Sistem AI baru mengungkap perilaku lalat buah dengan mudah

Techno Kita Avatar

Posted on :

Lalat buah, yang sering tertangkap sedang merayap di atas pisang yang sudah kecoklatan atau zucchini yang terlalu matang, merupakan serangga yang jelas sangat berbeda dengan manusia. Namun di dalam, mereka sebenarnya memiliki kesamaan 75 persen gen penyebab penyakit dengan manusia. Selama beberapa dekade, genom makhluk kecil ini telah menjadi subjek utama bagi para ilmuwan untuk menyelidiki pertanyaan seputar bagaimana sifat-sifat tertentu diturunkan dari generasi ke generasi. Namun, lalat mungkin sulit dilacak karena ukurannya yang kecil dan sulit dibedakan oleh ilmuwan manusia.

Itulah sebabnya tim peneliti di Universitas Tulane menciptakan perangkat lunak yang disebut Deteksi dan Anotasi Perilaku Lalat Otomatis Berbasis Pembelajaran Mesin, atau MAFDA, yang dijelaskan dalam sebuah artikel di Science Advances pada akhir Juni. Sistem yang dirancang khusus ini menggunakan kamera untuk melacak beberapa lalat buah secara bersamaan, dan dapat mengidentifikasi kapan lalat buah tertentu lapar, lelah, atau bahkan bernyanyi untuk calon pasangannya. Dengan melacak ciri-ciri individu lalat dengan latar belakang genetik yang berbeda-beda, sistem AI dapat melihat persamaan dan perbedaan di antara keduanya.

“Lalat adalah model yang penting dalam biologi. Banyak penemuan mendasar dimulai dari lalat buah—mulai dari dasar genetik kromosom hingga radiasi dan mutasi hingga kekebalan bawaan—dan ini berkaitan dengan kesehatan manusia,” kata penulis koresponden Wu-Min Deng, profesor biokimia dan biologi molekuler di Tulane. “Kami ingin menggunakan sistem ini agar dapat mengidentifikasi dan mengukur perilaku lalat buah.”

Deng dan tim penelitinya tidak hanya mengembangkan sistem pembelajaran mesin yang mengurangi kesalahan manusia dan meningkatkan efisiensi mempelajari Drosophila melanogaster, namun juga mampu mengidentifikasi gen yang disebut gen tanpa hasil, atau Fru.

Gen ini, yang diketahui mengendalikan produksi feromon, ditemukan juga mengendalikan bagaimana lalat mencium feromon dan sinyal kimia lainnya yang dilepaskan oleh lalat buah di sekitarnya yang sedang kawin. Gen tersebut dapat mengendalikan sirkuit perilaku yang sama (ketika diekspresikan secara berlebihan atau kurang) dari organ-organ yang benar-benar terpisah di dalam tubuh, kata Deng.

Sistem MAFDA yang dirancang khusus menggunakan kamera untuk melacak beberapa lalat buah secara bersamaan, dan dapat mengidentifikasi kapan lalat buah tertentu lapar, lelah, atau bahkan bernyanyi untuk calon pasangannya.Sistem MAFDA yang dirancang khusus menggunakan kamera untuk melacak beberapa lalat buah secara bersamaan, dan dapat mengidentifikasi kapan lalat buah tertentu lapar, lelah, atau bahkan bernyanyi untuk calon pasangannya.

“Gen yang tidak membuahkan hasil adalah pengatur utama perilaku saraf saat berpacaran dengan lalat,” kata Deng.

Karena perangkat lunak ini memungkinkan peneliti memvisualisasikan perilaku hewan laboratorium (termasuk tikus dan ikan) dalam ruang dan waktu, Jie Sun, seorang mahasiswa pascasarjana di Fakultas Kedokteran Universitas Tulane dan penulis makalah tersebut, mengatakan bahwa perangkat lunak ini memungkinkan mereka untuk mengkarakterisasi perilaku tersebut. yang normal, dan perilaku yang mungkin berhubungan dengan kondisi penyakit. “Sistem MAFDA juga memungkinkan kita membandingkan berbagai lalat dan perilakunya secara cermat, serta melihatnya pada hewan lain,” kata Sun.

Para ilmuwan bisa mendapatkan inspirasi dari ilmu komputer dan menerapkannya ke bidang lain seperti biologi, kata Saket Navlakha, profesor ilmu komputer di Cold Spring Harbor Laboratory yang tidak terlibat dalam penelitian ini. Sebagian besar kreativitas kita bisa datang dari menyatukan berbagai bidang dan keterampilan.

Mulai dari memantau lompatan, cara berjalan, atau kepakan sayap lalat buah, sistem AI yang inovatif memungkinkan “kita membuat anotasi perilaku sosial dan mendigitalkannya,” kata Wenkan Liu, mahasiswa pascasarjana di Fakultas Kedokteran Universitas Tulane. “Jika kita menggunakan lalat kanker, misalnya, kita dapat mencoba menemukan perbedaan antara peristiwa sosial, interaksi, dan interaksi lalat kanker. [and] perilaku sosial ke perilaku sosial normal.”

Alat pembelajaran mendalam ini juga merupakan contoh kemajuan dalam dua bidang berbeda: ilmu komputer dan biologi. Ketika hewan, manusia, atau lingkungan dipelajari, kita memperoleh algoritma baru, kata Navlakha. “Kami sebenarnya mempelajari ilmu komputer baru dari biologi.”

Sistem ini juga dapat diterapkan pada pemeriksaan obat, dan digunakan untuk mempelajari evolusi atau bio-komputasi di masa depan.

“Ini adalah bidang baru untuk kami pelajari,” kata Deng. “Kami mempelajari hal-hal baru setiap hari.”

Sistem AI baru mengungkap perilaku lalat buah dengan mudah

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *