Искусственный интеллект для оценки уровня стресса у выращиваемых рыб в Амазонии

от

В Бразилии группа учёных из Университета штата Сан-Паулу (UNESP) в Жаботикабале совместно с Бразильской корпорацией сельскохозяйственных исследований (EMBRAPA) разработала инструмент на основе искусственного интеллекта (ИИ) для оценки уровня стресса у тамбаки (Colossoma macropomum) — наиболее широко культивируемого вида рыб в Бразилии. Исследование [опубликовано](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0044848625007343) в журнале Aquaculture.

Результаты могут повлиять на благополучие животных и отбор особей, более устойчивых к условиям выращивания. Тамбаки — вид из Амазонии, который в основном разводят в северных штатах. Бразилия — крупнейший в мире производитель этого вида, в 2022 году было поставлено 110 000 тонн.

Как работает инструмент

Профессор Диого Хашимото из Центра аквакультуры UNESP (CAUNESP), координировавший исследование, объясняет: «Сначала мы обнаружили, что в стрессовых условиях, то есть в более замкнутой среде, чем обычно, рыба темнеет. Затем мы увидели, что добавление гормона, связанного со стрессом, также изменяет окраску чешуи. Поэтому мы обучили программное обеспечение на более чем 3000 изображениях, чтобы определить порог стресса, который мог бы помочь рыбоводам и программам генетического отбора, поскольку мы увидели, что это наследуемый признак».

Селма Лемос, докторант учреждения, — первый автор исследования.

Для разработки инструмента исследователи сфотографировали 3780 тамбаки из двух популяций: одной из CAUNESP (1280 особей) и другой из EMBRAPA Fisheries and Aquaculture в Палмасе, в штате Токантинс (2500 особей), при сотрудничестве с командой, координируемой исследователем Люцианой Шиоцуки.

Далее на каждой фотографии нижняя половина тела была выделена для оценки программным обеспечением. Контраст между окраской верхней и нижней частей тела у рыб — обычное явление, вероятно, это результат естественного отбора, который привёл к своего рода маскировке. Это явление, известное как контртонировка, можно наблюдать у акул, например, у которых брюхо светлее спины.

Исследователи обучили модель глубокого обучения определять порог на основе соотношения чёрных и белых пикселей на изображении, чтобы указать степень стресса у тамбаки.

Поскольку экземпляры из Токантинса были отмечены в соответствии с их происхождением, они смогли определить, насколько этот признак может передаваться по наследству.

«Мы считаем, что устойчивость к стрессу является умеренно или высоко наследуемым признаком. Это отражается на приросте веса и устойчивости к болезням, открывая путь для поколений с улучшением благополучия в условиях выращивания», — говорит Хашимото.

Выводы исследования

Несколько видов рыб демонстрируют изменение окраски при стрессе, но этот признак ещё не был доказан у тамбаки. У видов, которые становятся темнее при стрессе, таких как тилапия (Oreochromis niloticus), гормон, связанный со стрессом, способствует расширению меланофоров — клеток, которые невооружённым глазом выглядят как небольшие чёрные пятна.

Чтобы продемонстрировать этот эффект у тамбаки, исследователи собрали чешую у шести особей популяции Жаботикабаля и погрузили её в два раствора. Один раствор содержал нейтральное вещество и α-MSH (версия меланоцитстимулирующего гормона), а другой — только нейтральное вещество. Через 30 минут исследователи обнаружили, что чешуя, погружённая в гормональный раствор, была темнее, с расширенными меланоцитами.

В другом эксперименте шесть тамбаки были изъяты из обычных резервуаров для разведения площадью 200 квадратных метров. Их сфотографировали, а затем разделили на три гораздо меньших круглых резервуара. Каждый резервуар имел ёмкость 2000 литров и размеры 85 сантиметров в высоту и 1,66 метра в диаметре. Через десять дней рыбу сфотографировали снова, обнаружив разницу в окраске, которая подтвердила, что вид становится темнее при стрессе.

«Инструмент искусственного интеллекта может быть использован для мониторинга стресса выращиваемых рыб в то время, когда благополучие животных становится всё более востребованным. Просто оценивая фотографии животных, можно было бы получить это измерение и при необходимости улучшить практику, например, уменьшить количество особей в резервуаре», — говорит исследователь.

Предоставлено FAPESP.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте