सहायता से कम रोशनी में भी ट्रैकिंग करने में सक्षम है, और प्रोग्राम करने योग्य एल ई डी के साथ अनियंत्रित प्रकाश चक्र रंग और चमक कार्यान्वित कर सकता है। हम pLAM हार्डवेयर को संयोजित करने, पूर्व समनुरूपित (pre‐configured) सॉफ्टवेयर तक पहुंच प्रदान करने और अन्य प्रणालियों में इसका उपयोग करने के लिए दिशानिर्देश प्रदान करने हेतु एक उपयोगकर्ता अनुकूल गाइड प्रदान करते हैं।
हमने pLAM का, कीटों के लिए, विभिन्न प्रयोगशाला और क्षेत्र स्थितियों के तहत परीक्षण किया, फिर परिणामों की तुलना एक व्यावसायिक गतिविधि संसूचक से की। वे मोटे तौर पर समान गतिविधि परिमाण प्रस्तुत करते हैं, लेकिन हमारा सेटअप उड़ान और गति की बारी को पकड़ लेता है जो अक्सर बीम‐ब्रेकिंग (beam‐breaking) संसूचकों से चूक जाते हैं।
pLAM जैविक प्रक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में गतिविधि और समय हेतु प्रयोगशाला और क्षेत्र निगरानी को स्वचालित कर सकता है, जिसमें दिवारात्रि लय (circadian rhythm), विनिर्गमन और उपरति समय (diapause timing), परागण और पुष्प भोजन हेतु विचरण या कीट भक्षण गतिविधियां शामिल हैं। यह कम लागत और आसान संयोजन उपकरण, बुनियादी और अनुप्रयुक्त पारिस्थितिकी और उद्भव अनुसंधान के लिए उच्च प्रवाह क्षमता प्राणी व्यवहार अध्ययन सुगम बनाता है।</description><identifier>ISSN: 2041-210X</identifier><identifier>EISSN: 2041-210X</identifier><identifier>DOI: 10.1111/2041-210X.13809</identifier><language>eng</language><publisher>London: John Wiley & Sons, Inc</publisher><subject>activity detector ; Animal behavior ; animal motion tracking ; Animals ; Automation ; Biological activity ; Circadian rhythm ; Circadian rhythms ; Computer programs ; Computer vision ; Deep learning ; Diapause ; Eclosion ; Hardware ; Heat affected zone ; Infrared tracking ; insect diel activity ; Insects ; Laboratories ; Locomotion ; low cost ; Pollination ; Portability ; Sensors ; Software</subject><ispartof>Methods in ecology and evolution, 2022-04, Vol.13 (4), p.805-812</ispartof><rights>2022 British Ecological Society.</rights><rights>Methods in Ecology and Evolution © 2022 British Ecological Society</rights><lds50>peer_reviewed</lds50><oa>free_for_read</oa><woscitedreferencessubscribed>false</woscitedreferencessubscribed><citedby>FETCH-LOGICAL-c3579-586b5177b881c7e1c8aef593f9edb26249da8532feda7055ca29a8ef200df3473</citedby><cites>FETCH-LOGICAL-c3579-586b5177b881c7e1c8aef593f9edb26249da8532feda7055ca29a8ef200df3473</cites><orcidid>0000-0002-8010-4234 ; 0000-0002-0366-7236 ; 0000-0002-7704-3944 ; 0000-0001-7648-3772 ; 0000-0001-9126-7111 ; 0000-0002-3724-4610 ; 0000-0003-3837-4430</orcidid></display><links><openurl>$$Topenurl_article</openurl><openurlfulltext>$$Topenurlfull_article</openurlfulltext><thumbnail>$$Tsyndetics_thumb_exl</thumbnail><linktopdf>$$Uhttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111%2F2041-210X.13809$$EPDF$$P50$$Gwiley$$H</linktopdf><linktohtml>$$Uhttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111%2F2041-210X.13809$$EHTML$$P50$$Gwiley$$H</linktohtml><link.rule.ids>314,780,784,1417,27924,27925,45574,45575</link.rule.ids></links><search><creatorcontrib>Sondhi, Yash</creatorcontrib><creatorcontrib>Jo, Nicolas J.</creatorcontrib><creatorcontrib>Alpizar, Britney</creatorcontrib><creatorcontrib>Markee, Amanda</creatorcontrib><creatorcontrib>Dansby, Hailey E.</creatorcontrib><creatorcontrib>Currea, John Paul</creatorcontrib><creatorcontrib>Fabian, Samuel T.</creatorcontrib><creatorcontrib>Ruiz, Carlos</creatorcontrib><creatorcontrib>Barredo, Elina</creatorcontrib><creatorcontrib>Allen, Pablo</creatorcontrib><creatorcontrib>DeGennaro, Matthew</creatorcontrib><creatorcontrib>Kawahara, Akito Y.