一个非常聪明的鸟
研究发现鸽子非常善于区分癌细胞和正常乳腺组织-
如果鸽子去医学院和专业病理学或放射学,他们会很擅长区分数字化显微镜载玻片,乳房x光检查的正常和恶性乳腺组织,爱荷华大学的一项新的研究显示(UI)和加州大学(UC),戴维斯。
一些培训和选择性强化食品,鸽子在分类表现以及人类数字化幻灯片和人类乳房x光检查的良性和恶性乳腺组织,研究人员发现。鸽子能概括他们学到的东西,所以当研究人员向他们展示了一组全新的正常和癌变数字化幻灯片,他们正确地识别。其准确性,和人类一样,适度影响图像颜色的存在与否,以及图像压缩的程度。鸽子也学会了正确识别癌症相关微钙化在乳房x光检查,但他们有一个强硬的时间分类可疑群众mammograms-a任务被认为是困难甚至熟练的观察者,作者指出,在杂志上发表《公共科学图书馆•综合》。
“这些结果经过漫长的道路,建立深刻的人类和动物之间的联系亲属,”爱德华·沃瑟曼说,UI的心理和大脑科学教授和这项研究的合作者。“即使遥远的像人,鸽子很善于感知和分类复杂的视觉模式,提出了在病理学和放射学图像,肯定一个任务的性质并没有特别准备的。”
鸽子的成功和困难提供一个窗口医生如何处理视觉线索出现在幻灯片和x射线诊断和疾病风险进行分类。这项工作也表明,鸽子的非凡的能力区分复杂视觉图像可以好好利用训练医学图像观察者,帮助研究人员探索图像质量和颜色的影响,对比度,亮度,对诊断性能和图像压缩工件。
优秀的学习者
尽管一只鸽子的大脑是没有比的一个食指,事实证明,涉及的神经通路,包括基底神经节和cortical-striatal突触,操作方式非常类似于人类大脑在工作。
据沃瑟曼,常见的鸽子(鸽属利维亚)有一个巨大的辨别能力和分类各种对象和图像。
“过去50年的研究表明,鸽子可以区分人脸身份和情感表达,字母表的字母,畸形的药物胶囊,甚至是莫奈的画作与毕加索,”沃瑟曼说。“他们的视觉记忆也同样令人印象深刻的,证明召回超过1800张照片。”
合作始于研究的合著者理查德·利文森在加州大学戴维斯分校学习了沃瑟曼的早期研究鸽子和人的视觉短时记忆能力。Levenson想知道鸽子在病理学上执行的幻灯片。
鸽子特别善于识别乳腺癌幻灯片
在这项研究中,每个鸽子学会区分癌解释:图片和幻灯片使用传统“操作性条件作用,”技术,一只鸟是奖励只有一个正确的选择;不正确的选择没有奖励,促使校正试验。训练和彩色病理幻灯片包括大量的良性和恶性样本常规情况下,加州大学戴维斯分校医学中心。
一些鸟类,例如,首先学会认识良性或恶性样本全彩低倍镜下(4倍),然后发展到中(10倍)和高(20 x)的放大。他们也测试使用单色消除样品颜色和亮度作为潜在的线索,以及样品与不同层次的图像压缩过程常用的减少数字数据集的大小。排除这样一种可能性,即鸟类依靠死记硬背的测试,提出了全新的样品和食品分发不管鸽子是一个正确的选择。确实,鸽子在图像表现几乎一样,他们以前从未被证实,表明,在一个非常狭窄的意义上,学会了病理学。
“鸟类是非常善于区分良性和恶性乳腺癌幻灯片的放大,一个任务可以困扰缺乏经验的观察者,他们通常需要大量的训练来达到掌握,“Levenson说,加州大学戴维斯分校的病理学和实验室医学教授的卫生系统。“鸽子的准确性从第一天训练低倍镜下正确从50%上升到85%正确的13日至15日在天。”
沃瑟曼,鸽子40多年的研究,发现了鸽子特别善于辨别病理学幻灯片。
“鸽子学会区分良性癌幻灯片一样快的这个研究在其他研究中我们对鸽子在我们的实验室,”沃瑟曼说。“事实上,当我们显示一群四个鸟一组未压缩图像,这种方法被称为“flock-sourcing,”该组织的精度水平达到惊人的99%正确,高于通过任何的四个人鸟。”
在乳房x光成像密度对鸽子的挑战
在乳房x光成像研究中,鸟儿被训练来检测图像,没有微钙化物质和歧视的存在恶性肿瘤在乳房群众使用类似的过程。其准确性平均为84%,图像与微钙化物质,他们已经被训练,和72%的小说图像的性能水平与人类的放射科医生和放射科居民被给予相同的案件审查。
然而,鸟类很难评估乳腺癌的恶性潜能在乳房x光成像中查出的质量(没有微钙化物质),一个任务作者承认为“极具挑战性”。Human radiologists achieved an accuracy rate of about 80 percent when viewing images of the relatively subtle masses used in this study. But, the pigeons took many weeks—instead of days that they had needed to master the histopathology tasks—to learn to classify the breast masses in the mammogram training set. More strikingly, after the training phase, when they were finally shown novel, previously unseen images, the birds utterly failed to perform at a level better than chance.
“数据表明,鸟类只是记忆训练集的质量,和从来没有学会如何关键在星状利润率和其他功能的病变与恶性肿瘤,”利文森说。“但是,这个任务反映了困难甚至人类,它表明鸽子可能忠实模仿人类的优点和缺点在看医学图像”。
鸽子和人类代理人吗?
经过多年的教育和培训,医生有时斗争与显微镜载玻片的解释和乳房x光片。Levenson病理学家研究人工智能在生物学和医学图像分析和其他应用程序,相信有相当大的提高空间的过程。
“虽然新技术不断被用来提高图像采集,处理,显示,这些潜在的进步需要使用训练有素的观察员监督质量和可靠性验证,”利文森说。“这是一个困难,费时和昂贵的过程,要求临床医生的招聘对象为这些相对平凡的任务。
“鸽子敏感诊断在医学图像特征表明,它们可以提供可靠的反馈在许多变量的生产、操作、和观看这些诊断至关重要的工具,可以帮助研究人员和工程师继续创新。”
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出版
Levenson RMet al。鸽子(鸽属利维亚),可训练的观察者的病理学和乳腺癌放射学图像。《公共科学图书馆•综合》,2015年11月18日出版。doi: 10.1371 / journal.pone.0141357
