16 декабря 2015Наука
11259

Как курица лапой

Голубей научили диагностировать рак по рентгеновским снимкам — и, кажется, зря

текст: Борислав Козловский
Detailed_picture© 2015 Levenson

Птица сидит в ящике перед 15-дюймовым монитором, где показывают медицинские картинки. Черно-белые — это обычно маммограммы, рентгеновские снимки груди. Цветные — срез какой-нибудь живой ткани под микроскопом. Кроме того, на экране есть две полоски, куда можно ткнуть клювом: желтая означает «нет рака», синяя — «рак есть». В 85 процентах случаев голубь угадывает верно.

Эксперимент с голубями проводили в Айова-Сити (штат Айова, США) четверо ученых из разных американских университетов и с разными специальностями: врачи-радиологи и врачи-гистологи скооперировались со специалистами по мозгу. В конце ноября их совместную работу опубликовал научный журнал PLoS ONE; к середине декабря публикация набрала нечастые для академических статей 48 тысяч просмотров и 3649 расшариваний.

Ни на какое умение птиц «чуять нутром болезни» ученые и не думали рассчитывать. Это была дрессировка в чистом виде. Голубей держали худыми и голодными, как сторожевых собак (авторы аккуратно пишут, что «поддерживали вес птиц на уровне 85 процентов от того, какой они набирают при свободном доступе к корму»). Дрессировали их так: серию из 144 картинок, про которые было заранее известно, есть там патология или нет, ежедневно прокручивали на дисплее в случайном порядке и за каждый правильный удар клювом выдавали маленькую гранулу корма весом с пшеничное зерно.

С голубиной точки зрения, Брак и Матисс — это, скорее, «Пикассо», а Сезанн и Ренуар — это, скорее, «Моне».

В США радиологи (которых в России чаще называют рентгенологами) — одни из самых дорогих врачей: средняя зарплата — 349 тысяч долларов в год. Они учатся шесть лет в университете, потом три года в резидентуре и обычно тратят еще два года на узкую специализацию — например, по детской рентгенологии.

Голубям на обучение хватало 15 дней, а в экспертов они превращались за 30.

Почему выбрали именно их? У голубя репутация непрошибаемо глупого существа, и даже ругательные «куриные мозги» на английском превращаются в «голубиные», pigeon brain. Здесь можно было бы искать и найти логику цирка: чем тщедушнее атлет на арене — тем больше аплодисментов, когда он зубами приподнимает полный «КамАЗ» кирпичей. Поэтому, скажем, для медийной судьбы какой-нибудь новости, как клетки крысиного мозга рулят истребителем F-22, не последнюю роль играет то, что клетки именно крысиные, а не человеческие или хотя бы обезьяньи, — хотя изолированным нейронам в пробирке практически все равно, чьи они (как для понимания физики кирпича практически неважно, из Колизея его вытащили или из стены соседнего гаража).

Однако в случае с голубями сыграть на контрастах и сделать пресс-релиз повеселее было не главным. Нейрофизиологи хорошо знают, что птичий мозг — это в буквальном смысле довесок к глазам, чуть ли не одна большая зрительная зона. Иначе говоря, куда более продвинутый визуальный анализатор, чем все системы компьютерного зрения, которые распознают автомобильные номера на снимках дорожных камер или буквы в отсканированном тексте.

Отличать друг от друга буквы алфавита голубей натренировали еще в 1982 году, когда до какого-либо компьютерного зрения было еще далеко. Спустя 12 лет группа из Японии отчиталась о том, как голубей научили не путать Моне с Пикассо. Мало того что птицы стабильно угадывали, где чье, они еще и обобщали на лету: с голубиной точки зрения, Брак и Матисс — это, скорее, «Пикассо», а Сезанн и Ренуар — это, скорее, «Моне».

Представьте пациента, которому сообщили, что ему осталось жить меньше года — и что диагноз основан на выводах, сделанных голодным голубем за гранулу корма.

