Аромат хвороби: 5 відповідей на питання щодо використання собак - і мишей, і тхорів - для виявлення хвороби

Аромат хвороби: 5 відповідей на запитання щодо використання собак, мишей та тхорів для виявлення хвороби
Лось, собака змішаної породи з Небраського гуманного товариства, тренується в роботі з виявлення запахів.
Білл Коттон / ХСС, CC BY-ND

Примітка редактора: Оскільки COVID-19 продовжує поширюватися у всьому світі, вчені аналізують нові способи його відстеження. Одним з перспективних підходів є дресирування собак для виявлення заражених людей запахом зразків людської сечі або поту. Вчений-дослідник Глен Голден, який навчив собак і тхорів виявляти пташиний грип у птахів, пояснює, чому певні тварини добре підходять для нюхання хвороби.

1. Які види мають ніс від хвороб?

Деякі тварини мають сильно розвинені нюхи. До них належать гризуни; собаки та їх дикі родичі, як вовки та койоти; і вусики - хижі ссавці, такі як ласки, видри та тхори. Мозок цих видів має у три і більше разів більше функціональних нейронів нюхових рецепторів - нервових клітин, що реагують на запахи, - ніж види з менш гострими запаховими здатностями, включаючи людей та інших приматів.

Ці нейрони відповідають за виявлення та ідентифікацію летких нюхових сполук, які надсилають значущі сигнали, такі як дим від багаття або аромат свіжого м’яса. Речовина летюча, якщо при низьких температурах легко переходить з рідкого на газовий, як ацетон, який надає засобу для зняття лаку фруктовий запах. Як тільки він випаровується, він може швидко поширюватися по повітрю.

Коли одна з цих тварин виявляє значущий запах, хімічний сигнал транслюється в повідомлення і передається по всьому мозку. Повідомлення надходять одночасно до нюхової кори, яка відповідає за ідентифікацію, локалізацію та запам’ятовування запаху, та до інших областей мозку, відповідальних за прийняття рішень та емоції. Тож ці тварини можуть виявляти багато хімічних сигналів на великі відстані і можуть створювати швидкі та точні психічні асоціації щодо них.


 Отримайте останні по електронній пошті

Щотижневий журнал Щоденне натхнення

2. Як дослідники вибирають цільовий запах?

У більшості досліджень, які використовували собак для виявлення раку, собаки ідентифікували фізичні зразки, такі як шкіра, сеча або дихання, у пацієнтів, яким або діагностовано рак недіагностований рак на ранній стадії. Вчені не знають, який запах застосовують собаки, чи він різниться залежно від типу раку.

Міністерство сільського господарства США Національний центр досліджень дикої природи в Колорадо і Центр хімічних відчуттів Monell в Пенсільванії навчили мишей виявляти пташиний грип у зразках калу від заражених качок. Пташиний грип важко виявити в диких зграях, і це може поширитися на людину, отже ця робота покликана допомогти біологам дикої природи контролювати спалахи захворювання.

Лабораторія Кімбола в Монеллі навчила мишей отримувати винагороду, коли вони відчували запах підтвердженої позитивної проби від зараженої тварини. Наприклад, миші пили воду, коли подорожували по руці Y-подібного лабіринту, що містив кал качки, зараженої вірусом пташиного грипу.

Проводячи хімічний аналіз зразків калу, дослідники виявили, що концентрація летких хімічних сполук у них змінювалася, коли качка заражалася пташиним грипом. Тож вони зробили висновок, що миші впізнали цей змінений профіль запаху.


Члени родини мустелідів, такі як тхори, борсуки та видри, мають сильно розвинені нюхи. Тут росомаха нюхає заморожене м’ясо, закопане глибоко в снігу.

Спираючись на цю роботу, ми навчили тхорів та собак виявляти пташиний грип у птахів, таких як дикі качки та домашні кури, в рамках спільного дослідження Університету штату Колорадо та Національного дослідницького центру дикої природи, яке зараз переглядається для публікації.

З тхорами ми почали з того, що навчали їх попереджати або сигналізувати про те, що вони виявили цільовий запах, подряпинами на коробці, що містила високі співвідношення цих летких сполук, та ігноруванням коробок, які містили низькі співвідношення. Далі ми показали зразки фекалій тхорів як від заражених, так і від неінфікованих качок, і тхори негайно почали сповіщати про коробку, що містить зразок калу від зараженої качки.

