Создан программный комплекс, способный по видео автоматически диагностировать синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) у собак.
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», — рассказал 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.
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.
«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. Более того, на основании опроса различных специалистов, работающих с собаками, был сформирован набор признаков, характерных для поведения собак с СДВГ», — сказал Лев Уткин, и.о. директора Института компьютерных наук и технологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
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. Но такую нейросеть имеет смысл совершенствовать, обучая на всё большем количестве примеров, чтобы повысить ее точность», — добавила Яна Орлова
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.