Revolution in der Tierforschung: Neues 3D-Kamerasystem entdeckt geheime Verhaltensweisen!

Revolution in der Tierforschung: Neues 3D-Kamerasystem entdeckt geheime Verhaltensweisen!

Möggingen, Deutschland - Forschende des Konstanzer Exzellenzclusters „Kollektives Verhalten“ haben ein innovatives mobiles Kamerasystem namens „3D-SOCS“ (3D Synchronized Outdoor Camera Systems) entwickelt. Dieses System zielt darauf ab, detaillierte Daten über das Verhalten von Tieren in ihrem natürlichen Lebensraum zu erfassen. Durch die neue Technologie wird eine präzise, markerlose 3D-Nachverfolgung der Bewegungen und Körperhaltungen von mehreren Vögeln gleichzeitig ermöglicht. Bisherige Methoden zur 3D-Nachverfolgung beschränkten sich auf Innenräume und gefangene Tiere, was die Möglichkeiten der Verhaltensforschung stark einschränkte. Mit dem 3D-SOCS-System können nun Freilandstudien durchgeführt werden, die wertvolle Erkenntnisse liefern.

Das System wurde in einem Wald nahe dem Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie in Möggingen getestet. Während des Freilandversuchs wurden visuelle Reize wie Mehlwürmer und ausgestopfte Vögel eingesetzt, um die Reaktionen der Vögel zu untersuchen. Diese Daten führten zu neuen Erkenntnissen über die Nutzung des Sehfeldes sowie zur Lateralisation bei Vögeln. Außerdem bietet 3D-SOCS die Möglichkeit des ökologischen Monitorings, indem das Körpervolumen von Vögeln geschätzt wird, was als Näherungswert für ihr Gewicht dienen kann.

Technologische Innovation und Anwendung

Das 3D-SOCS-System wurde unter Verwendung moderner Sensortechnologien wie GPS und passiven Transponder-Tags entwickelt, die die Qualität und den Umfang der gesammelten Verhaltensdaten verbessern. Fortschritte in den Bereichen maschinelles Lernen und Computer Vision ermöglichen es, detaillierte Messungen durchzuführen, die mit kontrollierten Laborbedingungen konkurrieren können. Die Genauigkeitstests zeigen, dass das System 3D-Posturen von Vögeln mit einer Toleranz von nur 3 mm schätzen kann.

Um die Daten zu sammeln, kommen mehrere Raspberry Pi gesteuerte Kameras zum Einsatz, die sub-millisekundensynchronisierte Videoaufnahmen machen. Diese Videos werden anschließend analysiert, um Schlüsselmerkmale der Vögel zu identifizieren und ihre Bewegungen zu verfolgen. Die Plattform ermöglicht eine nicht-invasive Datenerhebung. Die Tiere müssen nicht gefangen werden, was die Folgen für die Tierpopulationen minimiert.

Offene Plattform für die Forschung

Das 3D-SOCS-System ist als offene Plattform konzipiert. Die Hardware-Pläne und Software-Pipelines sind frei verfügbar, was eine breite Verwendung durch andere Forschende ermöglicht. Darüber hinaus fördert es die Synergien zwischen Labor- und Feldforschung und schließt die Lücke zwischen diesen beiden Forschungsfeldern. Die Entwicklung wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) sowie dem Schweizer Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) unterstützt.

Im Kontext der automatisierten Verhaltensforschung wurde auch ein Bildanalyse-Algorithmus von Forschenden des Instituts für Neuroinformatik der Universität und ETH Zürich entwickelt. Dieser Algorithmus nutzt computerbasiertes Sehen und maschinelles Lernen, um individuelle Tiere zu erkennen und Verhaltensweisen wie Neugierde und Angst automatisch auszuwerten. Dies könnte die Analyse von Verhaltensstudien erheblich beschleunigen und verbessern, indem subtile Verhaltensänderungen, die für das menschliche Auge schwer zu erkennen sind, identifiziert werden.

Zusammengefasst stellt das 3D-SOCS-System einen bedeutenden Fortschritt in der Tierverhaltensforschung dar und bietet neue Möglichkeiten für das Verständnis von Vögeln in ihrem natürlichen Lebensraum. Die Verfügbarkeit als offene Plattform könnte auch andere Forschende dazu inspirieren, die Technologie in ihren eigenen Studien zu verwenden.

Für weitere Informationen zu 3D-SOCS und den verwendeten Technologien können folgende Links aufgerufen werden: Universität Konstanz, 3D-SOCS, UZH.