Jak wiecie, myszy i szczury są zwierzętami modelowymi i często są wykorzystywane przez naukowców w różnych badaniach. Ponadto gryzonie są bardzo uspołecznione i towarzyskie.
Ale czy można dowiedzieć się, co myszy i szczury „mówią” do siebie podczas eksperymentów? To pytanie długo pozostawało bez odpowiedzi. Faktem jest, że wielu charakterystycznych wokalizacji gryzoni nie jest rozpoznawalnych przez ludzki słuch (są one emitowane w zakresie ultradźwiękowym). Istniejące programy komputerowe do wykrywania takich dźwięków nadal wymagają znacznych ulepszeń. W szczególności nie są w stanie odfiltrować zewnętrznego szumu i wolno analizują dane, opierając się na „nieelastycznych” algorytmach.
Nowy program o nazwie DeepSqueak (dosłownie „Deep Squeak”) jest w stanie pokonać tę barierę techniczną. Został opracowany przez naukowców z University of Washington School of Medicine.
Zdaniem ekspertów program przechwytuje sygnały dźwiękowe i przetwarza je na sonogramy - obrazy komputerowe tworzone z wykorzystaniem informacji o falach dźwiękowych. To „tłumaczenie” danych akustycznych na dane wizualne pozwala na wykorzystanie nowoczesnych algorytmów widzenia maszynowego opracowanych dla pojazdów z automatycznym sterowaniem do analizy.
Innymi słowy, nowy program po raz pierwszy umożliwił naukowcom wykorzystanie sztucznych sieci neuronowych z głębokim uczeniem się do wykrywania i analizowania „mowy” gryzoni.
Jak wyjaśnił współautor Russell Marx, DeepSqueak wykorzystuje algorytmy biomimetyczne, które uczą się rozdzielać „niepotrzebne” dźwięki, opierając się na istniejących przykładach odgłosów zwierząt i obcego hałasu.
Zauważ, że Marks i jego kolega Kevin Coffey (Kevin Coffey) badają psychologiczne skutki przyjmowania różnych narkotyków. W szczególności naukowcy są zainteresowani tym, jak zmienia się zachowanie zwierząt podczas stresu i powstawania różnych rodzajów uzależnień.
Zdaniem ekspertów program DeepSqueak pomoże im dowiedzieć się, co „mówią” do siebie gryzonie podczas eksperymentów.
Film promocyjny:
„Zwierzęta mają bogaty zestaw sygnałów [akustycznych], około 20 gatunków. Nadużywając narkotyków, emitują zarówno pozytywne, jak i negatywne sygnały”- powiedział Kevin Coffey, mówiąc o złożonej naturze każdego nałogu.
Naukowiec podzielił się również interesującym odkryciem, które umożliwił program DeepSqueak. Okazało się, że samce myszy, komunikując się ze sobą, emitują te same charakterystyczne wokalizacje. Jednak gdy zbliża się samica, ich sygnały dźwiękowe zmieniają się: stają się bardziej złożone i przypominają „piosenkę” związaną z zalotami.
Nawiasem mówiąc, efekt ten jest bardziej dramatyczny, gdy mężczyzna wącha potencjalną pannę młodą, ale jej nie widzi. Dane te sugerują, że repertuar samców myszy zawiera specyficzne „piosenki” na różne etapy zalotów - stwierdzili naukowcy.
Ponadto stwierdzono, że gryzonie są bardziej skłonne do wydawania „radosnych” dźwięków, gdy bawią się z krewnymi lub oczekują nagrody, takiej jak kawałek cukru.
Jednak biolodzy behawioralni i ewolucyjni są bardziej zainteresowani takimi obserwacjami, a zespół kierowany przez profesora Johna Neumaiera jest bardziej zainteresowany cechami związanymi z uzależnieniem od alkoholu i opioidów (ten ostatni powstaje podczas przyjmowania różnych środków przeciwbólowych). Zdaniem ekspertów udoskonalona analiza „mowy” gryzoni pomoże opracować nowe metody radzenia sobie z takimi dolegliwościami.
„Jeśli naukowcy będą w stanie lepiej zrozumieć, w jaki sposób leki zmieniają aktywność mózgu, powodując przyjemność lub nieprzyjemne doznania, można opracować skuteczniejsze metody leczenia uzależnień” - podsumował profesor.
Artykuł naukowy zawierający bardziej szczegółowy opis nowego programu został opublikowany w czasopiśmie Neuropsychopharmacology.