Moose, un câine de rasă mixtă de la Nebraska Humane Society, se antrenează în munca de detectare a mirosurilor. Bill Cotton / CSU, CC BY-ND

Nota editorului: Deoarece COVID-19 a continuat să se răspândească în întreaga lume, oamenii de știință analizează noi modalități de urmărire a acestuia. O abordare promițătoare este dresarea câinilor pentru detectarea persoanelor infectate prin mirosirea probelor de urină sau sudoare umană. Cercetătorul de știință Glen Golden, care a antrenat câini și dihorii pentru a detecta gripa aviară la păsări, explică de ce anumite animale sunt potrivite pentru a adulmeca boala.

1. Ce specii au nas pentru boală?

Unele animale au simțurile mirosului foarte dezvoltate. Acestea includ rozătoare; câinii și rudele lor sălbatice, precum lupii și coioții; și mustelide - mamifere carnivore precum nevăstuici, vidre și dihori. Creierul acestor specii are de trei sau mai multe ori mai mulți neuroni receptori olfactivi funcționali - celule nervoase care răspund la mirosuri - decât speciile cu abilități de miros mai puțin acut, inclusiv oameni și alte primate.

Acești neuroni sunt responsabili pentru detectarea și identificarea compușilor olfactivi volatili care transmit semnale semnificative, cum ar fi fumul dintr-un foc sau aroma cărnii proaspete. O substanță este volatilă dacă se schimbă ușor de la lichid la gaz la temperaturi scăzute, cum ar fi acetonă care conferă unghiilor de îndepărtare a mirosului de fructe. Odată ce se vaporizează, se poate răspândi rapid prin aer.

Când unul dintre aceste animale detectează un miros semnificativ, semnalul chimic este tradus în mesaje și transportat prin creierul său. Mesajele merg simultan către cortexul olfactiv, care este responsabil pentru identificarea, localizarea și amintirea mirosului, și către alte regiuni ale creierului responsabile de luarea deciziilor și emoții. Deci, aceste animale pot detecta multe semnale chimice pe distanțe mari și pot crea asociații mentale rapide și precise despre ele.

2. Cum aleg cercetătorii un parfum țintă?

În majoritatea studiilor care au folosit câini pentru a detecta cancerul, câinii au identificat probe fizice, cum ar fi pielea, urina sau respirația, de la pacienți care fie au fost diagnosticați cu cancer, fie au avut cancer nediagnosticat într-un stadiu incipient. Oamenii de știință nu știu ce miros folosesc câinii sau dacă acesta variază în funcție de tipul de cancer.

Departamentul Agriculturii din SUA Centrul național de cercetare a faunei sălbatice în Colorado și Centrul Monell Chemical Senses in Pennsylvania au antrenat soareci pentru a detecta gripa aviară în probe fecale de la rațe infectate. Gripa aviară este greu de detectat la efectivele sălbatice și ea se poate răspândi la oameni, astfel încât această lucrare este concepută pentru a ajuta biologii sălbatici să monitorizeze focarele.

Laboratorul Kimball de la Monell i-a învățat pe șoareci să obțină o recompensă atunci când au mirosit un eșantion pozitiv confirmat de la un animal infectat. De exemplu, șoarecii ar primi o băutură de apă atunci când ar călători pe brațul unui labirint în formă de Y care conținea fecale de la o rață infectată cu virusul gripei aviare.

Analizând chimic probele fecale, cercetătorii au descoperit că concentrația compușilor chimici volatili din aceștia s-a schimbat atunci când o rață a fost infectată cu gripa aviară. Așa că au dedus că acest profil de miros modificat a fost ceea ce șoarecii au recunoscut.

{vembed Y = 0UxLt3yugUA}
Membrii familiei mustelidelor, cum ar fi dihorii, bursucii și vidrele, au simțurile mirosului foarte dezvoltate. Aici un vărsat adulmecă carne înghețată îngropată adânc în zăpadă.

Pe baza acestei lucrări, am instruit dihorii și câinii pentru a detecta gripa aviară la păsări, cum ar fi rațele sălbatice și puii domestici, într-un studiu de colaborare între Universitatea de Stat din Colorado și Centrul Național de Cercetare a Faunei Sălbatice, care este în prezent în curs de examinare pentru publicare.

Cu dihorii, am început prin antrenarea lor pentru a alerta sau a semnaliza că au detectat mirosul țintă, prin zgârierea pe o cutie care conținea rapoarte ridicate ale acestor compuși volatili și pentru a ignora cutii care conțineau rapoarte scăzute. Apoi am arătat dihorilor probe de fecale atât de la rațe infectate, cât și neinfectate, iar dihorii au început imediat să alerteze la cutia care conține proba de fecale de la o rață infectată.

Această abordare este similară cu modul în care câinii sunt instruiți pentru a detecta mirosurile volatile cunoscute în explozivi sau droguri ilegale. Uneori, totuși, trebuie să lăsăm animalul detector să determine profilul mirosului la care va răspunde.

3. Pot fi antrenate animalele pentru a detecta mai multe ținte?

Da. Pentru a evita confuzia cu privire la ceea ce detectează un animal antrenat, îi putem învăța un răspuns comportamental diferit pentru fiecare miros țintă.

