Идея нового метода состоит в том, чтобы объединить данные анализа коровьего молока с другой информацией о состоянии животного, чтобы лучше понять здоровье коровы. Сбор информации предполагается поручить доильным роботам.
«Поскольку мы станем более умелыми в обнаружении опасного метаболического заболевания коров на ранней стадии, это принесет пользу здоровью животных, производству молока, рентабельности и климату», - говорит профессор Олав Рексен из Норвежского университета естественных наук (NMBU). Он курирует исследование для разработки модели, которая может обнаружить наличие субклинического кетоза до очевидных симптомов.
После отела энергетические потребности коровы увеличиваются в пять-шесть раз. При этом на следующий день после рождения теленка она должна произвести от 30 до 35 килограммов молока. Из-за этого у нее легко возникает дефицит энергии.
«Когда корова получает слишком мало углеводов, она прибегает к сжиганию жировых запасов, пытаясь получить достаточно глюкозы, - объясняет Рексен. - Точно то же самое происходит, когда люди голодают. В этих условиях у коровы могут возникать такие метаболические заболевания, как кетоз».
Клинический кетоз легко выявить и вылечить. Проблема субклинического кетоза заключается в том, что он не имеет видимых симптомов и поэтому его трудно обнаружить.
Субклинический кетоз появляется у 15–20% коров после родов. Это заболевание приводит к ухудшению потребления корма, снижению уровня надоев молока, снижению фертильности и повышенному риску заражения другими метаболическими заболеваниями. Обычно коровы болеют от двух до трех недель, но болезнь может продолжаться и дольше. На сегодняшний день обнаружить субклинический кетоз можно только с помощью анализов крови.
В недавнем исследовании с участием 61 коровы норвежской красной породы образцы молока были взяты за неделю до отела, а затем снова через сто дней после родов. Состав молока в пробах анализировали с помощью инфракрасной спектрометрии. Норвежские молокозаводы регулярно берут пробы такого типа у всех коров, поставляющих им молоко.
После отела у 61 коровы были взяты образцы крови, чтобы выяснить, не развился ли у кого-либо субклинический кетоз. Затем исследовательская группа проанализировала состав жирных кислот в образцах, чтобы увидеть, есть ли какие-либо признаки, которые могли бы выявить заболевание.
Сопоставив данные образцов молока с другой информацией, записанной для каждой коровы, исследователи обнаружили закономерность или «отпечаток пальца», который коррелирует с наличием субклинического кетоза в образцах крови.
«Это означает, что мы можем применять математические методы к данным стандартных образцов молока, чтобы определить, заразилась ли корова субклиническим кетозом. Это также означает, что нам больше не нужно брать образцы крови, а фермеры смогут вовремя принять меры по устранению любого дефицита энергии на ранней стадии», - говорит Рексен.
Амира Раха - научный сотрудник SINTEF Industry, она координирует математическую работу в исследовании, а также аспекты больших данных и машинного обучения в проекте. Машинное обучение используется для анализа больших объемов данных. Исследователям удалось построить модели, которые выявили систематические изменения в свойствах жирных кислот и составе образцов молока от коров с риском заболевания субклиническим кетозом.
«Я считаю, что если молочные фермеры будут иметь доступ к данным в реальном времени о каждой из своих коров, у нас есть потенциал совершить революцию в производстве молока. Фермеры смогут принимать обоснованные решения о питании и уходе за своим стадом, что, в свою очередь, обеспечит благополучие животных и в то же время повысит их прибыльность», - говорит Рача.
Уже начато новое исследование с целью расширения существующей модели. Половину коров в Норвегии в настоящее время доят роботы, которые собирают индивидуальные данные о параметрах, в том числе о том, когда корову доят и сколько молока она дает.
«Когда мы объединим данные о составе образцов с данными, полученными от роботов, у нас будет лучшая основа для создания алгоритмов, которые смогут идентифицировать признаки, указывающие на будущее развитие субклинического кетоза. Наша цель - суметь предсказать начало заболевания до того, как корова действительно заболеет», - говорит Рексен.
Он подчеркнул, что не бывает двух одинаковых коров: «Переход к более крупным стадам означает, что молочным фермерам становится еще труднее следить за благополучием отдельных животных. Все коровы разные, со своими индивидуальными особенностями. Вот почему нам нужны данные по каждой отдельной корове».
Рексен считает, что разработанный метод выявления субклинического кетоза можно применить и к другим заболеваниям, например, к маститу. Он добавил, что считает улучшение мониторинга здоровья скота является ключевым инструментом в борьбе за смягчение последствий изменения климата.
«Здоровые молочные коровы помогают контролировать климатический след Норвегии. Норвежские коровы оставляют лишь половину этого воздействия по сравнению со средним показателем в мире», - сказал он.
