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Como saber se uma mosca da fruta está com fome? Pergunte a um computador.
Embora isso possa parecer uma piada de mau gosto, é a realidade na Universidade de Tulane, onde os pesquisadores desenvolveram uma nova ferramenta de IA que pode dizer se uma mosca da fruta está com fome, sonolenta ou cantando (sim, as moscas da fruta cantam).
Apelidado de MAFDA (Novel Machine-learning-based Automatic Fly-behavioral Detection and Annotation), o sistema usa câmeras e um software recém-desenvolvido para rastrear e identificar comportamentos interativos complexos de moscas individuais dentro de um grupo maior. Isso permite que os pesquisadores comparem e contrastem os comportamentos das moscas-das-frutas com diferentes origens genéticas.
Por mais de um século, os cientistas usaram o genoma simples e o curto tempo de vida das moscas-das-frutas para decodificar os mistérios da herança e imunidade em humanos com estudos de Drosophila melanogaster conquistando seis prêmios Nobel. As moscas-das-frutas e os humanos compartilham 60% do mesmo DNA.
Algoritmos anteriores eram menos precisos no rastreamento de moscas individuais dentro de um grupo, mas o sistema MAFDA facilita o estudo dos minúsculos insetos alados.
“As moscas da fruta são como pioneiras na descoberta de coisas novas, desde a teoria cromossômica da herança até a imunidade inata”, disse o autor correspondente Wu-Min Deng, PhD., professor de bioquímica e biologia molecular e do Gerald & Flora Jo Mansfield Piltz. Professor de Pesquisa do Câncer na Tulane School of Medicine. “Ser capaz de quantificar o comportamento das moscas é realmente um passo à frente nos estudos de comportamento.”
Wenkan Liu, estudante de pós-graduação da Faculdade de Medicina que desenvolveu o sistema MAFDA, disse que a importância da plataforma é “inegável”.
“Ele acelera a pesquisa, minimiza o erro humano e fornece informações complexas sobre a genética do comportamento”, disse Liu. “Esta ferramenta é potencialmente fundamental, pois aumenta a reprodutibilidade e abre caminho para novas explorações na análise comportamental em larga escala”.
O MAFDA foi desenvolvido como parte de um estudo recente, que descobriu que o gene que faz com que as moscas percebam os feromônios é o mesmo gene que controla a produção de feromônios. Essas descobertas, publicadas em Avanços da ciênciadesafiam a visão do status quo de que genes separados controlam a produção e a percepção de feromônios e têm amplas aplicações nos campos da evolução comportamental humana, metabolismo e dimorfismo sexual.
No futuro, os pesquisadores esperam ver o MAFDA usado em uma variedade de aplicações. Jie Sun, principal autor e pós-doutorando da Escola de Medicina de Tulane, disse que o MAFDA poderia eventualmente ser usado para estudar outros insetos, bem como camundongos e peixes, e o sistema pode ser útil no estudo dos efeitos de drogas.
“Quanto mais informações dermos à máquina, melhor ela identificará corretamente diferentes comportamentos, desde o namoro até a alimentação e assim por diante”, disse Sun. “Esta é uma ferramenta muito importante e significativa.”
O MAFDA já está em uso em outros projetos de pesquisa em Tulane, e os pesquisadores estão trabalhando para empacotar o sistema para que possa ser usado por mais cientistas em Tulane e em todo o mundo.
“Esse é o objetivo”, disse Deng. “A ideia original era ser capaz de identificar o estado de saúde das moscas. Isso pode ser pedir muito agora, mas esperamos que isso seja mais amplamente utilizado pela comunidade e esperamos que no futuro possamos ir nessa direção.”
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