Первый в мире эксперимент по измерению частоты сердечных сокращений шимпанзе с помощью цифровой камеры может помочь обуздать сердечно-сосудистые заболевания у человекообразных обезьян в неволе и дать ценную информацию о том, как их мозг развивается с раннего возраста.

Используя бесконтактную технику для извлечения сердечных сигналов от шимпанзе, снимая тонкие движения их лица или грудной клетки и отслеживая их эмоциональную реакцию на различные стимулы, группа исследователей во главе с Университетом Южной Австралии (UniSA) сделала несколько поразительных открытий. Исследование опубликовано в журнале Behavior Research Methods.

Шимпанзе — наши ближайшие живые родственники — демонстрируют аналогичную реакцию на человеческих младенцев, когда они испытывают страх, волнение или радость, вызывая увеличение или уменьшение частоты сердечных сокращений.

Их реакция на видео с природными сценами такая же, как и у людей, расслабляя их и значительно снижая частоту сердечных сокращений, несмотря на то, что они не знакомы с окружающей средой.

Наблюдая за частотой сердечных сокращений на расстоянии, исследователи уверены, что они могут точно определить ранние признаки сердечных заболеваний у шимпанзе — одну из основных причин смертности у человекообразных обезьян в неволе — и пометить этих находящихся под угрозой исчезновения животных для лечения.

Семь шимпанзе были сняты в неволе с небольшого расстояния в Исследовательском центре приматов Вольфганга Келера в Лейпциге, Германия. Инженеры UniSA отправили отснятый материал и использовали искусственный интеллект для определения частоты сердечных сокращений.

Инженер по дистанционному зондированию UniSA профессор Джаван Чал говорит, что это первый случай, когда частота сердечных сокращений шимпанзе была записана цифровой камерой, извлекая сердечные сигналы из оттенков их лица с помощью алгоритмов обработки изображений.

Предыдущие исследования либо основывались на датчиках, прикрепленных к телу шимпанзе, требуя, чтобы приматы в неволе были обучены их переносить, либо обеспечивали анестезию животного перед проведением основных проверок здоровья.

Исследователи не только записывали частоту сердечных сокращений шимпанзе с помощью новой технологии, но и сравнивали, как изменялась частота сердечных сокращений обезьян, когда им показывали видео агрессивного поведения между шимпанзе из разных групп, сцены еды шимпанзе и видео о природе.

Ведущий автор, аспирант UniSA Дани Ванг, говорит, что частота сердечных сокращений обезьян увеличивается при просмотре видеозаписей борьбы и кормления шимпанзе и замедляется при просмотре сцен природы.

«Изменения частоты сердечных сокращений могут быть связаны с эмоциональными реакциями, умственными усилиями, вниманием и концентрацией», — говорит Дани. «Младенцы проявляют эмоциональные реакции на ранних стадиях развития, что можно наблюдать по физиологическим изменениям, которые помогают им адаптироваться и интегрироваться в окружающую среду. Мы наблюдали то же самое у шимпанзе, за которыми мы наблюдали.

«Их реакция на просмотр природных сцен может быть врожденной физиологической реакцией на мир природы. Мы знаем, что когда люди проводят время на природе или видят связанные с природой стимулы, это оказывает успокаивающее действие. Похоже, что природа оказывает такое же влияние на шимпанзе, и это может быть глубоко укоренено в нашей эволюционной истории».

Поскольку ДНК приматов похожа на человеческую, мониторинг их физиологических изменений может предоставить жизненно важную информацию о развитии их мышления, внимания, языка, обучения, памяти и восприятия.

Профессор Чал говорит, что, как и в случае с человеческими младенцами, измерения частоты сердечных сокращений могут быть использованы для проверки памяти распознавания и, следовательно, помогают выявить психические процессы в различных контекстах.

«Это не только дополнит существующие усилия по пониманию эволюции познания, но также позволит нам тестировать популяции, которые в противном случае не участвуют в когнитивных задачах, такие как очень молодые или необученные приматы».

Сердечно-сосудистые заболевания очень распространены у человекообразных обезьян в неволе, как правило, из-за возрастных изменений, утолщения сердечных мышц и снижения эластичности. Наблюдая за своим сердцем, исследователи считают, что они смогут обнаружить аномальные сердечные ритмы и потенциальные признаки сердечных заболеваний раньше.

«Наша бесконтактная техника открывает новые пути для изучения эмоциональных и когнитивных состояний приматов, а также может значительно улучшить управление здоровьем широкого круга видов животных», — говорит профессор Чал.

Дополнительная информация: Дани Ван и др., Оценка сердечных сигналов шимпанзе с помощью цифровой камеры: проверка и применение нового неинвазивного метода исследования приматов, Методы исследования поведения (2023). DOI: 10.3758/s13428-023-02136-y