原鸽 准备在操作性调节室内进行乳房X线照片读取。这项于2015年发布的研究结果表明,该物种擅长挑选出可以找出乳腺癌肿块的视觉线索。 照片: 凯瑟琳·甘布尔

编辑’s Note: In “医学之谜,”奥杜邦特色 scientists who’ve turned to birds to solve 古老的健康困境和 回答有关的问题 我们自己的生物学。了解鸵鸟 that 非排毒抗体, Barn Owls 那 切穿 the sensory fray及以下,原鸽 that inspect 乳房X线照片和心脏扫描。  

Training a pigeon to spot signs of cancer would sound like an absurd idea to most people. But to Edward 瓦瑟曼, it sounded like another day at the office.

五十年来,他’我们看到这些鸟在挑战性感知任务方面表现出色。例如,他可以将一只鸽子放在盒子里,向其展示人类面部表情的图片,然后训练它来识别我们的情绪。

Six years ago, 瓦瑟曼, an experimental psychology professor at the University of Iowa, teamed up with two other experts to see if they could also train 原鸽 s to 乳腺癌的迹象 在医学扫描中。

的 project started when pathologist Richard Levenson approached 瓦瑟曼 and radiologist Elizabeth Krupinski with an idea: What if the 鸟类 had a better way of spotting subtle signs of disease than doctors? 的 misdiagnosis rate is high using mammograms—大约五分之一 被认为是误报或存在根本未标记的故障点。另一方面,鸽子可能会提高这些几率,而无需通过(并支付)四年的医学院学费。

结果研究, published in 2015, produced an eye-popping find: In general, the 鸟类 read the X-rays correctly 85 percent of the time. Now 瓦瑟曼 is on the verge of releasing a new paper 那 shows pigeons can have similar success spotting damaged human heart tissue.

这两个实验的设置都很简单。一只手工饲养的鸽子坐在不超过微波炉的金属立方体内。拆除了一堵墙,以便研究人员可以窥视,而另一堵墙则装有一个滚动屏幕,滚动显示医学图像。一个“yes” or “no”田野在屏幕的两侧,让鸟啄出自己的答案:患病或未患病。对于每个正确的提交,设置将分配一个蛋白质包装的食物。

的 flock even spot-checked each other on the same scans. 的 ir combined scores, 瓦瑟曼 says, shows 那 they learned quickly (bootcamp lasted just a few weeks) to deliver technically-accurate results.

当然没有人’s suggesting 那 hospitals rush to build coops in exam rooms. Instead, 瓦瑟曼 wants to use pigeons to pre-screen X-rays—或教导放射科医生和病理学家(他们非常依赖医学成像来评估患者)来了解鸟类批准的线索。

瓦瑟曼’s interest in 原鸽 s goes back to his days studying psychology in the 1970s. He first started doing research on 鸟类 at Indiana University, where pigeons had become a popular test subject after famed psychologist B.F. 斯金纳 used them in a number of studies. 斯金纳 vaunted the pigeon’他教他们完成各种任务后的学习能力和视觉能力  打保龄球  or 引导美国炸弹 towards enemy ships during World War II (a project 那 was eventually abandoned).

斯金纳’Wasserman的作品启发了人们怀疑鸽子是否’可以利用精神力量来检测患病群众。“他们对仅在图片中找到的信息非常敏感,” he says, and don’不必依赖其他环境,例如气味或声音。那’部分是进化的功能,因为该物种’生存依赖于解析掠食者并捡起散落在地面上的食物。但是,要挑选出具有癌变特征的乳腺组织医学图像吗?那’绝对不是鸽子发展起来的事。

当然,人类的天堂’t evolved to do this either. Doctors learn to distinguish bad masses from healthy tissue in medical school, where they get reinforced with grades; pigeons get schooled in 瓦瑟曼’在实验室中,如果他们做出正确的选择,他们将在这里得到食物。

但是,鸽子如何阅读X射线仍不清楚。一种可能的解释是,与人类相比,他们的大脑从图像中提取更多类型的信息’会。瓦瑟曼解释说,像人一样,鸽子至少有两个视觉系统协同工作,其中一个用于颜色,另一个用于形状。为了简化任务,我们可能只选择一种刺激因素进行分析,即使这意味着掌握较少信息可以影响我们的应对措施。为了分析乳房X线照片和其他扫描,“规则可能是您需要同时使用颜色和形状,” 瓦瑟曼 says—通过训练,鸽子可以很快学会使用两者。

这就是说鸽子的能力超越了我们自己。尤其是年轻的医生,可以从鸟类如何决定’s normal and what’放射学研究员克劳迪娅·梅洛-汤姆斯(Claudia Mello-Thoms)表示,他们没有进行扫描:寻找异常时,他们通常将注意力放在错误的地方。经验和培训可以纠正这一点;但是错误没有’它们不一定会消失,它们只会改变。“[年长的医生]查看异常的位置,并最终决定’良性或他们不应做的事情’t worry about,”她说。她今年加入爱荷华大学,希望与瓦瑟曼合作进行更多的鸽子测试。

在教室外面,鸽子可以用作对医学图像进行数字化处理的医院的质量控制。工作人员将经常使用计算机算法来缩小大文件,从而降低扫描的视觉质量。“受过训练的放射科医生’没有时间或倾向坐在电脑屏幕前评估算法是否有效,”瓦瑟曼说。他指出,鸽子可以做些费力的工作,以确保与疾病有关的细节’t lost.

和其他人一样,有些鸽子更擅长阅读X射线。但是无论是鸟,人还是计算机,我们’re all equally naive when it comes to recognizing the inside of a body, 瓦瑟曼 says. 的 difference is, one student will “准时出现在所有实验中,对接工作,对花生也是如此。”

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