içinde ,

Hastalıkları koku sayesinde algılayan bir cihaz, köpeklerin koku algılama yeteneğiyle yarışabilir mi?

Hastalıkları koku sayesinde algılayan bir cihaz, köpeklerin koku algılama yeteneğiyle yarışabilir mi?

Köpek

Çok sayıda çalışma, eğitimli köpeklerin akciğer, meme, yumurtalık, mesane ve prostat kanserleri ve muhtemelen COVİD-19 dahil olmak üzere birçok hastalık türünü sadece koku yoluyla tespit edebildiğini göstermiştir. Bazı durumlarda, örneğin prostat kanseri ile ilgili olarak, köpekler hastaların idrar örneklerini koklayarak hastalığı tespit etmede yüzde 99 başarı oranına sahip. Ancak bu tür köpekleri eğitmek zaman alır ve kullanılabilirliği ve zamanı sınırlıdır.

Bilim insanları, köpek burnunun ve beyninin şaşırtıcı koku alma yeteneklerini kompakt bir cihazda otomatikleştirmenin yollarını arıyorlardı. Şimdi, MIT ve diğer kurumlardaki araştırmacılardan oluşan bir ekip, bir hava örneğinin kimyasal ve mikrobiyal içeriğini bir köpeğin burnundan daha fazla hassasiyetle tespit edebilen bir sistem geliştirdiklerini öne sürmekteler. Bunu, hastalık taşıyan örneklerin ayırt edici özelliklerini tanımlayabilen bir makine öğrenme süreci ile birleştirdiler.

Araştırmacıların söylediklerine göre bir gün cep telefonuna sığacak kadar küçük, otomatik koku algılama sisteminin gelişmesine yarayacak olan bu bulgularla ilgili Tıbbi Tespit Köpekleri Uzmanı Clare Guest ,Araştırmacı Bilim İnsanı MIT çalışanı Andreas Mershin, Johns Hopkins Üniversitesi, Prostat kanseri Vakfı ve diğer birçok üniversite ve organizasyonda çalışan 18 kişi tarafından yapılan bir makale bugün  PLoS ONE adlı bir dergide yayınlanacak.

Mershin,” köpekler, 15 yıla yakın bir süredir, denediğimiz her şey için en erken, en doğru hastalık dedektörleri olarak gösterildi. Ayrıca şimdiye kadar, köpekler tarafından diğer teknolojilerden daha önce birçok farklı kanser türü tespit edildi ve kontrollü testlerdeki performansları, bazı durumlarda en iyi mevcut laboratuvar testlerinin performansını aşmış bulunmakta.” diyor. Dahası, köpekler şimdiye kadar insan araştırmacılarından kaçan bağlantıları yakaladılar: bir tür kanserli hastalardan gelen örneklere cevap vermek için eğitildiklerinde, bazı köpekler daha sonra diğer bazı kanser türlerini tanımladılar—örnekler arasındaki benzerlikler insanlar tarafından fark edilmemişti.

Köpek Koku Alma Deneyi
Köpek Koku Alma Deneyi

Mershin, bu köpeklerin “aynı biyomoleküler imzaya sahip olmayan, koku bakımından hiçbir şekilde farklılığı olmayan kanserleri” tanımlayabileceğini söylüyor. Gaz kromatografisi kütle spektrometresi (GCMS) ve mikrobiyal profilleme de dahil olmak üzere güçlü analitik araçlar kullanarak, “örneğin, cilt kanseri ve mesane kanseri, meme kanseri ve akciğer kanseri örneklerini analiz ederseniz, köpeğin tespit edebileceği ortak hiçbir şeyleri yoktur.Yine de köpek, diğerlerini tanımlayabilmek için bir tür kanserden bir şekilde genelleştirebilir.”

Son birkaç yıldır Mershin ve takımı, veri akışı gerçek zamanlı olarak tipik bir akıllı telefon gibi işleyebilen,sensör olarak işlev gören, memeli koku reseptörlerinin sabitlendiği minyatür bir dedektör sistemi geliştirdiklerini ve iyileştirmeye devam ettiklerini söylüyorlar. Kameraların artık telefonlarda her yerde olduğu gibi, her telefonun yerleşik bir koku dedektörüne sahip olacağı bir gün öngörüyor. Makine öğrenimi yoluyla geliştirilen gelişmiş algoritmalarla donatılmış bu tür dedektörler, tipik tarama rejimlerinden çok daha erken hastalık belirtilerini potansiyel olarak yakalayabilir ve hatta duman veya gaz sızıntısı konusunda uyarabilir.

