Вихревая болезнь, миксозомоз, вызывается Myxobolus cerebralis, микроскопическим паразитом рыб, таких как форель, лосось и сиг. Простейший паразит со сложным жизненным циклом с участием дождевых червей поражает хрящи и вызывает аномальное плавание («вертеж»), искривление позвоночника, темную пигментацию хвоста, истощение и гибель. Эффективное управление заболеваниями, передающимися через воду, требует раннего выявления патогенов, но крайне редко проводятся превентивные анализы на наличие/отсутствие заболевания.
В результате исследования, проведенного ученым из Университета Калгари, была разработана система раннего обнаружения патогенов, передающихся через реки, на основе искусственного интеллекта.
Исследование, опубликованное в журнале Methods in Ecology and Evolution, началось в 2018 году с использованием данных Министерства окружающей среды и парков Альберты после того, как несколько озер и рек были заражены «вихревой болезнью», названной так из-за кругового движения зараженных рыб.
Молодые рыбы особенно уязвимы для вихревой болезни, смертность достигает 90%. Это заболевание представляет угрозу для рыбных популяций и рыболовства, с потенциальными экономическими потерями из-за пагубного воздействия на любительское рыболовство и аквакультуру.
Впервые зарегистрированная в Соединенных Штатах в 1950-х годах, вихревая болезнь теперь широко распространена в западных и северо-восточных штатах. В августе 2016 года наличие заболевания было впервые подтверждено в Канаде у рыб из озера Джонсон в национальном парке Банф и бассейна реки Боу в Альберте. В апреле 2017 года Канадское агентство по инспекции продуктов питания объявило, что водосборные бассейны рек Боу и Олдман заражены вихревой болезнью, а остальная часть Альберты была обозначена как буферная зона
«Наша работа помогает предсказать наличие или отсутствие заболевания», — говорит ведущий автор исследования, доктор Пурия Рамази, доцент кафедр биологических наук и математики и статистики факультета естественных наук. В исследовании также принимали участие эксперты из Индийского технологического института в Харагпуре, Технологического университета Исфахана в Иране, Университета Альберты и Университета Виктории.
В исследовании использовалась модель искусственного интеллекта — скрытые марковские модели — для работы с подробными данными о переменных, которые легко доступны в водной среде, таких как температура воздуха. Расширенная модель предсказала распространение патогенов в реке Олдман на юге Альберты.
«Удивительно, что, в отличие от большинства систем искусственного интеллекта, которым требуется множество подтвержденных примеров, эта модель показала хорошие результаты, даже когда обучалась всего на одном подтвержденном случае вихревой болезни. Она извлекла дополнительные подсказки из измерений окружающей среды в других образцах, чтобы определить вероятные места заражения», — объясняет Рамази.
Рамази говорит, что эта модель также может служить источником ранних предупреждающих сигналов о других возникающих заболеваниях в реках, таких как холера или сальмонелла, о появлении инвазивных организмов, например, инвазивных пресноводных моллюсков зебровые мидии (речная дрейссена).
Источник: University of Calgary. Автор: Колетт Дервориз.