De exemplu, câinii din Departamentul Agriculturii din SUA Programul de detectare a bolilor canine de către Servicii sălbatice răspund cu o alertă agresivă, cum ar fi zgârierea, atunci când detectează o probă de la o rață infectată cu gripă aviară. Când detectează o probă dintr-un cerb cu coadă albă infectat de prionul care cauzează boala irosirii cronice, răspund cu o alertă pasivă, cum ar fi așezarea.

Cercetările de la Universitatea din Auburn au arătat că câinii își pot aminti și răspunde 72 de mirosuri în timpul unei sarcini de memorie a mirosurilor. Singura limitare este modul în care un câine poate comunica despre diferite indicii de miros.

Un semn anunță călătorii despre un studiu pilot pe aeroportul din Helsinki, care oferă teste gratuite de coronavirus folosind câini pentru a detecta infecțiile prin miros. Shoja Lak / Getty Images

4. Ce fel de factori pot complica acest proces?

În primul rând, orice organizație care antrenează animale pentru detectarea bolilor are nevoie de tipul potrivit de laborator și echipament. În funcție de boală, acestea ar putea include echipamente de protecție personală și filtrare a aerului.

O altă preocupare este dacă agentul patogen ar putea infecta animalele de detectare. Dacă este un risc, cercetătorii ar putea fi nevoiți să inactiveze probele înainte de a expune animalele. Apoi, trebuie să vadă dacă acest proces a modificat volatilele pe care le învață animalele să le asocieze cu infecția.

În cele din urmă, manipulatorii trebuie să se gândească la cum să consolideze răspunsul dorit de la detectarea animalelor pe teren. Dacă lucrează într-o populație formată în mare parte de persoane neinfectate - de exemplu, într-un aeroport - și un animal nu are șansa de a câștiga o recompensă, acesta poate pierde interesul și nu va mai lucra. Căutăm animale care să aibă o forță puternică de a lucra fără oprire, dar să lucrezi mult timp fără recompensă poate fi o provocare chiar și pentru cel mai motivat animal.

5. De ce să nu construim o mașină care poate face acest lucru?

În acest moment nu avem dispozitive la fel de sensibile ca animalele cu simțul mirosului bine dezvoltat. De exemplu, simțul mirosului unui câine este de cel puțin 1,000 de ori mai sensibil decât orice dispozitiv mecanic. Acest lucru ar putea explica de ce câinii au detectat cancer în probele de țesuturi care au fost curățat din punct de vedere medical ca ne canceros

Știm, de asemenea, că dihorii pot detecta infecția cu gripă aviară în probele fecale înainte și după analize de laborator, arată că virusul a încetat să se vărsăm. Acest lucru sugerează că pentru unii agenți patogeni, pot exista modificări ale substanțelor volatile la persoanele infectate, dar care sunt asimptomatice.

Pe măsură ce oamenii de știință învață mai multe despre modul în care funcționează simțul mirosului mamiferelor, vor avea șanse mai mari de a crea dispozitive la fel de sensibile și de încredere în detectarea bolii.

Despre autor

Glen J. Golden, cercetător / cercetător I, Universitatea de Stat din Colorado

Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.

Cărți despre animale de companie din lista celor mai bine vândute de pe Amazon

„Ghidul începătorului pentru agilitatea câinilor”

de Laurie Leach

Această carte este un ghid cuprinzător pentru agilitatea câinilor, inclusiv tehnici de antrenament, echipament și reguli de competiție. Cartea include instrucțiuni pas cu pas pentru antrenament și competiție în agilitate, precum și sfaturi pentru selectarea câinelui și a echipamentului potrivit.

Click pentru mai multe informatii sau pentru a comanda

„Revoluția dresajului câinilor lui Zak George: Ghidul complet pentru creșterea animalului de companie perfect cu dragoste”

de Zak George și Dina Roth Port

În această carte, Zak George oferă un ghid cuprinzător pentru dresajul câinilor, inclusiv tehnici de întărire pozitivă și sfaturi pentru abordarea problemelor comune de comportament. Cartea include, de asemenea, informații despre selectarea câinelui potrivit și pregătirea pentru sosirea unui nou animal de companie.

Click pentru mai multe informatii sau pentru a comanda

„Geniul câinilor: cum sunt câinii mai inteligenți decât crezi”

de Brian Hare și Vanessa Woods

În această carte, autorii Brian Hare și Vanessa Woods explorează abilitățile cognitive ale câinilor și relația lor unică cu oamenii. Cartea include informații despre știința din spatele inteligenței câinilor, precum și sfaturi pentru îmbunătățirea legăturii dintre câini și stăpânii lor.

Click pentru mai multe informatii sau pentru a comanda

„Manualul cățelușului fericit: Ghidul tău definitiv pentru îngrijirea și formarea timpurie a cățelului”

de Pippa Mattinson

Această carte este un ghid cuprinzător pentru îngrijirea și formarea timpurie a cățelului, inclusiv sfaturi pentru selectarea cățelului potrivit, tehnici de dresaj și informații despre sănătate și nutriție. Cartea include și sfaturi pentru socializarea cățeilor și pregătirea pentru sosirea lor.

Click pentru mai multe informatii sau pentru a comanda