ПсихоДог: нейросеть поможет назначить собаке антидепрессанты
Создан программный комплекс, способный по видео автоматически диагностировать синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) у собак. Это первый объективный метод, который позволяет оценить количественную степень развития СДВГ у животного. На ее основе специалисты могут принимать решение о лечении собаки с помощью антидепрессантов или немедикаментозной терапии. Опрошенные «Известиями» эксперты считают, что разработка принесет практическую пользу, однако последнее слово в диагностике всё же должно оставаться за ветеринаром.
Одна болезнь на двоих
Специалисты СПбГЭТУ «ЛЭТИ» совместно с учеными из Университета Хайфы (Израиль) и Университета Нортумбрии (Ньюкасл, Великобритания) создали первую в мире автоматическую систему диагностики синдрома дефицита внимания и гиперактивности у собак. Модель на основе машинного обучения анализирует поведение четвероногого пациента на видео и оценивает степень выраженности синдрома. Результат диагностики рассчитывается в форме индекса от ноля до единицы.
— Мы придумали новый метод классификации состояний гиперактивности у собак на основе видеоанализа. Теперь модель на основе машинного обучения, используемая в разработанном программном комплексе, может не просто выявлять СДВГ, но и с высокой точностью определять степень его проявления. Это важно для проведения более эффективной терапии заболевания, — говорит руководитель проекта, доцент кафедры автоматики и процессов управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Дмитрий Каплун.
При наличии расстройства, ориентируясь на этот индекс, ветеринар сможет выбрать стратегию лечения собаки — назначить ей антидепрессанты или использовать немедикаментозные средства коррекции.
Синдром дефицита внимания и гиперактивности — распространенное психическое расстройство. У людей развитие СДВГ может быть связанно с отклонениями в поведении, повышенным уровнем агрессии, трудностями в соблюдении социальных норм, а также с когнитивными, речевыми, моторными и эмоциональными нарушениями. От 12 до 34% собак также испытывают симптомы СДВГ, которые выражаются в чрезмерной подвижности, импульсивности, возбудимости и эмоциональности.
По мнению профессиональных ветеринаров, ответственность за возникновение этого нарушения у питомца очень часто лежит на его хозяине.
— Человек сам неосознанно культивирует то или иное поведение своей собаки. Поэтому мы анализируем не поведение животного в отдельности, а семьи, в которой она живет, в целом. В одной семье несколько разных собак могут иметь схожее поведение, потому что копирование поведенческих паттернов хозяина часто играет большую роль, чем генетические предрасположенности, — считает Яна Орлова, преподаватель курса формирования коррекции поведения собак департамента ветеринарной медицины РУДН.
38 собак
В исследовании приняли участие 38 собак — 19 с диагнозом СДВГ, который ранее был поставлен ветеринаром, и 19 здоровых, которых привели в клинику на очередной осмотр. Животных оставляли в комнате, где на потолке была установлена камера, и наблюдали за их поведением. Через некоторое время в комнату помещали игрушечного робота и смотрели, как собака с ним взаимодействует. Так был получен необходимый видеоматериал, который далее анализировался нейронной сетью.
Самой важной и сложной частью исследования было определение параметров, по которым можно поставить собаке диагноз. Возможности нейронной сети позволяют как выбирать основные признаки вручную, так и делать это автоматически. Разработчики совместили оба этих подхода. Сначала они обратились к ветеринарам, специалистам по дрессуре и поведению собак, которые назвали важнейшие, на их взгляд, признаки, характеризующие поведение больного и здорового животного. А затем позволили сети самой определить те из них, которые помогут максимально точно выявить степень СДВГ у собаки. В их число вошли, например, общее расстояние, пройденное собакой по комнате, или средняя скорость ее движения.
Использовавшиеся ранее подходы к диагностике СДВГ были основаны на субъективных оценках людей, которые часто содержат ошибку. Ученым удалось впервые разработать объективный метод. Его точность составила 81%. О надежности метода можно судить по нескольким факторам. Во-первых, с оценками системы в целом согласились специалисты-кинологи и ветеринары, обследовавшие собак. Во-вторых, среднее значение индекса (0,96) в группе животных с СДВГ было значительно выше, чем в группе здоровых животных (0,26). Наконец, по результатам обследования восьми собакам было назначено медикаментозное лечение, которое привело к значительному снижению индекса во время второго визита.
Кому это нужно
— Сильная сторона исследования заключается в том, что для обучения нейросетевой модели в данном случае были собраны уникальные видеозаписи из ветеринарной клиники, на которых фиксировалась активность собак с СДВГ, — говорит Лев Уткин, и.о. директора Института компьютерных наук и технологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. — Более того, на основании опроса различных специалистов, работающих с собаками, был сформирован набор признаков, характерных для поведения собак с СДВГ.
По словам эксперта, даже несмотря на то, что набор данных был очень ограниченным, авторам удалось получить довольно высокую точность классификации, что не так просто для подобных задач. В дальнейшем предлагаемое решение может быть использовано для диагностики других поведенческих отклонений у животных, считает специалист.
«Если нейросеть можно использовать для помощи в постановке диагноза, это нужно развивать и внедрять», — говорится в ответе пресс-службы Российской кинологической федерации на запрос «Известий».
По словам разработчиков системы, технологии, отработанные на собаках, могут в будущем быть использованы для диагностики СДВГ у людей. Синдром дефицита внимания и гиперактивности диагностируется у человека, главным образом у детей и подростков. По разным данным, в мире им страдает от 1 до 12% детей.
— При этом СДВГ относится к группе эмоциональных расстройств и расстройств поведения. Одним из главных маркеров является наличие нарушений именно социальных функций, поэтому проецировать данный синдром на питомцев в существующем виде некорректно. Страдают ли собаки синдромом, схожим с «человеческим» СДВГ, — на данный момент есть очень мало данных, — заявили в пресс-службе.
Подобные сомнения разделяет и заведующий кафедрой общей психологии, руководитель центра биопсихологических исследований Московского института психоанализа и автор курса «Зоопсихология» Иван Хватов.
— Человеческое сознание дает нам уникальную возможность произвольно контролировать свою моторику и психические процессы, в частности, внимание. То есть всё равно заниматься тем делом, которым надо, а не которым хочется. Заболевание СДВГ означает, что такой произвольный контроль у человека осложнен. Но это человек, а у животных нет высших психических функций в классическом понимании, у них в значительной степени отсутствует произвольный контроль поведения, — говорит эксперт.
По его словам, возникает вопрос, что такое СДВГ у собак, ведь высшие психические функции у них отсутствуют.
— Профессионалу нарушения в поведении собаки видны и без подобных систем, — говорит Яна Орлова. — Но такую нейросеть имеет смысл совершенствовать, обучая на всё большем количестве примеров, чтобы повысить ее точность.
Также эту технологию могли бы применять непрофессионалы — с ее помощью хозяин мог бы оценить опасность СДВГ у своего питомца и таким образом выбрать наиболее подходящий для него образ жизни, заключила эксперт.
