Moose, 'n gemengde rassehond van die Nebraska Humane Society, oefen in reukopsporingswerk. Bill Cotton / CSU, CC BY-ND

Redakteur se opmerking: Aangesien COVID-19 wêreldwyd bly versprei het, is wetenskaplikes besig om nuwe maniere te ontleed om dit op te spoor. Een belowende benadering is honde oplei om besmette mense op te spoor deur monsters van menslike urine of sweet te ruik. Navorsingswetenskaplike Glen Golden, wat honde en frette opgelei het om voëlgriep by voëls op te spoor, verduidelik waarom sekere diere goed geskik is om siektes op te ruim.

1. Watter spesie het 'n neus vir siektes?

Sommige diere het sterk ontwikkelde reuksintuie. Dit sluit knaagdiere in; honde en hul wilde familielede, soos wolwe en coyotes; en mosterdeksels - vleisetende soogdiere soos moerse, otters en frette. Die breine van hierdie spesies het drie of meer keer meer funksionele reuke-reseptoreurone - senuweeselle wat op reuke reageer - as spesies met minder skerp reukvermoë, insluitend mense en ander primate.

Hierdie neurone is verantwoordelik vir die opsporing en identifisering van vlugtige reukverbindings wat betekenisvolle seine stuur, soos rook van 'n vuur of die aroma van vars vleis. 'N Stof is vlugtig as dit by lae temperature maklik van vloeistof na gas verander, soos die asetoon wat die vrugtige geur van naellak verwyder. Sodra dit verdamp, kan dit vinnig deur die lug versprei.

Wanneer een van hierdie diere 'n betekenisvolle reuk opspoor, word die chemiese sein in boodskappe vertaal en deur die brein vervoer. Die boodskappe gaan gelyktydig na die olfaktoriese korteks, wat verantwoordelik is vir die identifisering, lokalisering en onthou van reuk, en na ander breinstreke wat verantwoordelik is vir besluitneming en emosie. Hierdie diere kan dus baie chemiese seine oor groot afstande opspoor en vinnig en akkurate verstandelike assosiasies daaroor kan maak.

2. Hoe kies navorsers 'n teikengeur?

In die meeste studies wat honde gebruik het om kanker op te spoor, het die honde fisiese monsters soos vel, urine of asem geïdentifiseer van pasiënte wat met kanker gediagnoseer is of ongediagnoseerde kanker in 'n vroeë stadium. Wetenskaplikes weet nie watter reukaanwysings die honde gebruik nie en of dit verskil volgens die tipe kanker.

Die Amerikaanse Departement van Landbou Nasionale Natuurlewensnavorsingsentrum in Colorado en die Monell Chemical Senses Center in Pennsylvania het muise opgelei om op te spoor voëlgriep in fekale monsters van besmette eende. Voëlgriep is moeilik om op te spoor by wilde troppe, en dit is ook nie so nie kan versprei na mense, dus is hierdie werk ontwerp om natuurbiologe te help om uitbrake te monitor.

Die Kimball-laboratorium in Monell het die muise geleer om 'n beloning te kry wanneer hulle 'n bevestigde positiewe monster van 'n besmette dier ruik. Byvoorbeeld, muise sou water drink as hulle deur die arm van 'n Y-vormige doolhof beweeg wat ontlasting bevat van 'n eend wat met vogelgriepvirus besmet is.

Deur die ontlastingmonsters chemies te ontleed, het navorsers gevind dat die konsentrasie vlugtige chemiese verbindings daarin verander toe 'n eend met voëlgriep besmet raak. Hulle het dus afgelei dat hierdie veranderde reukprofiel die muise herken het.

{vembed Y = 0UxLt3yugUA}
Lede van die mosterdlêende familie, soos frette, dassies en otters, het sterk ontwikkelde reuksintuie. Hier snuif 'n wolwer bevrore vleis wat diep in die sneeu begrawe is.

Op grond van die werk het ons frette en honde opgelei om voëlgriep by hoenders op te spoor, soos wilde eende en mak hoenders, in 'n samewerkende studie tussen Colorado State University en die National Wildlife Research Center wat tans hersien word vir publikasie.

Met frette het ons begin om hulle op te lei om te waarsku of aan te dui dat hulle die teikenreuk bespeur het, deur te krap op 'n boks wat hoë verhoudings bevat van die vlugtige verbindings en om bokse met lae verhoudings te ignoreer. Vervolgens het ons die frette fekale monsters van beide geïnfekteerde en nie-besmette eende getoon, en die frette het dadelik begin waarsku oor die boks wat die fekale monster van 'n besmette eend bevat.

Hierdie benadering is soortgelyk aan die manier waarop honde opgelei word om bekende vlugtige reuke in plofstof of onwettige dwelms op te spoor. Soms moet ons die opspoordier egter die reukprofiel bepaal waarop hy sal reageer.

3. Kan diere opgelei word om meer as een teiken op te spoor?

Ja. Om verwarring te voorkom oor wat 'n opgeleide dier opspoor, kan ons 'n ander gedragsreaksie vir elke teikengereuk leer.

