Leggere la sofferenza degli animali con l’intelligenza artificiale

La sperimentazione animale è un tema estremamente divisivo. Da una parte, le associazioni animaliste sostengono che sia inefficace ed eticamente ingiustificabile. Dall’altra, la comunità scientifica ribadisce a larga maggioranza che gli esperimenti sugli animali restano indispensabili per il progresso della biologia e, soprattutto, della medicina. Nel tentativo di tutelare il più possibile il benessere animale all’interno di una pratica tanto discussa, i ricercatori del Politecnico federale di Zurigo (ETH) hanno sviluppato, grazie all’intelligenza artificiale, un programma in grado di riconoscere i segnali di sofferenza nei topi da laboratorio ed hanno recentemente pubblicato i dettagli in un articolo su Lab Animal. 

Il 3R Hub, il centro dell’ETH dedicato alle pratiche di sperimentazione animale, ha infatti messo a punto un algoritmo capace di distinguere se un topo si trovi in uno stato di benessere oppure di disagio. Attraverso riprese effettuate secondo un protocollo standardizzato, il sistema analizza sia le espressioni facciali sia i movimenti del corpo degli animali. Il programma, chiamato GrimACE, riesce così a identificare eventuali segnali di sofferenza e gli scienziati possono decidere di conseguenza se sia il caso, ad esempio, di somministrare ulteriori antidolorifici. 

La scatola è costruita in modo tale da poter osservare il topo chiaramente, pur lasciandolo tranquillo senza che si accorga di essere osservato. «Quando vengono messi per la prima volta nella scatola, annusano ed esplorano l’ambiente, che è un comportamento naturale. Dopo un po’ si abituano e a volte si addormentano anche», racconta Oliver Sturman, direttore del 3R Hub. 

L’animale viene collocato in una scatola il più possibile standard, con tre lati bianchi e il pavimento arancione. La quarta parete e il coperchio, invece, sono costituiti di un materiale trasparente oscurato, così da mantenere il topo al buio e farlo sentire al sicuro, senza che possa notare quello che avviene all’esterno. 

Attraverso le pareti scure, due telecamere riprendono l’animale grazie a un sistema di illuminazione a infrarossi. In questo modo il software riesce a registrare contemporaneamente i movimenti del corpo e le espressioni del muso. Segnali sottili di dolore, come occhi leggermente socchiusi, rigonfiamenti del naso o delle guance, oppure cambiamenti nella posizione delle orecchie e nell’orientamento dei baffi, vengono riconosciuti e interpretati automaticamente. In tempo reale, GrimACE può quindi fornire indicazioni sullo stato di salute dell’animale, ad esempio in seguito a un’operazione chirurgica, e gli scienziati possono intervenire somministrando antidolorifici o altri trattamenti. 

L’idea di utilizzare le espressioni facciali dei topi per valutarne lo stato di salute non è nuova, ma questa tecnologia permette di farlo in modo rapido, standardizzato e replicabile. Finora, infatti, la valutazione veniva eseguita direttamente dagli scienziati, con un notevole investimento di tempo e un inevitabile margine di soggettività. Il metodo tradizionale, chiamato Mouse Grimace Scale (letteralmente “scala delle smorfie dei topi”), si basa su diversi parametri osservati singolarmente e classificati su tre livelli di intensità. Nei grandi istituti di ricerca, dove possono essere presenti migliaia di animali, questo lavoro richiede molte risorse. Inoltre, la sola presenza di una persona può alterare il comportamento del topo e influenzare l’osservazione.

In Svizzera la sperimentazione animale è regolata da normative molto severe. Può essere autorizzata solo quando non esistono alternative valide, e ogni progetto deve superare un’attenta valutazione del rapporto tra costi e benefici. I ricercatori sono inoltre tenuti a seguire una formazione specifica, che comprende anche protocolli rigorosi per praticare l’eutanasia quando necessario. Nel 2024 in Svizzera sono stati impiegati circa 500 mila animali da laboratorio, il 66% circa dei quali erano topi, secondo i dati forniti dalla Confederazione. Si tratta di una forte diminuzione rispetto ai quasi due milioni utilizzati nel 1983. 

Le linee guida etiche svizzere si basano sul principio delle “3R”, da cui prende il nome anche il centro dell’ETH che ha sviluppato GrimACE. Le tre R stanno per “Rimpiazzare, Ridurre e Raffinare” e indicano gli obiettivi fondamentali della sperimentazione animale moderna: limitare il numero di animali impiegati, migliorare le loro condizioni di benessere e promuovere metodi alternativi ogni volta che sia possibile. Lo sviluppo di GrimACE rappresenta uno sforzo proprio in questa direzione.

Articolo legato a “Passaggi” (Rete Uno) del 07.05.2026 (15:50)