Цей підхід схожий на спосіб навчання собак для виявлення відомих летких запахів у вибухових речовинах або незаконних наркотиках. Однак іноді нам доводиться дозволяти тварині-детектору визначати профіль запаху, на який вона реагуватиме.

3. Чи можна навчити тварин виявляти більше однієї цілі?

Так. Щоб уникнути плутанини щодо того, що виявляє дресирована тварина, ми можемо навчити її різній поведінковій реакції на кожен цільовий запах.

Наприклад, собаки в Міністерстві сільського господарства США Програма виявлення собачих хвороб служб дикої природи реагують агресивним попередженням, наприклад подряпинами, коли виявляють зразок качки, зараженої пташиним грипом. Коли вони виявляють зразок білохвостого оленя, зараженого пріоном, який викликає хвороба хронічної трати, вони відповідають пасивним попередженням, таким як сісти.

Дослідження в Університеті Оберна показали, що собаки можуть пам’ятати і реагувати на них 72 запахи під час завдання запам'ятовування запаху. Єдине обмеження - це те, скільки способів собака може спілкуватися про різні запахи.

Знак повідомляє мандрівників про пілотне дослідження в аеропорту Гельсінкі, яке пропонує безкоштовні тести на коронавірус на собаках для виявлення інфекцій за запахом.
Знак повідомляє мандрівників про пілотне дослідження в аеропорту Гельсінкі, яке пропонує безкоштовні тести на коронавірус на собаках для виявлення інфекцій за запахом.
Шоя Лак / Getty Images

4. Які фактори можуть ускладнити цей процес?

По-перше, будь-яка організація, яка тренує тварин для виявлення хвороб, потребує відповідного типу лабораторії та обладнання. Залежно від захворювання, це може включати засоби індивідуального захисту та фільтрування повітря.

Інше занепокоєння полягає в тому, чи може патоген заразити тварин, що виявляють. Якщо це ризик, дослідникам, можливо, доведеться інактивувати зразки перед тим, як виставити тварин. Тоді їм потрібно побачити, чи не змінив цей процес фітонциди, яким вони навчають тварин асоціюватися з інфекцією.

Нарешті, обробники повинні подумати про те, як посилити бажану реакцію виявлення тварин у полі. Якщо вони працюють в популяції переважно неінфікованих людей - наприклад, в аеропорту - і тварина не має шансу заробити винагороду, вона може втратити інтерес і перестати працювати. Ми шукаємо тварин, які мають сильний потяг до роботи, не зупиняючись, але тривалий час без винагороди може бути складним завданням навіть для наймотивованіших тварин.

5. Чому б не побудувати машину, яка може це зробити?

Зараз у нас немає таких чутливих пристроїв, як тварини з добре розвиненим нюхом. Наприклад, нюх у собаки є принаймні в 1,000 разів більш чутливий, ніж будь-який механічний пристрій. Це може пояснити, чому собаки виявили рак у зразках тканин, які були медично очищений як не раковий

Ми також знаємо, що тхори можуть виявити зараження пташиним грипом у зразках калу до і після лабораторного аналізу, який показує, що вірус перестав проливатися. Це свідчить про те, що для деяких патогенних мікроорганізмів можуть спостерігатися зміни фітонцидів у осіб, які інфіковані, але протікають безсимптомно.

Коли вчені дізнаються більше про те, як працює нюх ссавців, вони матимуть більше шансів створити пристрої, які настільки ж чутливі та надійні, щоб нюхати хвороби.

Про автораБесіда

Глен Дж. Голден, науковий співробітник / науковець I, Державний університет Колорадо

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

книги_пець

Вам також може сподобатися

ДОСТУПНІ МОВИ

англійська африкаанс арабська Китайська (спрощене письмо) Китайський традиційний) данську мову нідерландський Філіппінська фінську мову французький німецький грецький давньоєврейську хінді угорський індонезієць італійський японський корейський малайський норвежець перс полірування португальська румунський російська іспанська суахілі шведську мову тайський турецька український урду в'єтнамський

слідкуйте за InnerSelf далі

значок facebookзначок Twitterзначок YouTubeinstagram iconпінтрест значокrss значок

 Отримайте останні по електронній пошті

Щотижневий журнал Щоденне натхнення

Нове ставлення - нові можливості

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | Ринок InnerSelf
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf Publications. Всі права захищені.