Голубей научили диагностировать рак груди по изображениям тканей

Голуби во время экспериментов. Фото: Univ. Iowa/Wassermann Lab

Ученые научили голубей различать злокачественные образования и нормальные клетки на гистологических срезах и радиографических изображениях тканей. Обучившись на тестовом наборе снимков, птицы справлялись с задачей почти так же успешно, как и сами ученые.

Статья с результатами исследования, проведенного американскими учеными, опубликована в журнале PLOS ONE.

Определение здоровых и опухолевых тканей по гистологическим срезам и радиографическим снимкам — непростая и трудоемкая задача, с которой не всегда справляются даже опытные профессионалы. Поскольку ранее было показано, что у голубей развита зрительная память, ученые решили исследовать, способны ли они выполнять подобные задания.

Для экспериментов птиц помещали в небольшой ящик, внутри которого располагался сенсорный экран. На нем высвечивалось изображение исследуемой ткани и две кнопки для выбора. Тестовый набор состоял из 144 снимков (48 изображений, каждое — в трех разных разрешениях). Коллекция содержала примерно поровну образцов здоровых и больных раком людей, визуально отличавшихся по структуре (при развитии рака на срезе могли быть заметны скопления клеток, полости, нетипичные образования и пр.).

На то, как проходили эксперименты, можно посмотреть в ролике, который записали ученые.


Птиц обучали с использованием так называемого оперантного обуславливания. При этом голуби получали награду, только если делали правильный выбор. Такой подход мотивировал голубей к усовершенствованию навыков и позволил увеличить частоту принятия правильных решений. Чтобы исключить возможность того, что голуби запоминали правильный выбор на тестовых изображениях механически, при переходе к новым изображениям они в любом случае получили поощрение.

За 13—15 дней уровень правильных ответов у голубей повысился с 50% (что соответствует случайному выбору) до 85%. Птицы не только хорошо усваивали навыки, но и были способны к их обобщениям: они столь же успешно справлялись с заданием на новых снимках. Это говорит о том, что им удалось действительно «понять» разницу между злокачественными образованиями и здоровыми тканями.

При экспериментах с гистологическими срезами на правильность выбора голубей несильно влияли цвет и разрешение изображений. Поскольку те же проблемы возникают и у людей, ученые считают, что более интенсивные тренировки могут это исправить.

При переходе к изучению радиологических снимков голуби демонстрировали почти столь же высокую эффективность обнаружения микрокальцинозов (микроотложений) на маммограммах (снимках груди). Но когда им давали следующее (достаточно трудное для людей) задание с подозрительными на рак уплотнениями, голубям не удавалось обобщать полученные навыки.

Зрительная система голубей по многим параметрам похожа на человеческую, поэтому ученые отмечают перспективность использования голубей как суррогатных наблюдателей. Они могут дать хороший обратный ответ при разработке автоматизированных программ улучшения микроскопических снимков для идентификации раковых опухолей.
Теги:

Читать еще на Чердаке: