Jemanden "birdbrained" zu nennen ist nicht gerade ein Kompliment. Eine kürzlich durchgeführte Studie zeigt jedoch, dass unsere Vogelfreunde viel klüger sind, als wir ihnen normalerweise zuschreiben - insbesondere Tauben.
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In Labortests wurde Brieftauben beigebracht, einige der subtilen Hinweise auf Röntgenaufnahmen und Objektträgern zu lesen, nach denen Mediziner suchen, um zwischen gesundem und krebsartigem Gewebe zu unterscheiden. Nach etwas mehr als zwei Wochen Training konnten die Tauben in 85 Prozent der Fälle die richtige Diagnose stellen, ein erstaunliches Maß an Genauigkeit, das der Leistung von Humanpathologen in nichts nachsteht.
Obwohl Sie nicht in Kürze einen Termin bei einem Taubenarzt buchen werden, deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Vögel eine Rolle bei der Bewertung neuer medizinischer Bildgebungstechniken und der Entwicklung besserer Anzeigetechniken spielen könnten.
„Tauben sind möglicherweise nicht in der Lage, Gedichte zu schreiben, aber sie hatten Millionen von Jahren Zeit, um die Fähigkeiten zu entwickeln, die sie benötigen, um durch eine sehr komplizierte und gefährliche Welt zu navigieren“, witzelt Studienleiter Richard Levenson, Professor an der Abteilung für Pathologie und Labor Medizin an der University of California, Davis. "So wundert es mich nicht, dass sie Pathologie machen können!"
Evolutionsbedingt entwickelten Vögel ein winziges Gehirn, um das Fliegen zu erleichtern: „Schwere Köpfe heben nicht ab“, sagt Co-Autor Edward Wasserman, Professor für Psychologie und Gehirnwissenschaften an der Universität von Iowa.
Das Taubengehirn würde auf die Spitze eines Zeigefingers passen, aber Wasserman nennt es „ein Wunder der Miniaturisierung“, das mit einer erstaunlichen Menge an visueller Intelligenz gefüllt ist, die in gewisser Hinsicht unserer eigenen überlegen ist. Tauben haben zum Beispiel vier bis fünf Farbrezeptoren im Auge, während wir nur drei haben. Sie scheinen auch eine bessere periphere Sicht zu haben als Menschen, sagt Wasserman.
Darüber hinaus verbringen die Vögel endlose Stunden damit, den Boden nach kleinen Samen und Insekten abzusuchen, sodass sie über eine der feinsten Fähigkeiten der Natur verfügen, komplexe visuelle Muster zu analysieren und Anomalien zu erkennen.
Diese Eigenschaften inspirierten Levenson und sein Team, zu untersuchen, wie gut Tauben bei der Bewertung medizinischer Bilder abschneiden. Sie trainierten 16 Vögel mit digitalisierten Bildern, die aus Mammogrammen und Biopsieobjektträgern entnommen wurden. Die Bilder wurden auf einem Touchscreen angezeigt, der von blauen und gelben Auswahltasten flankiert war. In einem Versuch bedeutete die gelbe Taste „gutartig“ und die blaue Taste „bösartig“. Als die Taube die Taste betätigte, die der richtigen Antwort entsprach, betätigte sie sich wurde mit Pellets belohnt, die an eine Schüssel geliefert wurden.
Einige der Tests umfassten das Auffinden von Mikrokalzifikationen - Kalziumablagerungen, die in bestimmten Konfigurationen auf Brustkrebs hinweisen können - auf den Mammogramm-Objektträgern. Die Herausforderung, diese gemusterten weißen Flecken vor einem komplexen Hintergrund zu erkennen, ähnelt der, die Tauben in ihrer überfüllten Umgebung bereits routinemäßig tun.
Die Vögel lernten durch Versuch und Irrtum ohne verbale oder andere Hinweise, sagt Wasserman. Anfangs wählten sie 50 Prozent der Zeit den richtigen Knopf, was man rein zufällig erwarten würde. Am 15. Tag waren die Probanden der Vogelstudie jedoch zu 85 Prozent in der Lage, zu bestimmen, ob die Gewebeproben normal oder krebsartig waren. Nach 25 Trainingstagen erreichten die Tauben eine fast 90-prozentige Erfolgsquote, berichtet das Team diese Woche in PLOS ONE .