</creatorcontrib><creatorcontrib>Theobald, Jamie C.</creatorcontrib><title>Portable locomotion activity monitor (pLAM): A cost‐effective setup for robust activity tracking in small animals</title><title>Methods in ecology and evolution</title><description>Characterising the frequency and timing of biological processes such as locomotion, eclosion or foraging, is often needed to get a complete picture of a species' ecology. Automated trackers are an invaluable tool for high‐throughput collection of activity data and have become more accurate and efficient with advances in computer vision and deep learning. However, tracking activity of small and fast flying animals remains a hurdle, especially in a field setting with variable light conditions. Commercial activity monitors can be expensive, closed source and generally limited to laboratory settings.
Here, we present a portable locomotion activity monitor (pLAM), a mobile activity detector to quantify small animal activity. Our setup uses inexpensive components, builds upon open‐source motion tracking software, and is easy to assemble and use in the field. It runs off‐grid, supports low‐light tracking with infrared lights and can implement arbitrary light cycle colours and brightnesses with programmable LEDs. We provide a user‐friendly guide to assembling pLAM hardware, accessing its pre‐configured software and guidelines for using it in other systems.
We benchmarked pLAM for insects under various laboratory and field conditions, then compared results to a commercial activity detector. They offer broadly similar activity measures, but our setup captures flight and bouts of motion that are often missed by beam breaking activity detection.
pLAM can automate laboratory and field monitoring of activity and timing in a wide range of biological processes, including circadian rhythm, eclosion and diapause timing, pollination and flower foraging, or pest feeding activity. This low cost and easy setup allows high‐throughput animal behaviour studies for basic and applied ecology and evolution research.
Resumen
A menudo es necesario caracterizar la frecuencia y el momento en que ocurren procesos biológicos, como la locomoción, la eclosión o el forrajeo, para obtener una imagen completa de la ecología de una especie. Los rastreadores automatizados son una herramienta invaluable para la colecta masiva de datos de actividad biológica y se han vuelto más precisos y eficientes con los avances en visión artificial y aprendizaje profundo. Sin embargo, el rastreo de la actividad de animales voladores pequeños y rápidos sigue siendo un obstáculo, especialmente en condiciones de campo donde la luz es altamente variable. Los monitores comerciales de actividad pueden ser costosos, no disponibles para ser modificados y generalmente su uso está limitado a entornos de laboratorio.
Aquí presentamos un monitor de actividad de locomoción portátil (pLAM), un rastreador de actividad móvil para cuantificar la actividad de animales pequeños. Nuestro artefacto utiliza componentes económicos, se basa en un software de seguimiento de movimiento de código abierto y es fácil de ensamblar y usar en el campo. Funciona fuera de la red, permite el rastreo de movimiento en la oscuridad usando luz infrarroja y puede generar ciclos de luz y colores definidos por el usuario usando luces LED programables. Proporcionamos una guía fácil de usar para ensamblar hardware pLAM, acceder a su software preconfigurado y pautas para usarlo en otros sistemas.
