診斷腫瘤，鴿子也要來(lái)幫忙？
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發(fā)表時(shí)間：2015-11-24 9:02:02
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在小小的“工作室”中，一只鴿子凝視著屏幕上粉紫色調(diào)的染色切片圖像，這些圖像來(lái)自患者病變的乳腺組織。在觸屏的兩邊，分別顯示著黃藍(lán)兩色的選擇按鈕——一邊代表良性，一邊代表惡性，此時(shí)，“鴿子醫(yī)生”要作出它的判斷。
正在觀察病理切片圖像的鴿子。圖片來(lái)自：參考資料1
這樣的一幕看起來(lái)有些荒誕：辨別組織切片本應(yīng)該是訓(xùn)練有素的病理醫(yī)生的工作才對(duì)，鴿子又能懂什么呢？不過(guò)，在最近發(fā)表的一項(xiàng)研究中[1]，科學(xué)家們卻真的一本正經(jīng)地訓(xùn)練鴿子認(rèn)起了腫瘤切片。他們對(duì)鴿子們進(jìn)行了一系列病理切片和醫(yī)學(xué)影像的鑒別訓(xùn)練。一開(kāi)始，鴿子們判斷切片的正確率只有50%（當(dāng)然，這也就是隨便瞎選的命中率），而在經(jīng)過(guò)15天的訓(xùn)練之后，鴿子們的判斷正確率就提升到了85%左右。對(duì)于絲毫沒(méi)有接觸過(guò)病理學(xué)的它們來(lái)說(shuō)，這個(gè)成績(jī)可算是相當(dāng)不錯(cuò)了。
但是，究竟為什么要讓鴿子學(xué)習(xí)如何識(shí)別腫瘤呢？難道在將來(lái)，我們就要看到這些鴿子披上白大褂到醫(yī)院上崗了嗎？不，當(dāng)然不是這樣，鴿子又不懂醫(yī)學(xué)，也沒(méi)法溝通，怎么能真的把診斷這么重要的任務(wù)交給它們呢。不過(guò)，學(xué)會(huì)識(shí)別切片的鴿子，倒是真有它們的應(yīng)用潛能。
目標(biāo)：改進(jìn)技術(shù)
在傳統(tǒng)的病理學(xué)診斷中，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的病理醫(yī)生們會(huì)直接通過(guò)顯微鏡觀察組織細(xì)胞的形態(tài)，并通過(guò)種種跡象判斷病變部位到底出了什么問(wèn)題。而現(xiàn)在，這個(gè)學(xué)科也正在變得越來(lái)越數(shù)字化，很多顯微圖像以數(shù)字文檔的形式儲(chǔ)存和共享，醫(yī)生和病理學(xué)家們也要更多地在屏幕上進(jìn)行觀察了。
病理切片圖像的細(xì)節(jié)十分繁復(fù)，而數(shù)字圖像的處理方式、屏幕的顯示都可能對(duì)它的細(xì)節(jié)展示造成影響，并影響醫(yī)生的判斷，因此對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行評(píng)估和改進(jìn)很有必要。不過(guò)，和很多其他的診斷技術(shù)不同，改進(jìn)病理學(xué)技術(shù)的研究實(shí)行起來(lái)要麻煩得多。這是因?yàn)椋?jīng)驗(yàn)豐富的病理醫(yī)生是這個(gè)領(lǐng)域唯一可靠的標(biāo)準(zhǔn)，靠他們來(lái)對(duì)這些技術(shù)一一進(jìn)行人工評(píng)判會(huì)很花時(shí)間，成本也相當(dāng)高。雖然現(xiàn)在也有一些基于計(jì)算機(jī)的輔助替代品，但它們模擬真人的表現(xiàn)并不那么盡如人意。
研究中使用的一些病理切片圖片，病理圖片中有大量繁復(fù)的細(xì)節(jié)。圖片來(lái)自：參考資料1
因此，研究者們希望找到一些能夠替代病理學(xué)家進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)研究的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，于是，他們就選中了鴿子。
為什么是鴿子？
那么，為什么不是訓(xùn)練別的動(dòng)物，而且鴿子呢？其實(shí)，這個(gè)選擇也很有道理。從此前的研究來(lái)看，鴿子在圖形辨別方面的表現(xiàn)十分出色。它們可以區(qū)分英文字母，檢出膠囊中的殘次品，識(shí)別人臉的特征和表情，甚至還會(huì)區(qū)分莫奈和畢加索的畫(huà)作[2]。不僅如此，鴿子們的圖形記憶也十分了得，它們可以記住并回憶起1800張圖片[3]。
為了訓(xùn)練鴿子，研究者們制作了一個(gè)專(zhuān)門(mén)的迷你“讀片室”，并利用食物訓(xùn)練鴿子啄觸屏上的選擇按鈕作出判斷。他們首先利用144張不同難度的病理圖片對(duì)鴿子進(jìn)行了訓(xùn)練，隨著訓(xùn)練進(jìn)行，鴿子們選擇的正確率逐漸上升到了85%左右。不過(guò)，它們究竟是理解了良性和惡性細(xì)胞的規(guī)律，還是只是單純地記住了圖片本身呢？為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，研究者們又在測(cè)試中加入了一批新的圖片。結(jié)果顯示，鴿子們確實(shí)掌握了分辨組織切片的規(guī)律，面對(duì)第一次看到的新圖片，它們也保持了與老圖片一致的正確率。除了病理圖片，研究者們還成功教會(huì)了鴿子識(shí)別乳房X光檢查的圖像。
85%的正確率離完美還差得很遠(yuǎn)，不過(guò)，這也顯示了鴿子用于病理學(xué)技術(shù)改善的應(yīng)用潛力。與計(jì)算機(jī)模擬相比，鴿子們的視覺(jué)處理系統(tǒng)也與人類(lèi)更相近一些。將來(lái)，在這些“鴿子病理醫(yī)生”的幫助下，真正的病理醫(yī)生們或許就可以用上更加先進(jìn)的圖像處理和顯示技術(shù)了。（編輯：窗敲雨）
文章題圖： shutterstock 友情提供
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