Hirvi, sekarotuinen koira Nebraskan humaaniseurasta, harjoittelee hajujen havaitsemisessa. Bill Cotton / CSU, CC BY-ND

Toimittajan huomautus: Koska COVID-19 on edelleen levinnyt maailmanlaajuisesti, tutkijat analysoivat uusia tapoja seurata sitä. Yksi lupaava lähestymistapa on koirien kouluttaminen tartunnan saaneiden ihmisten havaitsemiseksi haistamalla näytteet ihmisen virtsasta tai hikistä. Tutkija Glen Golden, joka on kouluttanut koiria ja frettejä havaitsemaan lintuinfluenssaa linnuissa, selittää, miksi tietyt eläimet soveltuvat hyvin sairauden haistamiseen.

1. Millä lajeilla on nenä taudille?

Joillakin eläimillä on erittäin kehittynyt haju. Ne sisältävät jyrsijöitä; koirat ja niiden villit sukulaiset, kuten sudet ja kojootit; ja näätäeläinten - lihansyöjät, kuten lumikot, saukot ja fretit. Näiden lajien aivoissa on kolme tai useampia kertoja enemmän toiminnallisia haju-reseptorin hermosoluja - hermosoluja, jotka reagoivat hajuihin - kuin lajeilla, joilla on vähemmän innokas haju, mukaan lukien ihmiset ja muut kädelliset.

Nämä hermosolut ovat vastuussa sellaisten haihtuvien hajuyhdisteiden havaitsemisesta ja tunnistamisesta, jotka lähettävät merkityksellisiä signaaleja, kuten tulipalon savu tai tuoreen lihan aromi. Aine on haihtuva, jos se muuttuu helposti nestemäisestä kaasuksi alhaisissa lämpötiloissa, kuten asetoni, joka antaa kynsilakanpoistajalle hedelmäisen hajun. Kun se on höyrystynyt, se voi levitä nopeasti ilman läpi.

Kun yksi näistä eläimistä havaitsee mielekkään hajun, kemiallinen signaali muunnetaan viesteiksi ja kulkeutuu sen aivoihin. Viestit menevät samanaikaisesti hajuaivokuoreen, joka on vastuussa hajun tunnistamisesta, paikallistamisesta ja muistamisesta, sekä muille aivojen alueille, jotka ovat vastuussa päätöksenteosta ja tunteista. Joten nämä eläimet pystyvät havaitsemaan monia kemiallisia signaaleja suurilla etäisyyksillä ja voivat luoda heistä nopeaa ja tarkkaa mielenterveyttä.

2. Kuinka tutkijat valitsevat kohdetuoksun?

Useimmissa tutkimuksissa, joissa koiria on käytetty syövän havaitsemiseen, koirat ovat tunnistaneet fyysiset näytteet, kuten ihon, virtsan tai hengityksen, potilailta, joille on diagnosoitu syöpä tai joilla on diagnosoimaton syöpä varhaisessa vaiheessa. Tutkijat eivät tiedä mitä hajuhakua koirat käyttävät tai vaihtelevatko ne syöpätyypeittäin.

Yhdysvaltain maatalousministeriö Kansallinen villieläintutkimuskeskus Coloradossa ja Monell Chemical Senses Center Pennsylvaniassa ovat kouluttaneet hiiret havaitsemaan lintuinfluenssa tartunnan saaneiden ankkojen ulostenäytteissä. Lintuinfluenssaa on vaikea havaita villiparjoissa, ja se voi levitä ihmisiin, joten tämä työ on suunniteltu auttamaan villibiologeja seuraamaan taudinpurkauksia.

Kimellin laboratorio Monellissa opetti hiiriä saamaan palkkion, kun he haistivat vahvistetun positiivisen näytteen tartunnan saaneesta eläimestä. Esimerkiksi hiiret saivat juoman vettä, kun he matkustivat alas Y-muotoisen sokkelon varressa, joka sisälsi lintuinfluenssaviruksella tartunnan saaneesta ankasta ulosteita.