Evaluamos el desempeño del pLAM bajo varias condiciones de laboratorio y de campo usando insectos y comparamos los resultados con los de un detector de actividad comercial. Ambos artefactos ofrecen medidas de actividad muy similares, pero nuestra configuración captura el vuelo y episodios de movimiento que a menudo pasan desapercibidos cuando la detección de actividad se basa en interrupción del haz lumínico.
El pLAM puede automatizar el monitoreo de actividad y la ocurrencia de movimiento bajo condiciones de campo o laboratorio en una amplia gama de procesos biológicos, incluyendo ritmos circadianos, tiempos de eclosión y diapausa, polinización y búsqueda de flores o forrajeo en plagas agrícolas. Este artefacto de fácil fabricación y bajo costo permite estudios de comportamiento animal de alto rendimiento para investigación básica y aplicada de ecología y evolución.
सारांश
किसी प्रजाति की पारिस्थितिकी की पूरी तस्वीर प्राप्त करने के लिए अक्सर हरकत, विनिर्गमन या भोजन हेतु विचरण जैसी जैविक प्रक्रियाओं की आवृत्ति और समय का लक्षण वर्णन किए जाने की आवश्यकता होती है। स्वचालित ट्रैकर, गतिविधि आंकड़ों के उच्च प्रवाह क्षमता संग्रह के लिए एक अमूल्य उपकरण हैं और कंप्यूटर दृष्टि और गहन अधिगम में प्रगति के साथ अधिक सटीक और कुशल बन गए हैं। हालांकि, छोटे और तेज उड़ने वाले प्राणियों की ट्रैकिंग गतिविधि, विशेष रूप से परिवर्तनशील प्रकाश स्थितियों वाले क्षेत्र में, अब भी एक बाधा बनी हुई है। वाणिज्यिक गतिविधि मॉनिटर महंगे, सामान्य जन के प्रयोग हेतु अनुपलब्ध और आमतौर पर प्रयोगशाला व्यवस्था तक सीमित हो सकते हैं।
यहां, हम एक पोर्टेबल लोकोमोशन एक्टिविटी मॉनिटर (pLAM) प्रस्तुत कर रहे हैं, जो छोटे प्राणियों की गतिविधि को मापने के लिए एक मोबाइल गतिविधि संसूचक है। हमारा सेटअप मितव्ययी घटकों का उपयोग करता है, ओपन‐सोर्स मोशन ट्रैकिंग सॉफ़्टवेयर के उपयोग से बनाया जाता है, और क्षेत्र में संयोजित करने तथा उपयोग करने में आसान है। इसके संचालन के लिए पारंपरिक शक्ति स्रोत की आवश्यकता नहीं होती, इन्फ्रारेड रोशनी के प्रयोग की सहायता से कम रोशनी में भी ट्रैकिंग करने में सक्षम है, और प्रोग्राम करने योग्य एल ई डी के साथ अनियंत्रित प्रकाश चक्र रंग और चमक कार्यान्वित कर सकता है। हम pLAM हार्डवेयर को संयोजित करने, पूर्व समनुरूपित (pre‐configured) सॉफ्टवेयर तक पहुंच प्रदान करने और अन्य प्रणालियों में इसका उपयोग करने के लिए दिशानिर्देश प्रदान करने हेतु एक उपयोगकर्ता अनुकूल गाइड प्रदान करते हैं।
हमने pLAM का, कीटों के लिए, विभिन्न प्रयोगशाला और क्षेत्र स्थितियों के तहत परीक्षण किया, फिर परिणामों की तुलना एक व्यावसायिक गतिविधि संसूचक से की। वे मोटे तौर पर समान गतिविधि परिमाण प्रस्तुत करते हैं, लेकिन हमारा सेटअप उड़ान और गति की बारी को पकड़ लेता है जो अक्सर बीम‐ब्रेकिंग (beam‐breaking) संसूचकों से चूक जाते हैं।
pLAM जैविक प्रक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में गतिविधि और समय हेतु प्रयोगशाला और क्षेत्र निगरानी को स्वचालित कर सकता है, जिसमें दिवारात्रि लय (circadian rhythm), विनिर्गमन और उपरति समय (diapause timing), परागण और पुष्प भोजन हेतु विचरण या कीट भक्षण गतिविधियां शामिल हैं। यह कम लागत और आसान संयोजन उपकरण, बुनियादी और अनुप्रयुक्त पारिस्थितिकी और उद्भव अनुसंधान के लिए उच्च प्रवाह क्षमता प्राणी व्यवहार अध्ययन सुगम बनाता है।