Iemand "birdbrained" noemen is niet bepaald een compliment. Maar een recente studie toont aan dat onze vogelvrienden veel slimmer zijn dan waar we ze over het algemeen aan toekennen - vooral duiven.
gerelateerde inhoud
- Een gigantische zwerm duiven verlicht de nachtelijke hemel van New York
- Katten krijgen ook borstkanker, en we kunnen er veel van leren
- Hoe twee duiven wetenschappers hielpen de oerknaltheorie te bevestigen
In laboratoriumtests werd aan gewone duiven geleerd om dezelfde subtiele signalen in röntgenfoto's en microscoopglaasjes te lezen die medische professionals zoeken om onderscheid te maken tussen gezond en kankerweefsel. Na iets meer dan twee weken training konden de duiven 85 procent van de tijd de juiste diagnose stellen, een verbazingwekkende nauwkeurigheid die de prestaties van menselijke pathologen evenaart.
Hoewel je niet snel een afspraak met een duivenarts zult boeken, suggereren de resultaten dat de vogels een rol kunnen spelen bij het evalueren van nieuwe medische beeldvormingstechnieken en het creëren van betere displaytechnologieën.
"Duiven zijn misschien niet in staat om poëzie te schrijven, maar ze hebben miljoenen jaren gehad om de vaardigheden te ontwikkelen die ze nodig hebben om door een zeer gecompliceerde en gevaarlijke wereld te navigeren, " zegt studieleider Richard Levenson, professor aan de afdeling pathologie en laboratorium. geneeskunde aan de Universiteit van Californië, Davis. "Dus het verbaast me niet dat ze pathologie kunnen doen!"
Evolutionair gesproken evolueerden vogels kleine hersenen om de vlucht te vergemakkelijken: "Zware hoofden komen niet omhoog", zegt co-auteur Edward Wasserman, een professor in de psychologie en hersenwetenschappen aan de Universiteit van Iowa.
Het duivenbrein zou op het puntje van een wijsvinger passen, maar Wasserman noemt het "een wonder van miniaturisatie" boordevol een wonderbaarlijke hoeveelheid visuele intelligentie die in sommige opzichten superieur is aan die van ons. Duiven hebben bijvoorbeeld vier tot vijf kleurreceptoren in het oog, terwijl wij er slechts drie hebben. Ze lijken ook een beter perifeer zicht te hebben dan mensen, zegt Wasserman.
Bovendien besteden de vogels eindeloze uren aan het scannen van de grond op kleine zaden en insecten, dus ze hebben een van de meest verfijnde vaardigheden van de natuur om complexe visuele patronen te analyseren en afwijkingen te detecteren.
Deze eigenschappen inspireerden Levenson en zijn team om te onderzoeken hoe goed duiven presteren bij het evalueren van medische beelden. Ze trainden 16 vogels met behulp van gedigitaliseerde afbeeldingen van mammogrammen en biopsieslides. De beelden werden weergegeven op een touchscreen geflankeerd door blauwe en gele 'keuzeknoppen'. In één proef betekende de gele knop 'goedaardig' en de blauwe knop 'kwaadaardig'. Toen de duif op de knop tikte die overeenkomt met het juiste antwoord, werd beloond met pellets afgeleverd aan een schaal.
Sommige van de tests betroffen het vinden van microcalcificaties - calciumafzettingen die in bepaalde configuraties op borstkanker kunnen duiden - in de mammogramdia's. De uitdaging van het detecteren van deze witte patronen met patronen tegen een complexe achtergrond is vergelijkbaar met wat duiven al routinematig doen in hun visueel rommelige omgevingen.
De vogels leerden met vallen en opstaan zonder verbale of andere aanwijzingen, zegt Wasserman. In het begin kozen ze 50 procent van de tijd de juiste knop, wat je zou verwachten bij puur toeval. Op dag 15 hadden de proefpersonen bij vogels echter 85 procent correct bij het bepalen of weefselmonsters normaal of kankerachtig waren. Na 25 dagen trainen behaalden de duiven een slagingspercentage van bijna 90 procent, meldt het team deze week in PLOS ONE .
