Kontaktlose, objektive Zustandsbewertung von Modellmäusen

In der biomedizinischen Forschung ist die zuverlässige Beurteilung von Schmerz- und Stresszuständen bei Modellmäusen von zentraler Bedeutung, sowohl für die wissenschaftliche Validität von Versuchsergebnissen als auch für die Einhaltung tierethischer Standards.

Derzeit erfolgt der Nachweis entsprechender Zustände überwiegend über die Mouse Grimace Scale (MGS), die charakteristische Veränderungen der Gesichtsmimik bewertet, sowie über physiologische Parameter wie den Puls. Diese Erhebungen sind zeitaufwändig, erfordern spezialisiertes Fachwissen und unterliegen insbesondere bei der MGS subjektiven Bewertungsspielräumen. Eine kontinuierliche, objektive Überwachung unter Standardhaltungsbedingungen ist bislang nur eingeschränkt realisierbar.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines robusten, kamerabasierten Systems zur automatisierten Erkennung von Schmerz- und Stressindikatoren bei Modellmäusen, das eine objektive, reproduzierbare Zustandsbewertung im Forschungskontext ermöglicht.

Technologischer Ansatz

Das Projekt entwickelt Computer-Vision- und Machine-Learning-Methoden zur automatisierten Analyse von Gesichts- und Vitalparametern bei Modellmäusen. Grundlage sind Video- und Bilddaten aus Monitoring-Käfigen, die unter realen Versuchsbedingungen erhoben werden.

Zum Einsatz kommen:

• RGB- und Thermalkameras zur kombinierten visuellen und physiologischen Datenerfassung,
• Keypoint-Detektion zur automatisierten Erkennung der in der Mouse Grimace Scale definierten Gesichtsmerkmale,
• Verfahren zur Quantifizierung von Atemfrequenz und Puls auf Basis kontaktloser Messmethoden.

Die Algorithmen werden so ausgelegt, dass sie eine stabile Analyse unter variierenden Licht- und Haltungsbedingungen ermöglichen. Ziel ist eine kontinuierliche und standardisierbare Zustandsbewertung ohne zusätzliche Belastung der Tiere.

Nutzen, Anwendung und Verwertung

Die automatisierte Erkennung von Schmerz- und Stressindikatoren ermöglicht eine objektive und reproduzierbare Bewertung des Tierzustands in Forschungseinrichtungen.

Auf dieser Grundlage können:

• Belastungszustände frühzeitig identifiziert,
• Versuchsbedingungen gezielt angepasst,
• Dokumentations- und Berichtspflichten standardisiert unterstützt werden.

Das System trägt zur Verbesserung von Tierwohl und Datenqualität gleichermaßen bei. Perspektivisch ist die Integration als Softwaremodul in bestehende Monitoring- und Käfigsysteme vorgesehen. Die Verwertung richtet sich insbesondere an Einrichtungen der biomedizinischen Forschung sowie an Unternehmen der pharmazeutischen Industrie.

Praxisumfeld

Die Entwicklung und Validierung erfolgen in Zusammenarbeit mit einer Universitätsmedizin, die Videodaten und Bildmaterial aus Versuchen an Modellmäusen bereitstellt und die wissenschaftliche Evaluation der Technologie unterstützt.