</description><subject>activity detector</subject><subject>Animal behavior</subject><subject>animal motion tracking</subject><subject>Animals</subject><subject>Automation</subject><subject>Biological activity</subject><subject>Circadian rhythm</subject><subject>Circadian rhythms</subject><subject>Computer programs</subject><subject>Computer vision</subject><subject>Deep learning</subject><subject>Diapause</subject><subject>Eclosion</subject><subject>Hardware</subject><subject>Heat affected zone</subject><subject>Infrared tracking</subject><subject>insect diel activity</subject><subject>Insects</subject><subject>Laboratories</subject><subject>Locomotion</subject><subject>low cost</subject><subject>Pollination</subject><subject>Portability</subject><subject>Sensors</subject><subject>Software</subject><issn>2041-210X</issn><issn>2041-210X</issn><fulltext>true</fulltext><rsrctype>article</rsrctype><creationdate>2022</creationdate><recordtype>article</recordtype><recordid>eNqFkMtKAzEUhoMoWGrXbgNudDFtLnN1V0q9QIsuFNyFTCaR1OlkTDJKdz6Cz-iTmHFE3Xk2fwjfnxM-AI4xmuIwM4JiHBGMHqaY5qjYA6Ofm_0_50MwcW6DwtC8QCQeAXdrrOdlLWFthNkar00DufD6Rfsd3JpGe2Phabuar8_O4RwK4_zH27tUSvaQhE76roUqQNaUnfO_ZW-5eNLNI9QNdFte15A3OqQ7AgcqhJx85xjcXyzvFlfR6ubyejFfRYImWREleVomOMvKPMcik1jkXKqkoKqQVUlSEhcVzxNKlKx4hpJEcFLwXCqCUKVonNExOBneba157qTzbGM624SVjKRx2hugNFCzgRLWOGelYq0N37Q7hhHr5bJeH-v1sS-5oZEOjVddy91_OFsvl3QofgJmGX3d</recordid><startdate>202204</startdate><enddate>202204</enddate><creator>Sondhi, Yash</creator><creator>Jo, Nicolas J.</creator><creator>Alpizar, Britney</creator><creator>Markee, Amanda</creator><creator>Dansby, Hailey E.</creator><creator>Currea, John Paul</creator><creator>Fabian, Samuel T.</creator><creator>Ruiz, Carlos</creator><creator>Barredo, Elina</creator><creator>Allen, Pablo</creator><creator>DeGennaro, Matthew</creator><creator>Kawahara, Akito Y.</creator><creator>Theobald, Jamie C.</creator><general>John Wiley & Sons, Inc</general><scope>AAYXX</scope><scope>CITATION</scope><scope>7QG</scope><scope>7SN</scope><scope>8FD</scope><scope>C1K</scope><scope>FR3</scope><scope>P64</scope><scope>RC3</scope><orcidid>https://orcid.org/0000-0002-8010-4234</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0002-0366-7236</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0002-7704-3944</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0001-7648-3772</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0001-9126-7111</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0002-3724-4610</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0003-3837-4430</orcidid></search><sort><creationdate>202204</creationdate><title>Portable locomotion activity monitor (pLAM): A cost‐effective setup for robust activity tracking in small animals</title><author>Sondhi, Yash ; 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Here, we present a portable locomotion activity monitor (pLAM), a mobile activity detector to quantify small animal activity. Our setup uses inexpensive components, builds upon open‐source motion tracking software, and is easy to assemble and use in the field. It runs off‐grid, supports low‐light tracking with infrared lights and can implement arbitrary light cycle colours and brightnesses with programmable LEDs. We provide a user‐friendly guide to assembling pLAM hardware, accessing its pre‐configured software and guidelines for using it in other systems.
