使用功能学习腿分割和跟踪 （FLLIT） 在自由移动昆虫中实现全自动腿部跟踪

FLLIT 是一种计算被跟踪动物的身体和腿部成分的算法。这对于描述正常和疾病行走行为基础的电路非常有用。FLLIT 的独特之处在于，它不需要任何用户注释的数据集进行训练，因此完全自动化。

还要自动分析轨道数据，生成一系列步态测量、可视化步态图和轨道视频。演示这个程序的将是我实验室的博士后同事伊梅内什·班纳吉。在开始实验之前，请确认录音站有一个高速摄像机，其上有一个舞台来容纳竞技场室。

将红外 LED 灯放在舞台顶部，在摄像机和样品之间放置一个扩散器。在开始录音前大约40分钟，将苍蝇转移到冰上空旷的邪恶中5至7分钟。当苍蝇被静静时，用水和擦拭来清除房间的竞技场和玻璃滑梯，并胶带将一个玻璃滑梯放在房间下方。

使用干净的刷子，将一只麻醉苍蝇转移到腔室中，然后用第二张幻灯片和胶带固定腔室。然后让室飞在室温下适应15至20分钟。若要生成用于 FLLIT 分析的视频，首先，打开电源并在连接的计算机系统上打开查看器应用程序。

将录制帧速率更改为每秒 1，000 帧，将快门速度设置为 1 毫秒。将带苍蝇的室放在录音竞技场上，然后单击"实时"按钮。确认当苍蝇直立行走在房间的地板上时，相机聚焦在腿部尖端，然后单击"记录"。

在记录时，确保苍蝇在相对直的轨迹中行走而不接触竞技场的边缘，每条腿至少走三步，行走过程中不停顿，并且行走的距离至少相当于身体长度的一半半。在分析结束时，单击"记录完成"以停止录制，并以 mraw 或 tiff 格式将文件保存到相应的文件夹中。要安装 FLLIT，请先将程序下载到任何操作系统上。

提取 zip 文件的内容并下载示例数据集。若要在 Ubuntu 中安装 FLLIT，请导航到 FLLIT/编译目录，右键单击以选择"在终端中打开"。下载示例数据集，并在 FLLIT 主数据库/编译下创建文件夹数据，并将数据集文件夹放入其中。

将 MATLAB 运行时库安装到 HOME/MCR。MATLAB 运行时库安装完成后，发出命令以确保将可执行权限记录到 FLLIT。然后输入命令以执行 FLLIT。

对于视频的分段，将文件转换为单独的 TIFF 文件，并将转换后的文件保存在 FLLIT 数据文件夹中。传输所有文件后，运行 FLLIT。在弹出窗口中，选择 0 仅执行腿部分割，或选择 1 以包括带腿分割的腿跟踪。

选择包含要跟踪的视频的按帧 TIFF 图像的文件夹和感兴趣的文件，然后单击"添加"。然后单击"完成"以启动所选视频的分段和跟踪。要检查跟踪的准确性并执行错误更正，请单击"选择数据文件夹"，然后选择要跟踪的文件夹。

单击"查看跟踪"并检查第一帧中所有腿的标签。如果腿标记不正确，并且需要更正，请单击"暂停查看"并调整预测。在"腿调整"面板中，选择需要校正的腿部，然后双击图像窗口中此腿的正确位置。

然后单击"保存并退出"。要处理分段和跟踪的数据，请单击"数据处理"。首先，计算捕获的视频的实际视场，以便测量栅极参数。

在弹出窗口中输入录制视频的每秒帧数，然后输入计算的视野（以毫米为单位）。要访问跟踪结果，请打开结果和跟踪文件夹。要生成跟踪苍蝇的视频，请选择"制作视频"。

在腿部分割、跟踪和数据处理之后，FLLIT 会自动生成身体位置的原始数据、每个腿爪、20 个步态参数以及随附的绘图以及跟踪视频。SCA3 的形体步态为典型，身体有体体，脚部位置不稳定，步数短。为了描述突变SCA3苍蝇的步态，并调查它们是否表现出与人类患者相似的步态，可以分析FLLIT产生的相关步态参数。

SCA3-Q84苍蝇表现出更多的转弯，不稳定的脚放置，表现为低足迹规律，增加腿域重叠，扩大腿域的长度和面积，并减少步幅长度。FLLIT 还可以生成一段视频，显示以竞技场为中心和以身体为中心的轨迹、身体轨迹、方向以及每条腿的垂直和横向位移的跟踪苍蝇和腿部。与SCA3-Q27苍蝇相比，SCA3-Q84苍蝇表现出不同尺寸的不规则相交腿域，表示步态不一。

身体和腿爪位置的原始数据可以进一步分析特定感兴趣的运动。例如，使用FLLIT使我们的小组能够确定帕金森病的果蝇模型显示的硬性表型是由多巴胺神经元功能障碍引起的。