Entschlüsselung von Schweine-Emotionen mit einem maschinellen Lernalgorithmus

Wir können jetzt die Emotionen von Schweinen entschlüsseln. Unter Verwendung von Tausenden von akustischen Aufzeichnungen, die während des gesamten Lebens von Schweinen gesammelt wurden, von ihrer Geburt bis zu ihrem Tod, ist ein internationales Forscherteam das weltweit erste Team, das das Grunzen von Schweinen in tatsächliche Emotionen über eine Vielzahl von Erkrankungen und Lebensphasen übersetzt. Die Forschung wird von der Universität Kopenhagen, der ETH Zürich und dem französischen Nationalen Forschungsinstitut für Landwirtschaft, Ernährung und Umwelt (INRAE) geleitet und kann zur Verbesserung des Tierschutzes in der Zukunft eingesetzt werden.

Sagt ein Schweinegrunzen mehr als tausend Worte? Vielleicht. In einer neuen Studie hat ein internationales Forscherteam aus Dänemark, der Schweiz, Frankreich, Deutschland, Norwegen und der Tschechischen Republik das Grunzen von Schweinen in Emotionen übersetzt. Die Ergebnisse wurden heute in veröffentlicht Wissenschaftliche Berichte.

Anhand von mehr als 7.000 Audioaufnahmen von Schweinen entwarfen die Forscher einen Algorithmus, der entschlüsseln kann, ob ein einzelnes Schwein eine positive Emotion („glücklich“ oder „aufgeregt“), eine negative („ängstlich“ oder „gestresst“) oder irgendwo anders verspürt zwischen. Die Aufzeichnungen wurden in einer Vielzahl von Situationen gesammelt, denen kommerzielle Schweine ausgesetzt sind, sowohl positiv als auch negativ, von ihrer Geburt bis zu ihrem Tod.

„Mit dieser Studie zeigen wir, dass Tiergeräusche einen großartigen Einblick in ihre Emotionen bieten. Wir beweisen auch, dass ein Algorithmus verwendet werden kann, um die Emotionen von Schweinen zu entschlüsseln und zu verstehen, was ein wichtiger Schritt in Richtung eines verbesserten Tierschutzes für Nutztiere ist“, sagt Associate Professor Elodie Briefer vom Fachbereich Biologie der Universität Kopenhagen, die die Studie mitleitete.

Kurzes Grunzen ist ein „fröhliches“ Grunzen

Die Forscher nahmen Schweinegeräusche sowohl in kommerziellen als auch in experimentellen Szenarien auf, die basierend auf dem Verhalten der Schweine entweder mit einer positiven oder einer negativen Emotion verbunden sind. Positive Situationen waren zum Beispiel Zeiten, in denen Ferkel von ihren Müttern säugten oder wenn sie nach einer Trennung wieder mit ihrer Familie vereint wurden. Zu den emotional negativen Situationen gehörten unter anderem Trennungen, Kämpfe zwischen Ferkeln, Kastration und Schlachtung.

In Versuchsställen erstellten die Forscher auch verschiedene Scheinszenarien für die Schweine, um nuanciertere Emotionen in der Mitte des Spektrums hervorzurufen. Dazu gehörten eine Arena mit Spielzeug oder Essen und eine entsprechende Arena ohne Reize. Die Forscher platzierten auch neue und unbekannte Objekte in der Arena, mit denen die Schweine interagieren konnten. Unterwegs wurden die Rufe, das Verhalten und die Herzfrequenz der Schweine überwacht und wenn möglich aufgezeichnet.

Die Forscher analysierten dann die mehr als 7.000 Audioaufnahmen, um zu sehen, ob es ein Muster in den Geräuschen in Abhängigkeit von den Emotionen gab und ob sie die positiven Situationen und Emotionen von den negativen unterscheiden konnten. Wie bereits in früheren Untersuchungen festgestellt wurde, sammelten die Forscher in negativen Situationen mehr hochfrequente Anrufe (wie Schreie und Quietschen). Gleichzeitig traten niederfrequente Rufe (wie Bellen und Grunzen) sowohl in Situationen auf, in denen die Schweine positive als auch negative Emotionen erlebten.

Besonders interessant waren die Situationen zwischen den Extremen. Bei einer noch gründlicheren Analyse der Tondateien fanden die Forscher ein neues Muster, das noch detaillierter verriet, was die Schweine in bestimmten Situationen erlebten.

„Es gibt deutliche Unterschiede bei Schweinerufen, wenn wir positive und negative Situationen betrachten. In den positiven Situationen sind die Rufe viel kürzer, mit geringfügigen Schwankungen in der Amplitude. Grunzen, genauer gesagt, beginnen hoch und werden allmählich niedriger in der Frequenz. Durch Training einen Algorithmus, der diese Geräusche erkennt, können wir 92 % der Anrufe der richtigen Emotion zuordnen“, erklärt Elodie Briefer.

Landwirte können tierische Emotionen überwachen

Die Erforschung tierischer Emotionen ist ein relativ neues Gebiet, das in den letzten 20 Jahren entstanden ist. Heute ist allgemein anerkannt, dass die psychische Gesundheit von Nutztieren für ihr allgemeines Wohlbefinden wichtig ist. Dennoch konzentriert sich der heutige Tierschutz in erster Linie auf die körperliche Gesundheit der Nutztiere. Tatsächlich gibt es mehrere Systeme, die die körperliche Gesundheit eines Tieres für einen Landwirt automatisch überwachen können.

„Wir haben den Algorithmus darauf trainiert, das Grunzen von Schweinen zu entschlüsseln. Jetzt brauchen wir jemanden, der den Algorithmus zu einer App weiterentwickeln möchte, mit der Landwirte das Wohlergehen ihrer Tiere verbessern können“, sagt Elodie Briefer.

Sie fügt hinzu, dass die Methode mit genügend Daten zum Trainieren des Algorithmus auch dazu verwendet werden könnte, die Emotionen anderer Säugetiere besser zu verstehen.

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