We benchmarked pLAM for insects under various laboratory and field conditions, then compared results to a commercial activity detector. They offer broadly similar activity measures, but our setup captures flight and bouts of motion that are often missed by beam breaking activity detection.
pLAM can automate laboratory and field monitoring of activity and timing in a wide range of biological processes, including circadian rhythm, eclosion and diapause timing, pollination and flower foraging, or pest feeding activity. This low cost and easy setup allows high‐throughput animal behaviour studies for basic and applied ecology and evolution research.
Resumen
A menudo es necesario caracterizar la frecuencia y el momento en que ocurren procesos biológicos, como la locomoción, la eclosión o el forrajeo, para obtener una imagen completa de la ecología de una especie. Los rastreadores automatizados son una herramienta invaluable para la colecta masiva de datos de actividad biológica y se han vuelto más precisos y eficientes con los avances en visión artificial y aprendizaje profundo. Sin embargo, el rastreo de la actividad de animales voladores pequeños y rápidos sigue siendo un obstáculo, especialmente en condiciones de campo donde la luz es altamente variable. Los monitores comerciales de actividad pueden ser costosos, no disponibles para ser modificados y generalmente su uso está limitado a entornos de laboratorio.
Aquí presentamos un monitor de actividad de locomoción portátil (pLAM), un rastreador de actividad móvil para cuantificar la actividad de animales pequeños. Nuestro artefacto utiliza componentes económicos, se basa en un software de seguimiento de movimiento de código abierto y es fácil de ensamblar y usar en el campo. Funciona fuera de la red, permite el rastreo de movimiento en la oscuridad usando luz infrarroja y puede generar ciclos de luz y colores definidos por el usuario usando luces LED programables. Proporcionamos una guía fácil de usar para ensamblar hardware pLAM, acceder a su software preconfigurado y pautas para usarlo en otros sistemas.
Evaluamos el desempeño del pLAM bajo varias condiciones de laboratorio y de campo usando insectos y comparamos los resultados con los de un detector de actividad comercial. Ambos artefactos ofrecen medidas de actividad muy similares, pero nuestra configuración captura el vuelo y episodios de movimiento que a menudo pasan desapercibidos cuando la detección de actividad se basa en interrupción del haz lumínico.
El pLAM puede automatizar el monitoreo de actividad y la ocurrencia de movimiento bajo condiciones de campo o laboratorio en una amplia gama de procesos biológicos, incluyendo ritmos circadianos, tiempos de eclosión y diapausa, polinización y búsqueda de flores o forrajeo en plagas agrícolas. Este artefacto de fácil fabricación y bajo costo permite estudios de comportamiento animal de alto rendimiento para investigación básica y aplicada de ecología y evolución.
सारांश
किसी प्रजाति की पारिस्थितिकी की पूरी तस्वीर प्राप्त करने के लिए अक्सर हरकत, विनिर्गमन या भोजन हेतु विचरण जैसी जैविक प्रक्रियाओं की आवृत्ति और समय का लक्षण वर्णन किए जाने की आवश्यकता होती है। स्वचालित ट्रैकर, गतिविधि आंकड़ों के उच्च प्रवाह क्षमता संग्रह के लिए एक अमूल्य उपकरण हैं और कंप्यूटर दृष्टि और गहन अधिगम में प्रगति के साथ अधिक सटीक और कुशल बन गए हैं। हालांकि, छोटे और तेज उड़ने वाले प्राणियों की ट्रैकिंग गतिविधि, विशेष रूप से परिवर्तनशील प्रकाश स्थितियों वाले क्षेत्र में, अब भी एक बाधा बनी हुई है। वाणिज्यिक गतिविधि मॉनिटर महंगे, सामान्य जन के प्रयोग हेतु अनुपलब्ध और आमतौर पर प्रयोगशाला व्यवस्था तक सीमित हो सकते हैं।
यहां, हम एक पोर्टेबल लोकोमोशन एक्टिविटी मॉनिटर (pLAM) प्रस्तुत कर रहे हैं, जो छोटे प्राणियों की गतिविधि को मापने के लिए एक मोबाइल गतिविधि संसूचक है। हमारा सेटअप मितव्ययी घटकों का उपयोग करता है, ओपन‐सोर्स मोशन ट्रैकिंग सॉफ़्टवेयर के उपयोग से बनाया जाता है, और क्षेत्र में संयोजित करने तथा उपयोग करने में आसान है। इसके संचालन के लिए पारंपरिक शक्ति स्रोत की आवश्यकता नहीं होती, इन्फ्रारेड रोशनी के प्रयोग की सहायता से कम रोशनी में भी ट्रैकिंग करने में सक्षम है, और प्रोग्राम करने योग्य एल ई डी के साथ अनियंत्रित प्रकाश चक्र रंग और चमक कार्यान्वित कर सकता है। हम pLAM हार्डवेयर को संयोजित करने, पूर्व समनुरूपित (pre‐configured) सॉफ्टवेयर तक पहुंच प्रदान करने और अन्य प्रणालियों में इसका उपयोग करने के लिए दिशानिर्देश प्रदान करने हेतु एक उपयोगकर्ता अनुकूल गाइड प्रदान करते हैं।
हमने pLAM का, कीटों के लिए, विभिन्न प्रयोगशाला और क्षेत्र स्थितियों के तहत परीक्षण किया, फिर परिणामों की तुलना एक व्यावसायिक गतिविधि संसूचक से की। वे मोटे तौर पर समान गतिविधि परिमाण प्रस्तुत करते हैं, लेकिन हमारा सेटअप उड़ान और गति की बारी को पकड़ लेता है जो अक्सर बीम‐ब्रेकिंग (beam‐breaking) संसूचकों से चूक जाते हैं।
pLAM जैविक प्रक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में गतिविधि और समय हेतु प्रयोगशाला और क्षेत्र निगरानी को स्वचालित कर सकता है, जिसमें दिवारात्रि लय (circadian rhythm), विनिर्गमन और उपरति समय (diapause timing), परागण और पुष्प भोजन हेतु विचरण या कीट भक्षण गतिविधियां शामिल हैं। यह कम लागत और आसान संयोजन उपकरण, बुनियादी और अनुप्रयुक्त पारिस्थितिकी और उद्भव अनुसंधान के लिए उच्च प्रवाह क्षमता प्राणी व्यवहार अध्ययन सुगम बनाता है।</abstract><cop>London</cop><pub>John Wiley & Sons, Inc</pub><doi>10.1111/2041-210X.13809</doi><tpages>8</tpages><orcidid>https://orcid.org/0000-0002-8010-4234</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0002-0366-7236</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0002-7704-3944</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0001-7648-3772</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0001-9126-7111</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0002-3724-4610</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0003-3837-4430</orcidid><oa>free_for_read</oa></addata></record> |
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| identifier | ISSN: 2041-210X |
| ispartof | Methods in ecology and evolution, 2022-04, Vol.13 (4), p.805-812 |
| issn | 2041-210X 2041-210X |
| language | eng |
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| source | Wiley Online Library; Alma/SFX Local Collection |
| subjects | activity detector Animal behavior animal motion tracking Animals Automation Biological activity Circadian rhythm Circadian rhythms Computer programs Computer vision Deep learning Diapause Eclosion Hardware Heat affected zone Infrared tracking insect diel activity Insects Laboratories Locomotion low cost Pollination Portability Sensors Software |
| title | Portable locomotion activity monitor (pLAM): A cost‐effective setup for robust activity tracking in small animals |
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