영상분석을 이용한 물벼룩의 행동 관찰

손 아현 , 손문탁

물벼룩은 생체독성 실험대상으로 사용되고 있음 독성물질을 주입한 후 심장 박동수를 측정하는

방법이 널리 사용되고 있음 심장 박동수는 맨 눈으로 세기 때문에

계수오차가 큼 더구나 물벼룩이 계속 움직이므로 측정이 어려움 한편 물벼룩을 슬라이드에 고정하면 스트레스를 받아

심장 박동수 측정이 부정확해짐

연 구 배 경

시간에 따른 움직임의 변화를 공간그래프로 표시할 수 있음

결과를 쉽게 눈으로 확인할 수 있음 2 차원적인 행동패턴을 얻을 수 있음 움직임을 기록해 총 거리 , 평균속도를 계산할 수

있음 행동패턴을 물벼룩의 생리적 활성과 쉽게 연관

지을 수 있음 복잡한 행동패턴도 분석이 가능함

영상처리법의 장점

실 험 장 치

덮개유리로 만든 얇은 수조(10mm x 10mm x 1.2mm

카메라 및 접사렌즈영상분석용컴퓨터

물방울에 가둔 물벼룩

영 상 처 리

원본 영상 흑백 변환 무게중심 추적

1. 인터넷에서 ROBOREALM 을 다운로드함2. 오른쪽과 같이 영상처리 프로그램을 작성함3. 실행하면 파일에 좌표와 시간이 자동으로 저장됨

완벽한 밀폐가 되어 물의 증발이 없음 . 물벼룩을 장시간 가둘 수 있음 . 물벼룩의 크기에 따라 다양한 두께 조절가능 광학적으로 매우 투명 일회용으로 사용가능

초 소 형 수 조 제 작

수조에 물벼룩을 키움 클로렐라 배양액을 냉장 보관하면서 먹이로 주입 덮개유리로 초소형 수조를 제작 주사기 물벼룩을 초소형수조에 주입 초소형수조 입구를 파라핀으로 밀봉 카메라 밑에 놓고 RoboRealm 영상처리소프트웨어 가동 물벼룩 위치 추적 및 데이터 저장 기능 실행하면서 물벼룩에 다양한 자극을 가한다 . 데이터 화일을 2 차원그래프로 표시하는 프로그램 제작 (

소프트웨어 전문가의 도움을 받아 C# 언어로 만듬 )

실 험 방 법

실 험 결 과

결 과 1

영상처리프로그램오류로 인한 스파이크

장시간 초소형수조에 넣어두니 물방울의 형상이 둥글게 변함물벼룩이 물방울의 가장자리를 따라 움직이기 때문에 형상이 둥근 형상임

물벼룩이 한곳에서 작고 빠른 움직임을 보임48 시간 뒤에 관찰해보니여러 마리 새끼가 부화되었고어미 물벼룩은 죽었음

초소형 수조에서 24 시간을 보낸 물벼룩에 레이저포인터로 광 자극을 주었음

아드레날린 주입 전

아드레날린 주입 후

아세틸콜린주입 전

아세틸콜린주입 후

박카스 주입 전

박카스 주입 후

영상처리법은 심장 박동수 측정법보다 좀더 정확한 물벼룩의 생리 정보를 제공함

행동패턴 분석도 가능함 향후 데이터분석소프트웨어 개선이 필요- 정확한 실제크기 정보 제공- 운동량 추이 그래프 추가- 총 움직인 거리 계산- 특정 이벤트 패턴 찾아내기 기능 추가

결론 및 향후 작업

1. 하나자토 다나유키 – 일본 신슈대학 교수 , ‘ 물벼룩은 위대하다’ 저자 ( 푸른나무 2007)2. RoboRealm 강좌 :

http://www.roborealm.com/tutorials.php3. 영상처리프로그램 지도 : 손문탁 박사

참고문헌 및 도움을 주신분