マウスの「痛み」をAIで数値化~マウスの表情から痛みを自動判定する新技術を開発~

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2025-11-07 東京大学

東京大学大学院農学生命科学研究科の小林幸司特任講師・村田幸久准教授らの研究チームは、マウスの表情から「痛み」を自動で数値化するAI解析技術を開発した。畳み込みニューラルネットワークを用い、約54万枚のマウス顔画像を学習させたAIが、痛みの有無や程度を高精度に識別。酢酸・カプサイシン・CGRPなど異なる刺激に対しても正確に反応し、さらに鎮痛薬ジクロフェナクの効果を自動的に検出した。AIは「痛みあり」では額や頭部、「痛みなし」では耳や頬に注目しており、人間が見落とす微細な変化を活用していることが分かった。本手法により、主観的観察に依存していた動物実験の痛み評価が客観化され、創薬研究の信頼性向上と動物福祉(3R)推進に大きく貢献する。研究成果はPNAS Nexus誌に掲載。

マウスの「痛み」をAIで数値化~マウスの表情から痛みを自動判定する新技術を開発~
撮影したマウスの表情から痛みを自動で数値化するAIの構築

<関連情報>

自由に動くマウスの表情に基づく自動痛み評価 Automated pain assessment based on facial expression of free-moving mice

Koji Kobayashi, Naoaki Sakamoto, Yusuke Miyazaki, Masahito Yamamoto, Takahisa Murata
PNAS Nexus  Published:05 November 2025
DOI:https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgaf352

Abstract

Pain is a basic sensation associated with tissue injury. Although facial expression is a useful indicator of pain in mammals, its assessment in rodents requires expertise and experience. Here, we aimed to establish an automated pain assessment method using the facial images of free-moving mice. A convolutional neural network (CNN) was trained with the facial images of untreated mice and those subjected to acetic acid (AC)-induced pain. The trained CNN successfully predicted the faces of AC-, capsaicin-, and calcitonin gene-related peptide-induced pain that had not been used for CNN training. It also detected the analgesic effect of diclofenac, a non-steroidal anti-inflammatory drug, against AC-induced pain. We used dimensionality reduction algorithms to select images with similar compositions and visualized the regions focused on by the CNN during predictions. The CNN focused on the head, forehead, ear, eye, cheek, and nose to predict pain or no pain. In conclusion, we established a method for automated pain assessment using the facial images of free-moving mice.

生物環境工学
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