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ORCID:  http://orcid.org/0009-0006-2064-9685
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Avaliação de dor em camundongos com redes neurais e visão computacional
Alternate title (s): Pain assessment in mice using neural networks and computer vision
Author: Ramos, Marcio Salmazo
First Advisor: Escarpinati, Mauricio Cunha
First coorientator: Abdala, Daniel Duarte
Second coorientator: Silva, Murilo Vieira da
First member of the Committee: Rodrigues, Paulo Sérgio Silva
Second member of the Committee: Nascimento, Marcelo Zanchetta do
Third member of the Committee: Silva, Murilo Vieira da
Summary: Os camundongos constituem um dos principais modelos experimentais utilizados em pesquisas biomédicas, tornando a avaliação adequada do bem-estar animal um requisito fundamental para a condução ética dos experimentos e para a obtenção de resultados científicos confiáveis e reprodutíveis. Nesse contexto, a identificação da dor representa um desafio importante, uma vez que os animais são incapazes de comunicar diretamente suas sensações, tornando sua avaliação dependente da observação de alterações comportamentais e fisiológicas. Buscando mitigar a subjetividade associada à avaliação humana, diferentes metodologias foram propostas ao longo dos anos, dentre as quais se destaca a Mouse Grimace Scale, baseada na análise de alterações em expressões faciais associadas à dor nos camundongos. Apesar de ser amplamente utilizada, sua aplicação ainda depende significativamente da interpretação de observadores humanos, tornando o processo suscetível a vieses e variações entre avaliadores. Neste contexto, o presente trabalho investiga a aplicação de técnicas de aprendizado profundo e visão computacional para a avaliação automatizada da dor em camundongos com base nos parâmetros definidos pela Mouse Grimace Scale. Para isso, foi desenvolvido um pipeline experimental abrangendo as etapas de aquisição, organização e pré-processamento das imagens, construção da base de dados e treinamento supervisionado dos modelos de classificação. Foram avaliadas arquiteturas convolucionais amplamente consolidadas na literatura, incluindo variantes das famílias ResNet, MobileNet e DenseNet. Adicionalmente, foram conduzidos experimentos com a arquitetura Vision Transformer, baseada em mecanismos de atenção, visando comparar seu desempenho com abordagens convolucionais e investigar sua capacidade de modelar relações globais presentes nas imagens. De modo geral, os resultados obtidos reforçaram a viabilidade da aplicação de técnicas de aprendizado profundo no campo de visão computacional para avaliação automatizada da dor em animais, contribuindo para a redução da subjetividade das avaliações humanas e para o desenvolvimento de ferramentas capazes de promover maior padronização, escalabilidade e reprodutibilidade em pesquisas biomédicas. Além das contribuições para as áreas de visão computacional e inteligência artificial, o estudo apresenta potencial impacto no bem-estar animal e no aprimoramento de protocolos experimentais.
Abstract: Mice are among the most widely used animal models in biomedical research, making the assessment of animal welfare a fundamental requirement for both the ethical conduct of experiments and the generation of reliable and reproducible scientific results. Therefore, pain assessment remains a significant challenge, as animals cannot directly communicate their sensations, requiring researchers to rely on behavioral and physiological indicators to infer the presence of pain. To reduce the subjectivity inherent to human evaluation, several assessment methods have been proposed over the years, among which the Mouse Grimace Scale has emerged as one of the most widely adopted approaches. This scale evaluates pain through changes in facial expressions associated with painful states in mice. Despite its widespread use, the method still relies heavily on human interpretation, making assessments susceptible to observer bias and inter-rater variability. Motivated by these limitations, this work investigates the application of deep learning and computer vision techniques for automated pain assessment in mice based on the facial action units defined by the Mouse Grimace Scale. To this end, a complete experimental pipeline was developed, encompassing image acquisition, dataset organization, image preprocessing, dataset construction, and supervised training of classification models. Experiments were conducted using well-established convolutional neural network architectures, including variants of the ResNet, MobileNet, and DenseNet families. In addition, the Vision Transformer (ViT) architecture was evaluated to investigate the effectiveness of attention-based mechanisms for modeling global image relationships and to compare its performance with traditional convolutional approaches. Overall, the findings demonstrate the feasibility of applying deep learning techniques to automated pain assessment in laboratory animals, contributing to the reduction of subjectivity in human evaluations and supporting the development of computational tools capable of improving standardization, scalability, and reproducibility in biomedical research. Beyond its contributions to computer vision and artificial intelligence, this work also presents potential benefits for animal welfare and the refinement of experimental protocols.
Keywords: Avaliação da dor
Redes Neurais Convolucionais
Visão Computacional
Pesquisa Biomédica
Pain Assessment
Convolutional Neural Networks
Computer Vision
Biomedical Research
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Subject: Computação
Redes neurais (Computação)
Dor em animais
Aprendizado do computador
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Quote: RAMOS, Marcio Salmazo. Avaliação de dor em camundongos com redes neurais e visão computacional. 2026. 112 f. Dissertação (Mestrado em Ciências da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.576.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.576
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49722
Date of defense: 22-Jul-2026
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
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