En son testlerde, ekip, Birleşik Krallık’taki tıbbi algılama köpekleri ve Minyatür algılama sistemi tarafından eğitilmiş ve işlenmiş köpekleri kullanarak, doğrulanmış prostat kanseri vakalarından ve hastalıktan arındırılmış olduğu bilinen kontrollerden 50 idrar örneğini test etti. Daha sonra, sensör tabanlı sistemin hastalığı tanımlamasına yardımcı olabilecek örnekler arasındaki benzerlikleri ve farklılıkları ortaya çıkarmak için bir makine Öğrenme Programı uyguladılar. Aynı örnekleri test ederken, yapay sistem köpeklerin başarı oranlarını eşleştirebildi ve her iki yöntem de yüzde 70’den fazla başarı oranına sahip.

Mershin, minyatür algılama sisteminin, DARPA tarafından zorunlu kılınan kontrollü testlerle teyit edildiği gibi, farklı moleküllerin küçük izlerini tespit edebilmesi ve tanımlayabilmesi açısından bir köpeğin burnundan 200 kat daha hassas olduğunu söylüyor. Ancak bu molekülleri yorumlamak açısından yüzde 100 daha başarısız olduğu aşikar. İşte bu noktada, köpeklerin kokusundan farklılıklarını algılayabildiği ancak insanların kimyasal analizle belirleyemediği durumlarda makine öğrenmesi devreye giriyor.

Hastalıkları Koku İle Tespit Eden Cihaz
Hastalıkları Koku İle Tespit Eden Cihaz

Mershin, “köpekler herhangi bir kimya bilmiyor.Kafalarında görünen moleküllerin bir listesini görmüyorlar. Bir fincan kahve kokladığınızda, isimlerin ve konsantrasyonların bir listesini görmezsiniz, entegre bir his hissedersiniz. Bu yüzden köpeklerin koku karakteri bir miktar benzerlik göstermekte.” diyor. Havadaki molekülleri tespit etmek ve analiz etmek için fiziksel aparat birkaç yıldır geliştirilmekte olsa da, büyük ölçüde boyutunu azaltmaya odaklanırken, şimdiye kadar analiz eksikti. ”Sensörlerin, köpeklerin algılama sınırı açısından yapabileceklerinden daha iyi olduğunu biliyorduk, ancak daha önce göstermediğimiz şey, köpekleri taklit etmek için yapay bir zeka eğitebilmemiz ve şimdi bunu yapabileceğimizi gösterdik. Bir köpeğin yaptığı şeyin bir dereceye kadar çoğaltılabileceğini gösterdik.” diyor.

Araştırmacılar, bu başarının, teknolojiyi klinik kullanıma uygun bir seviyeye geliştirmek için daha fazla araştırma için sağlam bir çerçeve sağladığını söylüyor. Mershin, hastalığın önemli göstergelerini daha ayrıntılı olarak belirlemek için çok daha büyük bir örnek setini, belki de 5.000’e yakın bir miktarda, test edebilmeyi umuyor. Ancak bu tür testler ucuz değil: klinik olarak test edilmiş ve sertifikalı hastalık taşıyan ve hastalıksız idrar örnekleri numune başına yaklaşık 1.000 $ ‘ a mal oluyor, toplanıyor, belgeleniyor, gönderiliyor ve analiz ediliyor.

Bu araştırmaya nasıl dahil olduğuna vurgu yapan Mershin, bir köpeğin mesane kanseri tespiti çalışmasında kontrol grubunun bir üyesini hastalık için pozitif olarak yanlış tanımladığını düşündüklerini,hastane testlerine dayanarak o kişinin hastalıksız olduğunu bildiklerini söyledi. Ancak hasta, daha fazla test yapmayı tercih etti ve birkaç ay sonra hastalığın çok erken bir aşamasında olduğu açığa çıktı. Mershin, “bu sadece bir vaka olsa da, beni gerçekten etkilediğini itiraf etmeliyim” diyor.

Berra Nur ACAY


Bunlar da ilginizi çekebilir

Yeni “Yeşil Teknoloji” Havadan Elektrik Üretiyor

Microsoft Ölülerle Konuşmanızı Sağlayabilecek Sohbet Robot’unun Patentini Aldı

İlişkinizin Duygusal Sağlığını Test Etmenin 4 Yolu!

Çiçek fosili

Çalışma: Dinozorlar Dönemi veya Daha Erken Dönemlerde Ortaya Çıkan İlk Çiçekli Bitkiler

Edvard Munch

Edvard Munch Kimdir? Hayatı ve Eserleri