基于 AI 的工具旨在改进蚊子识别以控制疾病

快速阅读: 据《News-Medical.Net》最新报道，犹他州立大学生态学家萨尔曼获资助，研发基于人工智能的蚊子识别技术，以更高效、低成本且精准地识别携带西尼罗河病毒的蚊子，助力疾病防控与抗药性监测。

犹他州立大学
2025年3月28日

形态学是研究生物形态和结构的学科，包括它们的物理特性，如形状、大小及各部分的排列方式。形态学对于分类学至关重要，分类学是研究生物分类的科学，因为科学家们利用形态学来识别和研究物种，并探索进化过程。“即使是大型动物和植物的物种识别也充满挑战，”犹他州立大学生态学家诺拉·萨尔曼说道，“试图通过肉眼区分像蚊子这样的小型生物的不同物种极其困难，因为这些物种非常相似，而且它们的身体部位非常小。”萨尔曼说：“即便借助放大镜和专业训练，准确识别特定物种的努力常常仍无定论。”然而，准确识别对于确定疾病传播媒介及其传播控制方式至关重要。

为此，萨尔曼，生物学系助理教授同时也是犹他州立大学生态中心的一员，获得了美国蚊子协会研究基金5.4万美元的资助，用于开发使用基于计算机视觉的人工智能技术高效、低成本且准确地识别携带西尼罗河病毒的库蚊的方法。犹他州并不是美国蚊子最多的州之一，但各种蚊子在蜂巢州找到了自己的栖息地。其中一种令人讨厌的飞行昆虫是北方家蚊，库蚊属尖音库蚊，它可以将西尼罗河病毒和圣路易斯脑炎传播给人类，还将鸟类疟疾传播给鸟类，并将心丝虫病传播给狗。最近出现在犹他州北部的是南方家蚊，库蚊属淡色库蚊，也被称为“奎因克斯”，它与尖音库蚊非常相似，是许多相同疾病的传播媒介，并且更擅长传播西尼罗河病毒。“奎因克斯”于20世纪50年代首次在犹他州南部现身，但近年来已传播到盐湖城地区。

“南方家蚊是西尼罗河病毒更有效的传播媒介，因为它们更有可能叮咬哺乳动物并将病毒从鸟类传播到哺乳动物，”萨尔曼说，“它们也是公共卫生隐患，因为它们更容易对常用杀虫剂产生抗药性。”此外，“奎因克斯”与北方家蚊交配，产生杂交种群。“我们需要更先进的识别工具来监控这些昆虫的种群以及由此产生的杂交种群，”萨尔曼说。她长期与盐湖城蚊虫防治区和犹他州卫生与人类服务部门合作，研究和监测该州的蚊子种群。在这些机构采集并提供蚊子样本的帮助下，萨尔曼及其团队正不断完善利用形态学技术和DNA检测识别物种的方法。他们将结合这些方法与Vectech公司提供的机器学习工具，开发一种能更高效、精准且经济实惠的AI识别方法。

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“追踪蚊子和疾病爆发具有挑战性，因为蚊子种群在整个季节中会上下波动，并且它们会迅速适应不断变化的环境条件，”她说，“随着犹他州变得越来越城市化，蚊子聚集在人类发展无意中创造的欢迎栖息地中，例如雨水排放口。”

蚊子生存至少需要两样东西：来自脊椎动物宿主的血液和水。无论你如何努力避免这些昆虫，你的血液、你的宠物，包括狗、猫和鸡，以及其他吸引人类栖息地的野生动物，如松鼠、老鼠、老鼠和鸟类——以及你的用水习惯——都是不可抗拒的吸引力。萨尔曼说，雌性蚊子需要从人类、动物或鸟类身上获取血液餐，以提供足够的能量来成功地将卵直接产在或靠近水中。即使在干旱地区，安装在人类居住地并设计用来收集溪流、河流和灌溉径流的集水池和雨水排水沟为蚊子幼虫创造了理想的繁殖栖息地。

“我们认为犹他州是一个干燥的州，并假设炎热的夏天会让积水干涸，但是一些基础设施却形成了小得难以察觉的小型死水池，这对蚊子来说再理想不过了，”她说。城市管理者使用包括球形芽孢杆菌在内的幼虫杀虫剂快速消灭尚未找到血液宿主的蚊子幼虫，但谨慎使用至关重要。“这些幼虫杀虫剂在受控剂量下对人类、牲畜、宠物和非目标昆虫通常是安全的，”萨尔曼说，“但蚊子幼虫会对其产生抗药性。能够监测抗药性的水平、在哪种物种中发生以及在哪里发生是一项管理挑战。能够更准确和更快地识别物种将有助于解决这一挑战。”

犹他州在2024年报告了14例人类西尼罗河病毒感染病例，其中一例导致死亡，这似乎是一个很小的数字。“犹他州卫生部门报告称该州每年平均有25例人类病例，我们不应忽视2008年夏季那次高传播期记录的158例病例，”萨尔曼说，“即便在病例较少的年份，西尼罗河病毒依然是种严重的神经系统侵袭性疾病，可能进展为危险且持久的并发症，包括脑膜炎、脑炎和急性弛缓性麻痹。”她和她的团队的重点是通过最安全、最具成本效益和环保的方式预防由媒介传播的疾病。

“要做到这一点，我们需要尽快知道我们面对的是哪种物种以及它们感染的病原体，”萨尔曼说，“人工智能的力量将助力我们达成这一目标。”
来源：犹他州立大学

(以上内容均由Ai生成)