Многие исследователи понимают, что мыши и крысы общительны и болтливы. Они целыми днями разговаривают друг с другом, но что они говорят на самом деле? Мало того, что многие вокализации грызунов не могут быть услышаны людьми, но и существующие компьютерные программы для обнаружения этих вокализаций имеют недостатки. Они улавливают другие шумы, медленно анализируют данные и полагаются на негибкие. основанные на правилах алгоритмы обнаружения звонков.
Два молодых ученых из Медицинской школы Вашингтонского университета разработали программу под названием DeepSqueak, которая устраняет этот технологический барьер и способствует широкому внедрению исследований вокализации грызунов.
Эта программа берет звуковой сигнал и преобразует его в изображение или сонограмму. Переформулировав звуковую проблему как визуальную, исследователи смогли воспользоваться преимуществами современных алгоритмов машинного зрения, разработанных для беспилотных автомобилей. DeepSqueak представляет собой первое использование глубоких искусственных нейронных сетей для обнаружения писка.
Программа освещена в недавней статье, опубликованной в журнале Neuropsychopharmacology и представленной на конференции Neurosciences 2018.
«DeepSqueak использует биомиметические алгоритмы, которые учатся изолировать вокализации, получая помеченные примеры вокализации и шума», - сказал соавтор Рассел Маркс. Маркс работает техническим специалистом в лаборатории Ноймайера, которая исследует сложное поведение, связанное со стрессом и зависимостью, и создал программу вместе с Кевином Коффи, специализирующимся на изучении психологических аспектов наркотиков.
Так что же удалось выяснить исследователям?
"Животные имеют богатый репертуар криков, около 20 видов", - сказал Коффи, научный сотрудник лаборатории Ноймайера.
«При злоупотреблении наркотиками вы видите как положительные, так и отрицательные сигналы», - сказал Коффи, объясняя сложную природу зависимости.
Коффи сказал, что грызуны кажутся самыми счастливыми, когда они ожидают вознаграждения, такого как сахар, или играют со своими сверстниками. Интересно, что, по его словам, когда два самца мышей вместе, они издают одни и те же крики снова и снова.
Однако, когда они чувствуют поблизости самку мыши, их вокализация становится более сложной, как будто они поют песню ухаживания. Этот эффект еще более драматичен, когда самец мыши может чувствовать запах, но не видит самку мыши. Это наблюдение предполагает, что у самцов мышей разные песни для разных стадий ухаживания.
Джон Ноймайер, профессор психиатрии и поведенческих наук в Медицинской школе Университета Вашингтона, глава отдела психиатрических нейронаук и заместитель директора Института злоупотребления алкоголем и наркотиками, говорит, что его цель - разработать методы лечения отмены алкоголя. или опиоиды. Он сказал, что DeepSqueak поможет его лаборатории сделать это намного быстрее, и благодарит двух своих молодых исследователей за то, что они сделали то, что еще никому не удавалось - сделать ультразвуковые вокализации удобными, доступными и широко доступными».
«Если ученые смогут лучше понять, как наркотики изменяют активность мозга, вызывая удовольствие или неприятные ощущения, мы сможем разработать более эффективные методы лечения зависимости», - сказал он.