Moose, anjing jenis campuran dari Nebraska Humane Society, berlatih dalam kerja pengesanan bau. Bill Cotton / CSU, CC BY-ND

Catatan editor: Oleh kerana COVID-19 terus menyebar ke seluruh dunia, para saintis menganalisis cara baru untuk mengesannya. Satu pendekatan yang menjanjikan adalah melatih anjing untuk mengesan orang yang dijangkiti dengan mencium sampel air kencing atau peluh manusia. Saintis penyelidik Glen Golden, yang telah melatih anjing dan musang untuk mengesan selesema burung pada burung, menjelaskan mengapa haiwan tertentu sangat sesuai untuk menghidu penyakit.

1. Spesies mana yang mempunyai hidung untuk penyakit?

Beberapa haiwan mempunyai deria bau yang sangat berkembang. Mereka termasuk tikus; anjing dan saudara liarnya, seperti serigala dan koyote; dan sawi - mamalia karnivor seperti musang, berang-berang dan musang. Otak spesies ini mempunyai tiga atau lebih kali lebih banyak neuron reseptor penciuman berfungsi - sel saraf yang bertindak balas terhadap bau - daripada spesies dengan kebolehan berbau kurang berminat, termasuk manusia dan primata lain.

Neuron ini bertanggungjawab untuk mengesan dan mengenal pasti sebatian penciuman yang mudah menguap yang menghantar isyarat yang bermakna, seperti asap dari api atau aroma daging segar. Zat mudah berubah jika mudah berubah dari cecair ke gas pada suhu rendah, seperti aseton yang memberikan cat kuku menghilangkan bau buahnya. Setelah menguap, ia dapat menyebar dengan cepat melalui udara.

Apabila salah satu daripada haiwan ini mengesan bau yang bermakna, isyarat kimia diterjemahkan ke dalam mesej dan dihantar ke seluruh otaknya. Mesej dihantar secara serentak ke korteks penciuman, yang bertanggungjawab untuk mengenal pasti, melokalisasi dan mengingat bau, dan ke kawasan otak lain yang bertanggungjawab untuk membuat keputusan dan emosi. Oleh itu haiwan ini dapat mengesan banyak isyarat kimia pada jarak yang jauh dan dapat membuat perkaitan mental yang cepat dan tepat mengenainya.

2. Bagaimana penyelidik memilih aroma sasaran?

Dalam kebanyakan kajian yang menggunakan anjing untuk mengesan barah, anjing tersebut telah mengenal pasti sampel fizikal, seperti kulit, air kencing atau nafas, dari pesakit yang telah didiagnosis menghidap barah atau barah yang tidak didiagnosis pada peringkat awal. Para saintis tidak tahu bau apa yang digunakan anjing atau adakah ia berbeza mengikut jenis barah.

Jabatan Pertanian AS Pusat Penyelidikan Hidupan Liar Negara di Colorado dan Monell Chemical Senses Centre di Pennsylvania telah melatih tikus untuk mengesan selesema burung dalam sampel tinja dari itik yang dijangkiti. Selesema burung sukar dikesan di kawanan liar, dan ia boleh merebak kepada manusia, jadi karya ini dirancang untuk membantu ahli biologi hidupan liar memantau wabak.

Makmal Kimball di Monell mengajar tikus untuk mendapatkan hadiah apabila mereka mencium sampel positif yang disahkan dari haiwan yang dijangkiti. Sebagai contoh, tikus akan minum air ketika mereka berjalan di lengan labirin berbentuk Y yang mengandungi kotoran dari bebek yang dijangkiti virus selesema burung.

Dengan menganalisis sampel tinja secara kimia, para penyelidik mendapati bahawa kepekatan sebatian kimia yang mudah menguap di dalamnya berubah ketika seekor itik dijangkiti selesema burung. Oleh itu, mereka menyimpulkan bahawa profil bau yang diubah inilah yang dikenali oleh tikus.