Tauben können diese diagnostische Leistung zum Teil dadurch erbringen, dass sie über beeindruckende visuelle Langzeiterinnerungen verfügen und in der Lage sind, mehr als 1.800 Bilder abzurufen. Das Gedächtnis allein reicht jedoch nicht aus - für diagnostische Tests müssen die Betrachter auch in der Lage sein, auf der Grundlage des Gesehenen zu verallgemeinern, wenn sie mit völlig neuen Bildern konfrontiert werden. Menschen können zum Beispiel Fotografien von verschiedenen Baumarten gezeigt werden, und trotz ihrer unterschiedlichen Formen, Farben und Größen können wir sie immer noch alle als „Bäume“ bezeichnen.
Tauben können auch verallgemeinern. Eine frühere Studie von Wasserman hat gezeigt, dass man ihnen beibringen kann, Fotos in verschiedene Kategorien wie Baby, Flasche, Schuh und Baum zu sortieren. In einer Studie aus dem Jahr 2009 trainierte der Psychologe Shigeru Watanabe von der Keio-Universität in Japan Tauben, um Gemälde von Monet von denen von Picasso zu unterscheiden.
"Die Menschen glauben oft, dass die Evolution der Intelligenz und der höheren kognitiven Fähigkeiten auf einer einzigen Evolutionslinie stattgefunden hat, nämlich bei Säugetieren - insbesondere bei Primaten, Menschenaffen und schließlich beim Menschen", sagt Watanabe. Jüngste Studien zur vergleichenden Wahrnehmung haben jedoch gezeigt, dass sich die Intelligenz entlang vieler verschiedener Zweige des Lebensbaums entwickelt hat, und ein gutes Beispiel ist diese hochentwickelte visuelle Wahrnehmung bei Vögeln.
"Was mich an dieser aktuellen Studie wirklich beeindruckt hat, ist, dass die Tauben trotz ihrer Komplexität gelernt haben, die medizinischen Bilder noch schneller zu unterscheiden als andere Reize, wie Gesichter und physische Objekte", sagt Brett Gibson, Associate Professor für Psychologie an der University of New Hampshire, spezialisiert auf Tierkognition.
Gibson sieht eine Zeit vor, in der Tauben mit Sicherheitsscannern an Flughäfen eingesetzt werden können, um verdächtige Gegenstände zu erkennen oder sogar die Gesichter bekannter Terroristen zu identifizieren. "Es gibt viele Möglichkeiten, wie ihr akutes Sehsystem verwendet werden kann, um Menschen zu helfen", fügt er hinzu.
Levenson stimmt zu, aber er sagt, dass Tauben Pathologen und Radiologen nicht ersetzen werden. Zum einen haben die Vögel in Mammografien, die visuell komplexe Läsionen aufweisen und selbst für menschliche Radiologen äußerst schwer zu lesen sind, keinen Homerun mit bestimmten Arten von Brustmassen gemacht.
Und selbst für die untergeordneten Aufgaben, bei denen die Vögel den menschlichen Fähigkeiten entsprachen, bestünden enorme regulatorische und rechtliche Hürden, wenn sie tatsächlich zur Diagnose herangezogen würden.
"Was würde die FDA über Tauben denken?", Sinniert Levenson. „Ich schaudere, wenn ich nachdenke.“ Stattdessen ist das Studienteam der Ansicht, dass die Vögel geschulte Medizintechniker bei der mühsamen Evaluierung der Produkte neuer Bildgebungssysteme ersetzen können, die ständig weiterentwickelt werden, um die Genauigkeit der Krebsdiagnose zu verbessern.
In der Zwischenzeit bleibt jedoch ein wesentliches Rätsel: Wie machen sie das? „Tauben haben das visuelle und intellektuelle Know-how, um diese Aufgabe zu meistern“, sagt Wasserman. "Aber das heißt nicht, dass die Art und Weise, wie sie es tun, mit der Art und Weise übereinstimmt, wie die Leute es tun."
Tauben können völlig unterschiedliche visuelle Signale verfolgen. Wenn sie also wissen, was genau sie sehen und wie sie diese Informationen auswerten, können Menschen oder sogar Computer bessere Methoden zur Analyse medizinischer Bilder erlernen. Als nächstes möchte Wasserman die Vögel mit fortschrittlichen Kameras testen, mit denen die Bewegungen ihrer Augen verfolgt werden können, und ihre Leistung anhand des neuesten Diagnosetechnologie-Tools, der 3D-Röntgenbilder, untersuchen.
„Wir haben einige äußerst aufregende Möglichkeiten vor uns“, schwärmt der Taubenexperte.
