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Emotionale Lautäußerungen erkennen
Über 7000 Lautäußerungen von 411 Schweinen in verschiedenen Situationen wurden analysiert. Forschende aus Dummerstorf waren Teil des internationalen Teams. Bild: BLE, GettyImagesPlus-kadmy
Schweine geben eine Vielzahl von unterschiedlichen Lauten von sich, die vom Grunzen über Quieken bis zum Schreien reichen. Ein Team aus mehreren europäischen Ländern unter Leitung der Universität Kopenhagen konnte nachweisen, dass diese Lautäußerungen im unmittelbaren Zusammenhang mit bestimmten Emotionen stehen. An der Studie waren auch Forschende des Forschungsinstituts für Nutztierbiologie in Dummersdorf (FBN) beteiligt.
Fühlen Schweine sich wohl oder agieren in einem positiven Kontext, geben sie tiefere und längere Grundlaute von sich. Stress und Schmerz äußern die Tiere in hohen Tonlagen, die kurzen, schrillen Schreien oder Quieken gleichen. Die Forschenden konnte diese vielfältigen Lautäußerungen verschiedensten emotionalen Zuständen in allen Lebenslagen und Haltungssituationen, denen Schweinen zwischen der Geburt und Schlachtung ausgesetzt sind, zuordnen.
In der Untersuchung wurden über 7000 Lautäußerungen von 411 Schweinen in verschiedenen Situationen analysiert. Durch Verhaltensbeobachtungen in Verbindung mit akustischen Analysen konnte ein Katalog mit Lautmustern und den damit verbundenen Emotionen erstellt werden. Die gewonnenen Daten wurden durch gezielte Experimente bestätigt.
Die Forschenden haben einen Algorithmus entwickelt und trainiert, der die Laute aufschlüsselt. Er kann angeben, ob Schweine damit positive Emotionen wie Wohlbefinden oder Aufregung äußern oder Angst und Stress empfinden. Das System wird durch maschinelles Lernen weiter trainiert und weist zum Zeitpunkt der Veröffentlichung der Forschungsergebnisse bereits eine Treffsicherheit von 92 % für die richtige Interpretation der Emotionen auf.
Schweine nutzen eine große Bandbreite an unterschiedlichen Lauten und können so sehr differenziert kommunizieren. Bild: BLE, Dominic Menzler
Das Verständnis von Emotionen durch Lautäußerungen kann Landwirten helfen, das Wohlbefinden ihrer Tiere besser zu verstehen und die Qualität der bisherigen Tierbeobachtung zu verbessern. Erkennen Tierhaltende Signale von Stress, Unwohlsein und Schmerz, können sie schnell reagieren und geeignete Maßnahmen ergreifen.
Dank der gewonnenen Erkenntnisse und einer präzisen Klassifizierung der geäußerten Emotionen mit Hilfe von künstlicher Intelligenz, könnten Schweine zukünftig kontinuierlich mit Mikrofonen überwacht, Lautäußerungen interpretiert und akustische Analyseprogramme Abweichungen an Betreuende melden.
Da die Tiere sich während der Anwesenheit von Menschen im Stall häufig auf einem höheren Erregungsniveau aufgrund positiver oder negativer Erwartungen wie Hunger oder dem Ringen um Aufmerksamkeit innerhalb der Tiergruppe befinden, könnten solche akustischen Analysetools ein objektiveres Bild der emotionalen Lage abbilden. Sie ergänzen die Tierbeobachtung im Stall durch den Menschen effizient und umfassend.
Ferkel bringen ihre Angst oder Schmerz durch schrille, ohrenbetäubende und langgezogene Schreie zum Ausdruck. Bild: Ulrike Amler
Emotionen von Nutztieren werden seit etwa 20 Jahren erforscht. Unbestritten ist bereits, dass die psychische Gesundheit von Tieren essentiell für ihre Wohlbefinden und eine wichtige Voraussetzung für hohe Leistungen ist.
Die Klassifizierung von Emotionen und Wohlbefinden lässt wichtige Rückschlüsse auf Haltungsbedingungen zu und hilft, die Landwirtschaft noch tiergerechter und effizienter zu gestalten. Die erhobenen Daten über das emotionale Wohlbefinden von Schweinen können in der Zukunft wichtige Aussagen zur Qualität der angebotenen Haltungsumwelt liefern.
Im praktischen Einsatz ist bereits ein System zur akustischen Hustendiagnostik. Dieses erfasst Hustengeräusche mit Mikrofonen in den Stallabteilen und analysiert den Husten mit Hilfe von künstlicher Intelligenz. So sind frühzeitige Warnungen möglich und durch diese verstärkte Tierbeobachtung können Erkrankungen im frühen Stadium erkannt und behandeln werden.
Schweine husten häufig in Ruhe, nachts oder zu Zeiten, wenn keine Person im Stall ist. Infektionen mit Atemwegsproblemen werden daher oft nur zufällig oder zu einem Zeitpunkt entdeckt, an dem bereits ganze Abteile betroffen sind und die Leistung schon zurückgeht.
Eine frühzeitige Warnung erhöht die Chance einen Leitkeim zu identifizieren und zu bekämpfen, bevor Sekundärinfektionen zu schweren, und aufwändiger therapierbaren Erkrankungen führen.
Moderne akustische Analysesysteme basieren auf Machine Learning und können zuverlässig Umgebungsgeräusche von Tiergeräuschen unterscheiden und Tiere unterschiedlichen Alters. Durch das permanente Training solcher KI-Systeme über Datenclouds verbessert sich die Treffsicherheit der Analysetools stetig.
Der Einsatz solcher technischen Lösungen zur Erfassung von Tierwohl und Tiergesundheit über den Hustenindex könnte in Zukunft unter Marktpartner zur Dokumentation von der Aufzucht- und Mastbedingungen herangezogen werden.
Die stimmliche Kommunikation von Schweinen ist hochentwickelt. Die Tiere kommunizieren durch differenzierte Lautäusserungen, deren akustischen Merkmale je nach Anlass variieren. Dies lässt Rückschlüsse auf Emotionen, Tierwohl und Tiergesundheit zu.
Die bereits entwickelten künstlichen, neuronalen Netzwerke (KI) zur Klassifizierung von Geräuschen sind sehr leistungsfähig. Technische Analysetools können Landwirte ergänzend zur eigenen Tierbeobachtung wichtige Hinweise und rechtzeitige Warnungen bei Veränderungen liefern. Neben der Analyse von Emotionen sind praxisreife technische Lösungen bereits zur Hustendiagnostik im Einsatz. Die hierfür entwickelten Algorithmen der KI, liefern mit zunehmenden Datenmengen immer präzisere Ergebnisse.
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