オイラービデオの拡大による実験生物学の生理学的情報の抽出

背景：動物のビデオ撮影材料には、心臓や呼吸速度、脈波速度、発声など、生理学的機能に関する情報を保持する色の変化や運動などの不手当てシグナルを含めることができます。Eulerian Videoの拡大により、そのような信号を強化して検出を可能にします。この研究の目的は、実験生理学に関連する信号を、動物の非接触ビデオ撮影材料から抽出する方法を示すことです。 結果：オイラービデオの拡大を適用して、さまざまな実験モデルと飼育した自由な野生生物の生理学的信号を検出しました。ネオテニックメキシコのaxolotlsを研究して、専用のビデオ撮影材料からの非エンブリック動物の心拍数シグナルの抽出を実証しました。幅広いビデオ品質を使用して、異なる生理学的条件（安静時、運動、または麻酔）の下で、心拍数と複数の動物の両方の動物の両方で、異なる生理学的条件（休息、運動、または麻酔）の両方で獲得できます。パルス波の速度は、axolotlの低血圧系および人間の高圧系でも測定できます。心拍数の抽出は、意識的で制約のないゼブラフィッシュのビデオや、砂のトカゲとキリンの非専用のビデオ撮影素材からも可能でした。この手法により、卵殻を介したOVOの胚鶏および子宮内の胚マウスでの心拍数検出が可能になり、鼓動胚性鶏肉の2相体積微量マイクロCTデータを獲得するためのゲーティングシグナルとして使用できます。さらに、オイラーのビデオ拡大を使用して、声化誘発性の振動を脱骨を産生するアジア象でどのように検出できるかを実証しました。 結論：Eulerian Videoの拡大は、動物のビデオ撮影材料から不手当ての時間シグナルを抽出する手法を提供します。これは、接触ベースの記録（心拍数など）を取得できない実験的および比較生理学に適用できます。

BACKGROUND: Videographic material of animals can contain inapparent signals, such as color changes or motion that hold information about physiological functions, such as heart and respiration rate, pulse wave velocity, and vocalization. Eulerian video magnification allows the enhancement of such signals to enable their detection. The purpose of this study is to demonstrate how signals relevant to experimental physiology can be extracted from non-contact videographic material of animals. RESULTS: We applied Eulerian video magnification to detect physiological signals in a range of experimental models and in captive and free ranging wildlife. Neotenic Mexican axolotls were studied to demonstrate the extraction of heart rate signal of non-embryonic animals from dedicated videographic material. Heart rate could be acquired both in single and multiple animal setups of leucistic and normally colored animals under different physiological conditions (resting, exercised, or anesthetized) using a wide range of video qualities. Pulse wave velocity could also be measured in the low blood pressure system of the axolotl as well as in the high-pressure system of the human being. Heart rate extraction was also possible from videos of conscious, unconstrained zebrafish and from non-dedicated videographic material of sand lizard and giraffe. This technique also allowed for heart rate detection in embryonic chickens in ovo through the eggshell and in embryonic mice in utero and could be used as a gating signal to acquire two-phase volumetric micro-CT data of the beating embryonic chicken heart. Additionally, Eulerian video magnification was used to demonstrate how vocalization-induced vibrations can be detected in infrasound-producing Asian elephants. CONCLUSIONS: Eulerian video magnification provides a technique to extract inapparent temporal signals from videographic material of animals. This can be applied in experimental and comparative physiology where contact-based recordings (e.g., heart rate) cannot be acquired.