Analysoimalla kemiallisesti ulostenäytteet tutkijat havaitsivat, että haihtuvien kemiallisten yhdisteiden pitoisuus niissä muuttui, kun ankka tarttui lintuinfluenssaan. Joten he päättelivät, että hiiret tunnistivat tämän muuttuneen hajuprofiilin.

{vembed Y = 0UxLt3yugUA}
Mustelidiperheen jäsenillä, kuten freteillä, mäyrillä ja saukoilla, on erittäin kehittynyt haju. Täällä ahma haisee syvälle lumeen haudattua jäädytettyä lihaa.

Tämän työn pohjalta olemme kouluttaneet frettejä ja koiria havaitsemaan lintuinfluenssan siipikarjassa, kuten villisorsat ja kotikanat, Coloradon osavaltion yliopiston ja Kansallisen villieläinten tutkimuskeskuksen välisessä yhteistyötutkimuksessa, joka on parhaillaan julkaistavana.

Frettien kanssa aloitimme kouluttamalla heitä hälyttämään tai ilmoittamaan, että he olivat havainneet kohdehajun, naarmuttamalla laatikkoa, joka sisälsi suuria määriä kyseisiä haihtuvia yhdisteitä, ja jättämällä huomiotta laatikot, joissa oli alhaiset suhteet. Seuraavaksi näytimme frettien ulosteenäytteet sekä tartunnan saaneista että infektoimattomista ankoista, ja fretit alkoivat heti hälyttää tartunnan saaneesta ankasta peräisin olevan ulosteen näytettä sisältävästä laatikosta.

Tämä lähestymistapa on samanlainen kuin tapa, jolla koiria koulutetaan havaitsemaan tunnetut haihtuvat hajut räjähteissä tai laittomissa huumeissa. Joskus meidän on kuitenkin annettava ilmaisineläimen määrittää hajuprofiili, johon se reagoi.

3. Voiko eläimiä kouluttaa havaitsemaan useamman kuin yhden kohteen?

Joo. Välttääksemme sekaannusta siitä, mitä koulutettu eläin havaitsee, voimme opettaa sille erilaisen käyttäytymisreaktion jokaiselle kohdehajulle.

Esimerkiksi Yhdysvaltain maatalousministeriön koirat Wildlife Services -koiran tautien havaitsemisohjelma vastaamaan aggressiivisella hälytyksellä, kuten naarmuuntumisella, kun he havaitsevat näytteen lintuinfluenssalla tartunnan saaneesta ankasta. Kun he havaitsevat näytteen valkohäntäpeurasta, jonka tartunnan on aiheuttanut prioni krooninen tuhlaustauti, he vastaavat passiivisella hälytyksellä, kuten istumalla.

Auburnin yliopiston tutkimus on osoittanut, että koirat voivat muistaa ja vastata niihin 72 hajua hajuhuollon aikana. Ainoa rajoitus on se, kuinka monella tapaa koira voi kommunikoida erilaisista hajuista.

Kyltti ilmoittaa matkustajille pilottihankkeesta Helsinki-Vantaan lentoasemalla, joka tarjoaa ilmaisia ​​koronavirustestejä koirien avulla infektioiden havaitsemiseksi hajuilta. Shoja Lak / Getty Images

4. Millaiset tekijät voivat vaikeuttaa tätä prosessia?

Ensinnäkin kaikki organisaatiot, jotka kouluttavat eläimiä tautien havaitsemiseen, tarvitsevat oikean tyyppisen laboratorion ja laitteet. Taudista riippuen siihen voi sisältyä henkilökohtaiset suojavarusteet ja ilmansuodatus.

Toinen huolenaihe on, voiko taudinaiheuttaja tartuttaa havaitsemiseläimet. Jos tämä on riski, tutkijoiden on ehkä inaktivoitava näytteet ennen kuin ne altistavat eläimet. Sitten heidän on tarkasteltava, onko tuo prosessi muuttanut haihtuvia aineita, joita he opettavat eläimille tartunnan saamiseksi.

