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COLLEMBOT: AI-based counting of Collembola for OECD 232 Tests

Titelangaben

Wehrli, Micha ; Meyer, Adrian ; Souza da Silva, Éverton ; van Loon, Sam ; van Hall, Bart G. ; van Gestel, Cornelis A. M. ; Natal-da-Luz, Tiago ; Döring, Max V. R. ; Feldhaar, Heike ; Mair, Magdalena ; Jordan, Denis ; Langer, Miriam:
COLLEMBOT: AI-based counting of Collembola for OECD 232 Tests.
In: Environmental Toxicology and Chemistry. (21 März 2026) . - vgag068.
ISSN 1552-8618
DOI: https://doi.org/10.1093/etojnl/vgag068

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Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
SFB 1357: MIKROPLASTIK – Gesetzmäßigkeiten der Bildung, des Transports, des physikalisch-chemischen Verhaltens sowie der biologischen Effekte: Von Modell- zu komplexen Systemen als Grundlage neuer Lösungsansätze
391977956

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

Ecotoxicological tests with soil organisms, such as the collembola Folsomia candida, are essential for assessing chemical risks in terrestrial ecosystems. However, the current Organization for Economic Co-operation and Development (OECD) 232 reproduction tests rely on manual counting of juvenile and adult Collembola, a process that is costly, labor-intensive, time-consuming and prone to operator bias. These limitations restrict data availability and hinder robust risk assessments. We therefore developed COLLEMBOT, an automated counting tool based on a YOLOv11 convolutional neural network, designed to integrate seamlessly into OECD workflows without protocol modifications. The model was trained on high-resolution images (n = 3207) from multiple laboratories and validated using 22 independent datasets (n = 1704 images) from Amsterdam (Netherlands), Basel (Switzerland), Bayreuth (Germany), Coimbra (Portugal) and Aarhus (Denmark). Datasets consisted of relevant standard soils (OECD artificial soils with 2.5%, 5% and 10% sphagnum peat; LUFA 2.2) and the springtail Folsomia candida. Automated counts showed strong agreement with manual counts (R² = 0.79–0.99). Dose-response curves derived from automated and manual counts strongly overlapped and effect concentrations (EC10 and EC50) differed minimally (Median %Δ 6.2 ± 23 and EC10–EC90 R2 ≥ 0.977), remaining within acceptable limits for regulatory risk assessment and confirming reliability. Time efficiency improved significantly: a test with approximately 300 images and up to 1,500 individuals per image was processed in less than 3 hr, compared to approximately 137 hr needed for manual counting, a reduction of approximately 97%. By reducing labor and improving reproducibility, COLLEMBOT enables broader hazard data generation for collembola, supporting science-based chemical risk assessment. The code and workflow are publicly available to facilitate adoption and community-driven development.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Keywords: Soil ecotoxicology; Folsomia candida; Automated counting; Computer vision; Risk assessment
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Biologie
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Biologie > Lehrstuhl Tierökologie I
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Biologie > Professur Populationsökologie der Tiere
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Biologie > Professur Populationsökologie der Tiere > Professur Populationsökologie der Tiere - Univ.-Prof. Dr. Heike Feldhaar
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung - BayCEER
Forschungseinrichtungen > Sonderforschungsbereiche, Forschergruppen > SFB 1357 - MIKROPLASTIK
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 550 Geowissenschaften, Geologie
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften; Biologie
Eingestellt am: 25 Mär 2026 07:08
Letzte Änderung: 25 Mär 2026 10:04
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/96674