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# Biologia# Comportamento e Cognição Animal

Usando Tecnologia pra Combater Parasitas em Animais de Criação

Os fazendeiros podem melhorar o monitoramento da saúde do gado com novas tecnologias e métodos de aprendizado de máquina.

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A pecuária, especialmente em comunidades mais pobres, enfrenta vários desafios. Um problema bem significativo é o impacto dos parasitas nos animais, principalmente os Helmintos, que são parasitas parecidos com vermes. Essas infecções podem causar doenças e prejuízos econômicos para os fazendeiros. Infecções por helmintos podem provocar doenças sérias no gado, principalmente em animais jovens, levando a problemas como anemia e crescimento fraco. Por exemplo, um parasita chamado Haemonchus contortus afeta ovelhas e cabras em regiões quentes, produzindo milhares de ovos por dia. Esses ovos viram larvas rápido, e se os animais forem reinfectados, a situação pode piorar rapidamente, causando problemas de saúde e, às vezes, até morte.

O Impacto Econômico

O prejuízo econômico devido às infecções por helmintos em ovelhas e cabras é bem grande. Por exemplo, as perdas no norte da Nigéria e no Quênia chegam a milhões de dólares. Apesar de haver várias formas de controlar essas infecções, como usar medicamentos anti-helmínticos, vacinas e uma boa gestão de pastagem, esses métodos podem ser trabalhosos e caros. Além disso, muitos fazendeiros dependem demais dos medicamentos anti-helmínticos, o que leva a uma situação em que os parasitas se tornam resistentes a esses remédios.

Uma gestão responsável das infecções por helmintos é crucial. Fazendeiros na África Subsaariana veem essas infecções como um problema sério para pequenos ruminantes, mesmo quando outras doenças parecem mais evidentes ou danosas.

Tratamento Direcionado

Uma maneira melhor de lidar com essas infecções é por meio de tratamentos direcionados, que significa avaliar a saúde de cada animal e tratar apenas os que estão com problemas. O sistema FAMACHA ajuda nesse processo avaliando a cor da conjuntiva dos olhos para determinar os níveis de anemia. Esse método é simples e não precisa de equipamentos caros, mas exige treinamento, e não tem treinadores suficientes em regiões mais pobres. Além disso, checar cada animal com frequência pode ser demorado e caro.

Usando Tecnologia para Monitoramento

Uma nova abordagem envolve o uso de pequenos aparelhos chamados biologgers para monitorar o comportamento dos animais sem precisar checá-los o tempo todo. A tecnologia moderna permite que os fazendeiros acompanhem a atividade dos animais e coletem muitos dados sobre os movimentos e comportamentos deles. Estudos mostraram que esses dados podem ajudar a identificar quando o gado está doente. Por exemplo, pesquisadores já usaram sensores para entender as Atividades dos animais, como comer, andar e descansar.

Apesar de métodos anteriores dependerem de resumos simplificados dos dados, pesquisadores descobriram que técnicas de Aprendizado de Máquina podem analisar conjuntos completos de dados para detectar mudanças na saúde com base no comportamento. Esse método busca identificar problemas cedo, usando toda a gama de dados de aceleração coletados dos animais.

O Grupo de Estudo

O estudo foi realizado em uma fazenda de ovelhas em Delmas, na África do Sul, e em um rebanho de cabras em uma fazenda de pesquisa do governo em KwaZulu-Natal, na África do Sul. Transponders de baixo custo com acelerômetros foram colocados nos animais para coletar dados sobre seu comportamento. Cada animal passou por checagens regulares de saúde usando o sistema FAMACHA, e foi dado muito cuidado para monitorar a saúde deles ao longo do tempo.

O estudo tinha como objetivo prever quando a saúde de um animal poderia declinar com base nos dados coletados dos biologgers. O processo envolveu usar técnicas de aprendizado de máquina para analisar os dados de movimento junto com as pontuações do FAMACHA.

Classificando o Status de Saúde

Os pesquisadores focaram em detectar quais animais estavam com problemas de saúde com base nos níveis de atividade na semana anterior à checagem de saúde. Por exemplo, descobriram que conseguiam identificar os animais que ficaram doentes por mais tempo usando técnicas de aprendizado de máquina. Os resultados mostraram que o método era eficaz, com boa precisão em prever o status de saúde com base na atividade.

Para as cabras, as previsões não foram tão fortes, provavelmente devido ao menor número de casos. No entanto, os pesquisadores ainda conseguiram coletar dados e insights úteis.

