...

Myszy laboratoryjne powiedzą, jak się czują

Gryzonie wykorzystywane do badania skuteczności nowych leków, takie jak myszy i szczury, są zwierzętami towarzyskimi, które chętnie komunikują się między sobą. Naukowcy z University of Washington School of Medicine opracowali program komputerowy, który skutecznie i szybko analizuje wydawane przez nie dźwięki o częstotliwości niedostępnej dla ludzkiego ucha. Otrzymane w ten sposób dane mogą stanowić cenne uzupełnienie stosowanych powszechnie testów behawioralnych.

Myszy i szczury wykorzystywane w laboratoriach jako organizmy modelowe np. do badań nad nowymi lekami są zwierzętami towarzyskimi. Jako takie, chętnie wchodzą ze sobą w interakcje oraz porozumiewają się, również w sposób wokalny, wyrażając w ten sposób pozytywne i negatywne emocje.

Analiza wokalizacji gryzoni mogłaby stanowić cenną wskazówkę, która dałaby możliwość lepszej oceny działania badanych substancji. Byłoby to znakomite uzupełnienie informacji o ich stanie emocjonalnym, zdobywanych obecnie za pomocą szeregu testów behawioralnych. Trudność polega jednak na tym, że większość wydawanych przez nie dźwięków ma zbyt wysoką częstotliwość, aby ludzkie ucho mogło je wychwycić. Istniejące obecnie programy komputerowe wykorzystywane do wykrywania tych wokalizacji nie sprawdzają się najlepiej. Częstym problemem jest mała wydajność filtrowania innych odgłosów z otoczenia, powolna analiza danych czy nieelastyczne algorytmy wyszukiwania wokalizacji.

Młodzi naukowcy z University of Washington School of Medicine postawili sobie za cel opracowanie nowego, sprawnie działającego programu do analizy dźwięków wydawanych przez zwierzęta laboratoryjne. Zastosowali innowacyjne podejście, przekształcając sygnał dźwiękowy w obraz zwany sonogramem. Do jego analizy wykorzystane zostały najnowocześniejsze rozwiązania znane z pojazdów autonomicznych. Program, nazwany DeepSqueak, stanowi pierwszy przypadek zastosowania sztucznych sieci neuronalnych do wykrywania sygnałów ultradźwiękowych.

“DeepSqueak wykorzystuje algorytmy biomimetyczne, które uczą się izolować wokalizacje dzięki podanym wcześniej etykietowanym przykładom wokalizacji i hałasu – mówi Russel Marx, współtwórca programu.”

Do tej pory udało się zidentyfikować około 20 rodzajów wokalizacji. Na ich podstawie oceniono, że zwierzęta wydają się najszczęśliwsze wówczas, gdy spodziewają się otrzymać nagrodę, np. w postaci cukru, lub gdy bawią się z towarzyszami. Ciekawą obserwacją było też, iż pozostające razem dwa osobniki męskie powtarzają te same wokalizacje. Stają się one bardziej złożone, gdy w pobliżu znajdzie się samica, co przypomina zaloty. Natomiast pod wpływem substancji takich jak narkotyki pojawiają się wokalizacje świadczące o odczuwaniu przez zwierzęta zarówno pozytywnych, jak i negatywnych emocji.

Testy behawioralne stosowane obecnie do oceny wpływu nowych leków i strategii terapeutycznych mają ogromną wartość. Jednak możliwość uzupełnienia wyników o obserwacje dotyczące spontanicznych i naturalnych zachowań zwierząt modelowych może stanowić nieocenioną pomoc w zrozumieniu, w jaki sposób poszczególne środki zmieniają aktywność mózgu. Autorzy DeepSqueak planują wykorzystać program do opracowania nowych, skutecznych metod wspomagających leczenie uzależnienia od alkoholu i opioidów.

Bibliografia

Coffey K.R., Marx R.G., Neumaier J.F. DeepSqueak: a deep learning-based system for detection and analysis of ultrasonic vocalizations. Neuropsychopharmacology, 2019

Udostępnij:
Facebook
Twitter
LinkedIn

Ostatnie wpisy:

Podziel się opinią!

polecane wpisy:

Dzieci powinny czytać

W młodym wieku zachodzą kluczowe procesy plastyczności neuronalnej, które są istotne dla rozwoju mózgu. Dlatego warto wspierać u dzieci zachowania kształtujące ich rozwój, ponieważ mogą okazać się korzystne w dorosłym życiu. Przykładem takiego zachowania jest czytanie książek, czyli jedna z...

Kondycja wątroby a funkcje poznawcze

Przewlekłe choroby wątroby są coraz to bardziej powszechne w społeczeństwie. W ich przebiegu obserwuje się postępujące zmiany polegające na stopniowym zastępowaniu prawidłowego miąższu wątroby tkanką włóknistą, co prowadzi do zaburzeń struktury i funkcji tego narządu. Coraz więcej doniesień naukowych wskazuje,...

Jak białka pomagają spać

Sen pojawił się na wczesnym etapie ewolucji zwierząt i pełni podobną funkcję u wielu gatunków. Zarówno jego długość, jak i jakość jest ważna dla zachowania zdrowia. Jakość snu określana jest m.in. na podstawie częstotliwości i ilości wybudzeń w ciągu nocy....

Archiwum: