Project
De temperatuur van de gezichtshuid en andere metingen van emoties bij varkens
Zowel in de wetenschap als de maatschappij zijn er zorgen over het welzijn van vee, waaronder varkens. Om hun welzijn te verbeteren en de veehouderij te verduurzamen, is het daarom van essentieel belang dat het welzijn op de juiste manier wordt gemeten. Eén element van goed welzijn is dat dieren meer positieve dan negatieve emoties ervaren. Dat vereist een nauwkeurige beoordeling van de emoties van deze dieren.
Emoties bij dieren kunnen worden ingedeeld in gradaties van valentie en opwinding. De valentiedimensie gaat over de vraag of de emotie door het dier als positief of negatief wordt beschouwd. De opwindingsdimensie gaat over hoe geactiveerd het dier is of over de intensiteit van de emotie.
Om emoties bij dieren te meten kan gebruik worden gemaakt van de componenten die in verband worden gebracht met emotie: gedrag, fysiologie, cognitie en gevoelens. Wanneer een dier bijvoorbeeld wordt geconfronteerd met een roofdier, kan het besluiten dat beste optie (cognitief) is om weg te vluchten van het roofdier (gedrag). Tegelijkertijd heeft het dier een hogere hartslag (fysiologie) en voelt het zich waarschijnlijk bang (subjectief). Dit laatste is een component dat niet kan worden gemeten bij dieren omdat dieren geen verslag kunnen doen van hoe ze zich voelen; de andere drie kunnen wel worden gemeten.
De gezichtshuidtemperatuur is onlangs voorgesteld als veelbelovend fysiologisch component voor het meten van emotionele opwinding en valentie. Wanneer een dier bijvoorbeeld opgewonden is geraakt door de aanwezigheid van een roofdier of andere stimuli, dan zorgt het sympathische deel van het autonome zenuwstelsel ervoor dat perifere bloedvaten nauwer worden. Zo wordt bloed, en daarmee energie en zuurstof, naar de kern van het lichaam geleidt waar het nodig is. Dit leidt in eerste instantie tot een daling en vervolgens tot een stijging van de temperatuur in de periferie van het lichaam, zoals (delen van) het gezicht.
De valentietoestand van emoties kan ook worden opgemaakt uit de huidtemperatuur van het gezicht. De ‘emotionele-valentie-lateralisatiehypothese’ stelt dat de activiteit van de linkerhersenhelft geassocieerd wordt met positieve emotie en de rechterhelft met negatieve emotie. Asymmetrie in de gezichtshuidtemperatuur (verschil in temperatuurdynamiek tussen bijvoorbeeld het linker- en rechteroor) in reactie op een emotionele stimulus kan zo de gelateraliseerde hersenactiviteit weerspiegelen en dus een marker voor valentie zijn.
De huidtemperatuur van het gezicht kan niet-invasief worden gemeten met een warmtecamera, maar dit handmatig doen is tijd- en arbeidsintensief. Bovendien betekent elke verandering in de eisen dat de metingen opnieuw moeten worden gestart. Daarom is dit project bedoeld om een neuraal netwerk te ontwikkelen om automatisch de huidtemperatuur van het gezicht te meten.
Voortgang en Vooruitzicht
Als uitgangspunt voor dit project werd de oorbasis van varkens gekozen als een interessegebied om temperatuur te meten. Dit is een interessant gebied voor emotieonderzoek en relatief makkelijk te definiëren vanaf boven gezien. In 2023, is dit neurale network ontwikkeld als onderdeel van een complete pijplijn waarmee de oorbasis temperatuur automatisch gemeten kan worden (zie Figuur 1 en de video). Eerst wordt door het model beoordeeld of de gehele oorbasis goed te zien is en daarna wordt met behulp van een encoder-decoder structuur van het neurale netwerk de oorbasis gesegmenteerd. Het model heeft een goede segmentatie prestatiebeoordeling (gemiddelde Pixel Class accuracy: 92,3%, gemiddelde Intersection over Union: 87,1%) en de temperatuur gemeten door het model en door een onderzoeker bleken exact hetzelfde. Benieuwd naar het model en wil je meer weten? Kijk dan uit naar het artikel (verwachte publicatie is in 2024).