Resposta ao Tratamento

Como parte dos cuidados regulares, os animais doentes recebem tratamento assim que possível. O estudo observou como esses animais responderam ao tratamento com base em sua atividade nos dias seguintes à medicação. Embora o conjunto de treinamento para essa análise fosse limitado, os pesquisadores conseguiram prever quais animais responderam bem ao tratamento com base no comportamento deles.

Eles encontraram taxas de sucesso variadas, mas, no geral, o sistema mostrou potencial em prever mudanças após o tratamento.

Monitorando Mudanças ao Longo do Tempo

Uma preocupação conhecida como "desvio de conceito" descreve como um modelo pode funcionar pior ao longo do tempo à medida que as condições mudam. Para estudar isso, os pesquisadores coletaram dados de diferentes períodos e analisaram como bem o modelo se adaptou a essas mudanças. Eles conseguiram determinar que mudanças no comportamento dos animais ao longo do tempo não impactaram significativamente as previsões, o que é um sinal positivo para a confiabilidade do modelo.

Importância dos Dados Meteorológicos

Os helmintos prosperam em condições climáticas úmidas. Portanto, os pesquisadores testaram se incluir dados meteorológicos, especificamente a quantidade de chuva, poderia melhorar suas previsões. Eles descobriram que usar os dados de atividade sozinhos era muitas vezes mais eficaz do que confiar apenas nos dados de chuva. Isso sugere que o comportamento dos animais já captura alguns aspectos das mudanças ambientais, tornando a abordagem combinada menos crítica.

Entendendo as Saídas do Classificador

Para entender como o modelo de aprendizado de máquina distingue entre animais saudáveis e doentes, os pesquisadores analisaram a importância de vários comportamentos. Eles descobriram que a atividade noturna era particularmente significativa na previsão de saúde de ovelhas. No entanto, para as cabras, os resultados não foram claros, possivelmente devido ao menor número de amostras.

Conclusão

Os achados mostram que usar biologgers e aprendizado de máquina pode ajudar a prever declínios na saúde de ovelhas e cabras devido a helmintos. Essa abordagem oferece uma maneira para os fazendeiros, especialmente aqueles em comunidades mais pobres, gerenciarem a saúde de forma mais eficaz sem depender apenas de métodos tradicionais.

Focando no comportamento e no monitoramento da saúde, essas tecnologias podem ajudar a melhorar a gestão de gado, apoiando a subsistência dos fazendeiros e o bem-estar animal. O estudo destaca o potencial para futuras soluções que poderiam considerar uma gama mais ampla de dados para aprimorar previsões e melhorar estratégias de gestão de saúde como um todo.

À medida que a pecuária continua a enfrentar os desafios impostos pelos parasitas, a integração de tecnologia e aprendizado de máquina pode desempenhar um papel fundamental no desenvolvimento de práticas sustentáveis, beneficiando significativamente os fazendeiros e seus animais.

Fonte original

Título: Early prediction of declining health in small ruminants with accelerometers and machine learning

Resumo: Assessment of the health status of individual animals is a key step in the timely and targeted treatment of infections, which is critical in the fight against anthelmintic and antimicrobial resistance. The FAMACHA scoring system has been used successfully to detect anaemia caused by infection with the parasitic nematode Haemonchus contortus in small ruminants and is an effective way to identify individuals in need of treatment. However, assessing FAMACHA is labour-intensive and costly as individuals must be manually examined at frequent intervals. Here, we used accelerometers to measure the individual activity of extensively grazing small ruminants (sheep and goats) exposed to natural Haemonchus contortus worm infection in southern Africa over long time scales (13+ months). When combined with machine learning, this activity data can predict poorer health (increases in FAMACHA score), as well as those individuals that respond to treatment, all with precision up to 83%. We demonstrate that these classifiers remain robust over time. Interpretation of trained classifiers reveals that poorer health significantly affects the night-time activity levels in the sheep. Our study thus reveals behavioural patterns across two small ruminant species, which lowcost biologgers can exploit to detect subtle changes in animal health and enable timely and targeted intervention. This has real potential to improve economic outcomes and animal welfare as well as limit the use of anthelmintic drugs and diminish pressures on anthelmintic resistance in both commercial and resource-poor communal farming.

Autores: Andrew W Dowsey, A. X. Montout, R. S. Bhamber, D. S. Lange, D. Z. Ndlovu, E. R. Morgan, C. C. Ioannou, T. H. Terrill, J. A. Van Wyk, T. Burghardt

Última atualização: 2024-05-24 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.08.03.234203

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.08.03.234203.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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