Byvoorbeeld, die honde in die Amerikaanse departement van landbou Program vir die opsporing van hondsiektes in die natuurlewe reageer met 'n aggressiewe waarskuwing, soos om te krap, wanneer hulle 'n monster van 'n eend besmet met voëlgriep opspoor. Wanneer hulle 'n monster opspoor van 'n witsterthert wat besmet is deur die prion wat veroorsaak chroniese vermorsing van siektes, reageer hulle met 'n passiewe waarskuwing soos om te gaan sit.

Navorsing aan die Universiteit van Auburn het getoon dat honde kan onthou en daarop kan reageer 72 reuke tydens 'n reukgeheue-taak. Die enigste beperking is hoeveel maniere 'n hond oor verskillende reukaanwysings kan kommunikeer.

'N Teken stel reisigers in kennis van 'n loodsstudie op die lughawe in Helsinki wat gratis koronavirustoetse aanbied met honde om reukeinfeksies op te spoor. Shoja Lak / Getty Images

4. Watter faktore kan hierdie proses bemoeilik?

Eerstens, enige organisasie wat diere oplei om siektes op te spoor, benodig die regte tipe laboratorium en toerusting. Afhangend van die siekte, kan dit persoonlike beskermingstoerusting en lugfiltering insluit.

Nog 'n bekommernis is of die patogeen die opsporingsdiere kan besmet. As dit 'n risiko is, moet navorsers die monsters moet deaktiveer voordat hulle die diere blootstel. Dan moet hulle kyk of die proses die vlugtige stof wat hulle die diere leer om met infeksie te assosieer, verander het.

Ten slotte moet hanteerders nadink oor hoe om die gewenste reaksie van opsporingsdiere in die veld te versterk. As hulle werk in 'n bevolking van meestal mense wat nie besmet is nie (byvoorbeeld op 'n lughawe) en 'n dier nie die kans kry om 'n beloning te verdien nie, kan dit belangstelling verloor en ophou werk. Ons is op soek na diere wat sterk werk toe wil ry sonder om te stop, maar om lank sonder beloning te werk, kan vir selfs die mees gemotiveerde dier uitdagend wees.

5. Waarom nie 'n masjien bou wat dit kan doen nie?

Op die oomblik het ons nie so sensitiewe toestelle soos diere met goed ontwikkelde reuksintuie nie. Byvoorbeeld, die reuksintuig van 'n hond is minstens 1,000 XNUMX keer sensitiewer as enige meganiese toestel. Dit kan verklaar waarom honde kanker opgespoor het in weefselmonsters wat al was medies skoongemaak as nie kankeragtig nie

Ons weet ook dat frette voëlgriepinfeksie in fekale monsters kan opspoor voor en na laboratoriumontleding toon dat die virus gestaak het. Dit dui daarop dat vir sommige patogene veranderinge kan plaasvind in vlugtige bestanddele by individue wat besmet is, maar asimptomaties is.

Namate wetenskaplikes meer te wete kom oor hoe die reuksintuig van soogdiere werk, het hulle 'n groter kans om toestelle te skep wat net so sensitief en betroubaar is om siektes op te ruim.

Oor die skrywer

Glen J. Golden, navorsingswetenskaplike / geleerde I, Colorado State University

Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.

Boeke oor troeteldiere uit Amazon se lys met topverkopers

"Die beginnersgids vir hondebehendigheid"

deur Laurie Leach

Hierdie boek is 'n omvattende gids tot hondebehendigheid, insluitend opleidingstegnieke, toerusting en kompetisiereëls. Die boek bevat stap-vir-stap instruksies vir opleiding en kompetisie in behendigheid, asook raad vir die keuse van die regte hond en toerusting.

Klik vir meer inligting of om te bestel

"Zak George's Dog Training Revolution: Die volledige gids om die perfekte troeteldier met liefde groot te maak"

deur Zak George en Dina Roth Port

In hierdie boek bied Zak George 'n omvattende gids tot hondopleiding, insluitend positiewe versterkingstegnieke en advies om algemene gedragskwessies aan te spreek. Die boek bevat ook inligting oor die keuse van die regte hond en voorbereiding vir die koms van 'n nuwe troeteldier.

Klik vir meer inligting of om te bestel

"Die genie van honde: hoe honde slimmer is as wat jy dink"

deur Brian Hare en Vanessa Woods

In hierdie boek ondersoek die skrywers Brian Hare en Vanessa Woods die kognitiewe vermoëns van honde en hul unieke verhouding met mense. Die boek bevat inligting oor die wetenskap agter honde-intelligensie, sowel as wenke om die band tussen honde en hul eienaars te versterk.

Klik vir meer inligting of om te bestel

"Die Happy Puppy Handbook: Jou definitiewe gids tot hondjiesorg en vroeë opleiding"

deur Pippa Mattinson

Hierdie boek is 'n omvattende gids tot hondjieversorging en vroeë opleiding, insluitend raad vir die keuse van die regte hondjie, opleidingstegnieke en inligting oor gesondheid en voeding. Die boek bevat ook wenke vir die sosialisering van hondjies en voorbereiding vir hul aankoms.

Klik vir meer inligting of om te bestel