Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В рамках первого года проведен подбор и апробация методов и тестовых проб для выявления маркеров проблемного поведения собак с применением поведенческих, физиологических показателей, и технологии искусственного интеллекта. Объектом исследования стало поведение собак-компаньонов, обусловленное повышенным уровнем тревожности. Новизна заключается в разработке комплексного метода, позволяющего на основе измеримых метрик поведенческих и физиологических показателей с использованием нейронных сетей дифференцировать собак на спокойных, тревожных и возбудимых. Подобное исследование в Российской Федерации проводится впервые. Исследование проводилось на полигоне на основе модифицированной парадигмы «Открытое поле». Разработан чек-лист для визуального анализа двумя наблюдателями мелких поведенческих признаков (более 40). Признаки фиксировались как значимые в случае их повторяемости в рамках пробы не менее 3 раз. Обследование включало опросный тест для владельцев CBARQ и пробы на полигоне: знакомство, взаимодействие с владельцем и незнакомцем, одиночество, реакции на громкий и тихий звук, регистрация ЭКГ, реакция на тепловизор. Производилась видеозапись двигательной активности, фиксация термограмм морды в 4 проекциях (портретный кадр, оба глаза, носовое зеркало, 3 повтора) с применением ручного тепловизора. Для точного анализа движений добавлен портативный акселерометр. Обследовано 34 собаки в возрасте 1-10 лет, вес от 3 до 35 кг, обоего пола, разных пород, некастрированные. На основании расчета медианного значения по шкале «Страх и Тревожность» CBARQ собаки, получившие низкие баллы, классифицированы как спокойные, высокие – тревожные. Для тревожных собак также показаны высокие значения баллов по шкалам «Агрессия» и «Возбудимость». С учетом расстояния между владельцем и собакой («владелец-собака») (на основании видеозаписи при контакте с владельцем) и баллов по шкале «Страх и Тревожность» CBARQ группа тревожных собак была разделена на тревожных (нахождение рядом, с физическим контактом) и возбудимых (расстояние от 50 до 100 см). На основе анализа чек-листов показано, что новая ситуация и обстановка приводили к проявлению одышки, частых морганий и вокализаций. Пробы, связанные с контактом с человеком, сопровождались увеличением количества признаков у тревожных и возбудимых собак. Это предполагает его влияние как проявляющего фактора проблемного поведения. В группе тревожных собак наблюдались дрожь, затаивание, пристальный взгляд, облизывание носа и губ, высовывание языка, поднятие лапы. Тревожные собаки характеризовались разнообразием паттернов, спокойные – стабильностью реакций. При оценке температуры внутреннего угла глаза и носового зеркала высокие значения показаны для тревожных и возбудимых собак в сравнении со спокойными. Это соотносится с учащением моргания и облизывания носа. Поскольку термограммы косвенно отражают усиление микрокапиллярного кровотока для облегчения быстрых движений глаз и принюхивания, эти показатели могут использоваться как маркер уровня возбудимости. При анализе ЭКГ слабые корреляции показателей ВСР у спокойных собак отражает снижение активирующих влияний симпатической ВНС и низкий уровень возбудимости в ситуации пробы. Высокие значения коэффициента корреляции показателей ВСР для тревожных собак, положительная корреляция показателей активации симпатической ВНС и отрицательная – парасимпатической - может являться следствием повышенной возбудимости. При разметке данных для обучения нейронной сети объекты класса «собака» помещались в прямоугольные баундбоксы на кадрах или видеопотоке. Из размеченных кадров сформирован датасет для обучения модели глубокого обучения YOLOv8. Набор данных разделен на тренировочную (2378 изображений), валидационную и тестовую (по 100 изображений) части. Средняя точность модели составила 92.3% при пороге уверенности 0.5. Показатель точности достиг значения 89.7%, а полнота составила 91.2%. Рассчитанная средняя скорость была выше у возбудимых и тревожных собак; расстояние между точками концентрации активности («горячими точками») максимально для возбудимых собак, и минимально – для тревожных. Это согласуется с расстоянием «владелец-собака». Расчет на основе акселерометрии частоты переключений показал высокие значения для тревожных собак; проба «Владелец» позволяет отделить тревожных собак от спокойных и возбудимых, а проба «Одиночество» - возбудимых от спокойных. Визуализация координат положения собаки, ее скорости и траектории позволила выделить медленные перемещения (снижение активности), средние (исследовательское поведение), и быстрые (рост возбудимости). Высокий % быстрых перемещений показан для возбудимых собак. Траектория движения оценивалась визуально в сопоставлении с охватом полигона и расстоянием «владелец-собака». Для тревожных собак показаны короткие траектории с концентрацией в области нахождения человека, для спокойных и возбудимых - - длинные траектории с широким охватом полигона. Группы спокойных и возбудимых собак отличаются устойчивостью паттерна активности и большим количеством «горячих точек»; группа тревожных - малым количеством «горячих точек» и их лабильностью. Отобраны маркеры для дифференцировки: расстояние «владелец-собака», расстояние между точками концентрации активности, длина траектории и средняя скорость движения, частота переключений, значения баллов по шкалам «Агрессия», «Страх и Тревожность», «Возбудимость», частота фиксируемости одышки, частых морганий, вокализаций, облизывания носа, дрожи, температура внутреннего угла глаза и носового зеркала, скоррелированность показателей ВСР. Эти показатели легли в основу предварительной этограммы проблемного поведения. Общими для тревожных и возбудимых собак стали высокая скорость движения, одышка, вокализации, частые моргания, дрожь, облизывание носа, высокие баллы по шкале «Возбудимость». Для тревожных собак маркерами стали малое расстояние между «горячими точками», малое расстояние «владелец-собака», короткие траектории, высокая частота переключений, лабильность паттерна активности, высокие баллы шкал «Страх и Тревожность» и «Агрессия». Для возбудимых собак маркерами стали устойчивость паттерна, высокие скорость движения и % быстрых перемещений, длинные траектории и большое расстояние между «горячими точками». Спокойные собаки характеризовались низкими значениями метрик, устойчивым паттерном и средним по выборке расстоянием между «горячими точками», а также между владельцами и собаками. В первый год исследования подготовлены 4 рукописи статей (2 опубликованы в журналах, индексируемых в Scopus, 2 приняты в печать), зарегистрировано 2 РИД. Результаты исследования представлены на 4 международных и 1 всероссийской конференциях. Заявленные в рамках первого этапа проекта исследования выполнены в полном объеме. Промо-ролик проекта: https://disk.yandex.ru/i/o6jn-Qz4ky9WUA