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摘要斑马鱼是一种应用众多的模式生物。它体型小巧繁殖迅速而且能表现出广泛的行为模式，适用于大批量的行为学研究。又因为其独具的身体半透明特点，近年来被有效地应用于神经成像研究中。本文的主要工作是对斑马鱼的不同行为做了定量分析，包括研发了一个从视频中提取斑马鱼运动信息的视频追踪系统，分析了斑马鱼游动的基本模式以及定量化研究了斑马鱼的前庭眼反射。除以上行为学研究外，本文还探索了使用非负矩阵分解来分析神经成像数据。<br>　　斑马鱼行为学研究的一个重要问题是对运动的定量描述。视频记录是观察行为的普遍方法，而从视频中提取斑马鱼的运动信息则成为了一个必须解决的问题。在目前的研究中，研究人员或是用人工手段分析视频或是购买昂贵的商业软件。针对此问题，本文开发了一个能够从视频中提取斑马鱼运动信息的视频追踪系统。此系统能够从斑马鱼的活动视频中自动识别出多条斑马鱼的位置并提取游动距离、速度和转弯角度等信息。视频追踪系统还具有以下特点:(1)应用环境广泛，可用于分析斑马鱼在多孔板和鱼缸等常见容器中的运动。(2)自动化程度高，全部流程几乎不需要人工干预。(3)稳健性好，设有完善的异常情况检测和处理机制。利用此系统，本文分析了用化学致惊厥剂pentylenetetrazole(PTZ)处理前后斑马鱼行为的改变，得到了PTZ处理可以增加斑马鱼每次活动的强度而对活动次数无明显影响的结果。<br>　　斑马鱼的游动是斑马鱼行为的基础。从斑马鱼复杂的游动动作中找出隐含的简单结构目前仍是具有挑战性的问题。本文通过对斑马鱼幼鱼的活动视频进行主成分分析，最终得到了斑马鱼游动的三个基本模式。斑马鱼95％的活动方差可以用这三个基本模式解释。同时本文分析了这三个基本模式在不同游动状态下的活动情况。在斑马鱼的慢速游动中，三个基本模式以相隔1.96弧度和1.99弧度的相位差进行着简谐运动，从表面上看效果等同于两个线性组合成的新模式在做正交的简谐运动。而转弯动作则是由三个基本模式同向叠加组成的，其中基本模式2和基本模式3的幅度相等。在快速游动中主要是一些类似“S”形的动作，其中标准的“S”形可能是由基本模式2和基本模式3同方向等振幅相加构成的。<br>　　除躯体行为的分析外，本文还做了斑马鱼的眼动分析。本文中利用一台特制的仪器测量了斑马鱼的前庭眼反射并实现了分析眼动图像的算法。测量分析的结果显示在不同的旋转方向和旋转速度的刺激下，斑马鱼前庭眼反射的幅度没有受到明显影响。用前庭毛细胞发育的干扰剂Wortmannin处理过的斑马鱼，其反应幅度也没有被显著改变。<br>　　本文的最后探索了用非负矩阵分解来分析PTZ刺激下斑马鱼中枢神经系统的活动图像。分析结果显示非负矩阵分解能够将神经活动图像中同步活跃的功能性区域识别出来，而且此分解结果可以用于分析不同功能性区域之间的连接环路。