В эксперименте с рентгеновскими снимками умение голубей обобщать было очень кстати. Один из критериев рака груди — микрокальцификаты на маммограмме, непрозрачные для рентгеновских лучей скопления солей кальция. От того, в какой узор эти скопления складываются, зависит, есть ли опухоль и доброкачественная она или злокачественная. Описать словами отличительные признаки тех или иных узоров тяжело, но голуби, которые словами не оперируют вовсе, похоже, придумывают для себя какие-то собирательные категории, помогающие им делить микрокальцификаты на «хорошие» и «плохие». Другие картинки, на которых голуби хорошо обучались, — цветные микрофотографии биоптатов, то есть кусочков ткани, которые врачи изымают на анализ при подозрении на опухоль.

Авторы сумели довести точность диагноза до 99 процентов, когда из голубей собирали консилиум: оценивалось решение, которое четыре птицы принимают большинством голосов по поводу одной и той же картинки. При этом подавляющая часть ошибок (ложноотрицательных или ложноположительных) тоже не была случайной: за раковую опухоль птицы почти всегда принимали что-нибудь конкретное — например, слой нормальных клеток, упакованных особенно плотно.

Правда ли, что теперь клиники могут посокращать радиологов с их зарплатами банкиров и заменить их обученными голубями? Вряд ли. Но дело не только в качестве анализа. Представьте пациента, которому сообщили, что ему осталось жить меньше года — и что диагноз основан на выводах, сделанных голодным голубем за гранулу корма. (Другое дело, если бы врачи сослались на выводы компьютерной экспертной системы, но в том-то и дело, что пока компьютерные экспертные системы справляются хуже голубей.)

Авторы предлагают более осторожное использование голубиного зрения: например, для подгонки медицинских изображений к тому виду и формату, в котором их легче распознавать людям и компьютерам. Какое увеличение оптимально? Какой уровень контраста, какая степень сжатия картинок? Тратить на это время профессиональных радиологов — слишком дорогое удовольствие, а голуби могут поработать бесплатно. В итоге они, возможно, помогут довести до своего уровня системы компьютерного зрения, на авторитетный вердикт которых врачам ссылаться будет куда проще.

Понравился материал? Помоги сайту!

Подписывайтесь на наши обновления

Еженедельная рассылка COLTA.RU о самом интересном за 7 дней

Лента наших текущих обновлений в Яндекс.Дзен

RSS-поток новостей COLTA.RU

Сегодня на сайте
И-и 35 раз!..Современная музыка
И-и 35 раз!.. 

Видным московским рок-авангардистам «Вежливому отказу» исполняется 35 лет. Григорий Дурново задается вопросом: а рок ли это? Русский рок? Что это вообще такое?

24 сентября 2020262
Видели НочьСовременная музыка
Видели Ночь 

На фоне сплетен о втором локдауне в Екатеринбурге провели Ural Music Night — городской фестиваль, который посетили 170 тысяч зрителей. Денис Бояринов — о том, как на Урале побеждают пандемию

23 сентября 20201162
«Мужчины должны учиться друг у друга, а не у кого-то извне, кто говорил бы, как им следует себя вести»Общество
«Мужчины должны учиться друг у друга, а не у кого-то извне, кто говорил бы, как им следует себя вести» 

Зачем в Швеции организовали проект #guytalk, состоящий из встреч в мужской компании, какую роль в жизни мужчины играет порно и почему мальчики должны уже смело разрешить себе плакать

23 сентября 20201684
СВР: смена имиджаЛитература
СВР: смена имиджа 

Глава из новой книги Андрея Солдатова и Ирины Бороган «Свои среди чужих. Политические эмигранты и Кремль»

22 сентября 20202017
Шаманизм вербатимаКино
Шаманизм вербатима 

Вероника Хлебникова о двух главных фильмах последнего «Кинотавра» — «Пугале» и «Конференции»

21 сентября 20202274
И к тому же это надо сократитьКино
И к тому же это надо сократить 

На «Кинотавре» показали давно ожидаемый байопик критика Сергея Добротворского — «Кто-нибудь видел мою девчонку?» Ангелины Никоновой. О главном разочаровании года рассказывает Вероника Хлебникова

18 сентября 20207070