Lopuksi käsittelijöiden on mietittävä, kuinka vahvistaa haluttua vastetta havaitsemiseläimiltä kentällä. Jos eläin työskentelee lähinnä tartumattomien ihmisten joukossa - esimerkiksi lentokentällä - eikä eläimellä ole mahdollisuutta ansaita palkkioita, se voi menettää kiinnostuksensa ja lopettaa työskentelyn. Etsimme eläimiä, joilla on vahva halu työskennellä pysähtymättä, mutta pitkäaikainen työskentely palkitsematta voi olla haastavaa myös motivoituneimmalle eläimelle.

5. Miksi ei rakennettaisiin kone, joka voi tehdä tämän?

Tällä hetkellä meillä ei ole laitteita, jotka ovat yhtä herkkiä kuin eläimet, joilla on hyvin kehittynyt haju. Esimerkiksi koiran haju on vähintään 1,000 kertaa herkempi kuin mikään mekaaninen laite. Tämä voisi selittää, miksi koirat ovat havainneet syöpää kudosnäytteissä, jotka ovat olleet lääketieteellisesti puhdistettu ei syöpä

Tiedämme myös, että fretit voivat havaita lintuinfluenssatartunnan ulosteesta ennen laboratoriotutkimuksia ja niiden jälkeen, kun virus on lopettanut leviämisen. Tämä viittaa siihen, että joillakin taudinaiheuttajilla haihtuvissa aineissa voi esiintyä muutoksia tartunnan saaneilla mutta oireettomilla henkilöillä.

Kun tutkijat oppivat lisää siitä, miten nisäkkäiden haju toimii, heillä on paremmat mahdollisuudet luoda laitteita, jotka ovat yhtä herkkiä ja luotettavia tautien haistamiseen.

kirjailijasta

Glen J. Golden, tutkija / tutkija I, Colorado State University

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

Lemmikkikirjoja Amazonin bestseller-luettelosta

"Koiran agilityn aloittelijan opas"

Kirjailija: Laurie Leach

Tämä kirja on kattava opas koiran agilityyn, joka sisältää koulutustekniikat, varusteet ja kilpailusäännöt. Kirja sisältää vaiheittaiset ohjeet agilityn harjoitteluun ja kilpailemiseen sekä neuvoja oikean koiran ja varusteiden valintaan.

Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi

"Zak George's Dog Training Revolution: Täydellinen opas täydellisen lemmikin kasvattamiseen rakkaudella"

kirjoittaneet Zak George ja Dina Roth Port

Tässä kirjassa Zak George tarjoaa kattavan oppaan koiran koulutukseen, mukaan lukien positiivisia vahvistustekniikoita ja neuvoja yleisten käyttäytymisongelmien ratkaisemiseen. Kirjassa on myös tietoa oikean koiran valinnasta ja uuden lemmikin tuloon valmistautumisesta.

Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi

"Koirien nero: Kuinka koirat ovat älykkäämpiä kuin luulet"

kirjoittaneet Brian Hare ja Vanessa Woods

Tässä kirjassa kirjailijat Brian Hare ja Vanessa Woods tutkivat koirien kognitiivisia kykyjä ja niiden ainutlaatuista suhdetta ihmisiin. Kirja sisältää tietoa koirien älykkyyden taustalla olevasta tieteestä sekä vinkkejä koirien ja niiden omistajien välisen siteen vahvistamiseen.

Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi

"The Happy Puppy Handbook: lopullinen opas pentujen hoitoon ja varhaiseen koulutukseen"

Kirjailija: Pippa Mattinson

Tämä kirja on kattava opas pentujen hoitoon ja varhaiseen koulutukseen, joka sisältää neuvoja oikean pennun valintaan, koulutustekniikoita sekä terveys- ja ravitsemustietoja. Kirjassa on myös vinkkejä pentujen seurusteluun ja tuloon valmistautumiseen.

Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi