全球有約5%的人患有抑郁障礙。傳統(tǒng)行為學方法來測量和評價復雜的精神疾病，容易受人為主觀評價的影響。客觀的、更自然及全面的小動物抑郁狀態(tài)的測量和評價方法，是研究者們不斷探索的重要方向。

5月25日，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院/深港腦科學創(chuàng)新研究院王立平團隊在《自然》子刊《轉(zhuǎn)化精神病學》發(fā)表了最新研究成果。研究團隊利用自主研發(fā)的AI三維精細動物自發(fā)行為分析系統(tǒng)，建立了長期天敵壓力及同類社交壓力下動物自發(fā)行為圖譜，對不同壓力應激源下抑郁模型小鼠的自發(fā)行為進行評估。

該研究揭示了天敵壓力模型可以在兩性誘導經(jīng)典抑郁樣行為及自發(fā)行為的改變，基于動物自發(fā)行為可以區(qū)分不同壓力應激源，并且建立了預測模型，團隊發(fā)現(xiàn)利用自發(fā)行為可以較好地預測部分抑郁樣行為，進而對動物抑郁狀態(tài)進行評估，而抗抑郁藥物氟西汀顯著逆轉(zhuǎn)了抑郁模型小鼠自發(fā)行為特征的變化。

該研究中，深圳先進院腦所研究員王立平、副研究員曾渝婷為共同通訊作者，副研究員曾渝婷、助理研究員趙炳皓和助理研究員丁慧為論文的共同第一作者。

AI手段分析動物抑郁樣行為

目前，基于機器學習方法對精細的、高維的動物自發(fā)行為進行分析引起研究者們的重視，有望為精神疾病的轉(zhuǎn)化研究帶來新的突破。其中，王立平與蔚鵬飛團隊利用前沿的計算機視覺和機器學習技術(shù)，自主研發(fā)了全新的高精度動物行為三維重建和自動化表型鑒定的新系統(tǒng)Behavior Atlas，該系統(tǒng)創(chuàng)新性地整合了三維行為采集、層次化行為分解以及行為圖譜構(gòu)建技術(shù)，并應用在自閉癥小鼠疾病模型行為的評估。

抑郁障礙的發(fā)生發(fā)展源于心理、生物和社會環(huán)境等多方面因素互作，表現(xiàn)出多種不同的表型。對“壓力應激源-個體生理心理改變-抑郁表型”進行全過程精確完整的解讀，將極大地有利于抑郁癥個性化診療方案的構(gòu)建，以及抑郁發(fā)生機制的深入解析。

該研究創(chuàng)新性地發(fā)現(xiàn)，天敵壓力和同類社交壓力作為兩種不同的壓力應激源，利用傳統(tǒng)抑郁樣行為檢測范式能夠確定兩種應激均誘發(fā)了動物的抑郁樣行為。

研究團隊在進一步結(jié)合AI精細自發(fā)行為分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)歷不同壓力應激后，小鼠表現(xiàn)出的自發(fā)行為存在共性和異質(zhì)性的改變，根據(jù)鑒定出的異質(zhì)性改變能夠較好地對壓力應激源進行溯源。

“這表明，通過對動物自發(fā)行為的解析，有望在抑郁障礙的個性化治療中提供更加完整的病情和病因分析結(jié)果，有助于制定出更加有效的治療方案，提高治療成功率。”論文共同通訊作者曾渝婷表示。

有望系統(tǒng)評估抑郁障礙等精神疾病

在動物抑郁模型的評估中，往往通過給予動物一些特定任務的范式來對抑郁樣行為進行評估，如懸掛小鼠尾巴后通過人工計算小鼠放棄掙扎的時間，來定性定量小鼠的絕望行為，給予小鼠糖水和普通水，以檢測小鼠是否更偏愛糖水來定性定量小鼠是否存在快感缺乏，這些經(jīng)典的范式極大推動了精神疾病機制研究并應用于藥物評價。

但隨著抑郁癥機制解析的愈發(fā)深入，以及高精度先進神經(jīng)記錄和調(diào)控技術(shù)的豐富，傳統(tǒng)行為學逐漸難以適用于復雜的機制解析過程，例如難以匹配近些年發(fā)展的高時空分辨率的大腦動態(tài)變化研究，且指標單一，難以匹配全面細致理解精神疾病發(fā)生發(fā)展的需求，難以適用于精確醫(yī)療中個性化藥物的研發(fā)需求。

在此研究中，王立平團隊發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)行為學檢測到的抑郁樣行為與多個自發(fā)行為特征存在相關(guān)性，進一步建立了線性預測模型發(fā)現(xiàn)通過小鼠的自發(fā)行為可以較好地預測小鼠的部分抑郁樣行為，指出自發(fā)行為分析有預測抑郁樣行為的潛力，此外自發(fā)行為分析得到的比例、轉(zhuǎn)換、時序變化等海量信息，還為抑郁樣行為的評估提供了更加豐富的參考指標。

研究也發(fā)現(xiàn)，在造模時給予抗抑郁藥氟西汀能夠較好地逆轉(zhuǎn)天敵壓力造成的雌性和雄性小鼠自發(fā)行為變化。因此，基于機器學習解讀高度復雜的、自然狀態(tài)下的動物行為，在精神疾病的機制解析、臨床前動物模型評價及新藥研發(fā)篩選方面具有廣闊的應用前景。

“該研究也提示，基于AI的精細自發(fā)行為分析為神經(jīng)精神疾病研究提供了一種客觀的、全面且精細的評價方法，有望應用于抑郁障礙等精神疾病的系統(tǒng)評估、機制研究和藥物篩選?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡咄趿⑵奖硎尽?/p>

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41398-023-02481-8

來源：中國科學報