Duiven kunnen deze diagnostische prestatie gedeeltelijk volbrengen, omdat ze indrukwekkende visuele herinneringen op lange termijn hebben en meer dan 1.800 beelden kunnen oproepen. Maar geheugen alleen is niet voldoende - voor diagnostische tests moeten kijkers ook kunnen generaliseren op basis van wat ze in het verleden hebben gezien, wanneer ze worden geconfronteerd met volledig nieuwe beelden. Mensen kunnen bijvoorbeeld foto's van verschillende soorten bomen worden getoond en ondanks hun verschillende vormen, kleuren en maten kunnen we ze nog steeds allemaal als 'bomen' bestempelen.
Duiven kunnen ook generaliseren. Een eerdere studie van Wasserman toonde aan dat ze kunnen worden geleerd om foto's in verschillende categorieën te sorteren, zoals baby, fles, schoen en boom. En in een studie uit 2009 trainde psycholoog Shigeru Watanabe van de Keio University in Japan duiven om schilderijen van Monet te onderscheiden van die van Picasso.
"Mensen geloven vaak dat de evolutie van intelligentie en hoger cognitief vermogen plaatsvond langs een enkele lijn van evolutie, namelijk zoogdieren - in het bijzonder primaten, mensapen en uiteindelijk mensen, " zegt Watanabe. Maar recente studies van vergelijkende cognitie hebben aangetoond dat intelligentie is geëvolueerd langs veel verschillende takken van de levensboom, zegt hij, en een goed voorbeeld is deze sterk ontwikkelde visuele cognitie bij vogels.
"Wat me echt opviel aan dit huidige onderzoek is dat de duiven ondanks hun complexiteit de medische beelden nog sneller hebben leren discrimineren dan andere stimuli, zoals gezichten en fysieke objecten, " zegt Brett Gibson, universitair hoofddocent psychologie aan de Universiteit van New Hampshire die gespecialiseerd is in dierkennis.
Gibson voorziet een tijd waarin duiven met beveiligingsscanners op luchthavens kunnen worden gebruikt om verdachte items te vinden, of zelfs om de gezichten van bekende terroristen te identificeren. "Er zijn veel manieren waarop hun acute visuele systeem kan worden gebruikt om mensen te helpen, " voegt hij eraan toe.
Levenson is het daarmee eens, maar hij zegt dat duiven geen pathologen en radiologen gaan vervangen. Ten eerste hebben de vogels geen home run gereden met bepaalde soorten borstmassa's in mammogrammen die visueel complexe laesies hebben en zelfs voor menselijke radiologen extreem moeilijk leesbaar zijn.
En zelfs voor de taken op een lager niveau waar de vogels overeenkwamen met menselijke vaardigheden, zouden er enorme regelgevende en wettelijke hindernissen zijn om ze daadwerkelijk te gebruiken bij de diagnose.
“Wat zou de FDA van duiven denken?” Mijmert Levenson. "Ik huiver om te denken." In plaats daarvan denkt het onderzoeksteam dat de vogels getrainde medische technologen kunnen vervangen in een deel van het saaie werk van het evalueren van de producten van nieuwe beeldvormingssystemen, die voortdurend worden ontwikkeld om de nauwkeurigheid van de diagnose van kanker te verbeteren.
In de tussentijd blijft er echter een essentieel mysterie: hoe doen ze het? "Duiven hebben de visuele en intellectuele middelen om deze taak te beheersen, " zegt Wasserman. "Maar dat wil niet zeggen dat hoe ze het doen hetzelfde is als hoe mensen het doen."
Duiven volgen mogelijk heel andere visuele signalen, dus als ze weten wat ze precies zien en hoe ze evalueren dat informatie mensen of zelfs computers kan helpen betere manieren te beheersen om medische beelden te analyseren. Wasserman wil vervolgens de vogels testen met geavanceerde camera's die hun oogbewegingen kunnen volgen, en hun prestaties bekijken door de nieuwste tool in diagnostische technologie, 3D-röntgenfoto's, te onderzoeken.
"We hebben een aantal zeer opwindende kansen voor de boeg", effe de duivenexpert.