{vembed Y = 0UxLt3yugUA}
Anggota keluarga mustelid, seperti musang, badut dan berang-berang, mempunyai deria bau yang sangat maju. Di sini seekor serigala menghidu daging beku yang terkubur jauh di dalam salji.

Berdasarkan usaha itu, kami telah melatih anjing musang dan anjing untuk mengesan selesema burung pada unggas, seperti itik liar dan ayam domestik, dalam kajian kolaboratif antara Colorado State University dan Pusat Penyelidikan Hidupan Liar Nasional yang kini sedang ditinjau untuk diterbitkan.

Dengan musang, kami mulai dengan melatih mereka untuk memberi peringatan, atau memberi isyarat bahawa mereka telah mengesan bau sasaran, dengan menggaruk kotak yang mengandungi nisbah tinggi sebatian mudah menguap itu dan mengabaikan kotak yang mengandungi nisbah rendah. Seterusnya kami menunjukkan sampel tinja musang dari itik yang dijangkiti dan tidak dijangkiti, dan musang segera mula memberi amaran ke kotak yang berisi sampel tinja dari itik yang dijangkiti.

Pendekatan ini serupa dengan cara anjing dilatih untuk mengesan bau mudah naik yang diketahui dalam bahan letupan atau ubat-ubatan haram. Kadang kala, kita harus membiarkan haiwan pengesan menentukan profil bau yang akan ditanggungnya.

3. Bolehkah haiwan dilatih untuk mengesan lebih dari satu sasaran?

Ya. Untuk mengelakkan kekeliruan tentang apa yang dikesan oleh haiwan terlatih, kita dapat mengajarnya tindak balas tingkah laku yang berbeza untuk setiap bau sasaran.

Contohnya, anjing di Jabatan Pertanian AS Program Pengesanan Penyakit Hidupan Liar balas dengan amaran yang agresif, seperti menggaru, ketika mereka mengesan sampel dari itik yang dijangkiti selesema burung. Apabila mereka mengesan sampel dari rusa ekor putih yang dijangkiti oleh prion yang menyebabkannya penyakit pembaziran kronik, mereka bertindak balas dengan amaran pasif seperti duduk.

Penyelidikan di University of Auburn telah menunjukkan bahawa anjing dapat mengingat dan bertindak balas 72 bau semasa tugas ingatan bau. Satu-satunya batasan adalah berapa banyak cara anjing dapat berkomunikasi mengenai petunjuk bau yang berbeza.

Tanda memberitahu pelancong tentang kajian rintis di lapangan terbang Helsinki yang menawarkan ujian coronavirus percuma menggunakan anjing untuk mengesan jangkitan oleh bau. Shoja Lak / Getty Images

4. Apakah jenis faktor yang boleh menyulitkan proses ini?

Pertama, mana-mana organisasi yang melatih haiwan untuk mengesan penyakit memerlukan jenis makmal dan peralatan yang betul. Bergantung pada penyakitnya, itu termasuk peralatan perlindungan diri dan penyaringan udara.

Kebimbangan lain ialah sama ada patogen tersebut menjangkiti haiwan pengesan. Sekiranya itu berisiko, penyelidik mungkin perlu mematikan sampel sebelum mereka mendedahkan haiwan tersebut. Kemudian mereka perlu melihat apakah proses itu telah mengubah turun naik yang mereka ajarkan kepada haiwan untuk dikaitkan dengan jangkitan.

Akhirnya, pengendali harus memikirkan bagaimana untuk mengukuhkan tindak balas yang diinginkan daripada pengesanan haiwan di lapangan. Sekiranya mereka bekerja di populasi orang yang kebanyakannya tidak dijangkiti - contohnya, di lapangan terbang - dan seekor haiwan tidak mendapat peluang untuk mendapat ganjaran, ia mungkin kehilangan minat dan berhenti bekerja. Kami mencari haiwan yang mempunyai dorongan kuat untuk bekerja tanpa berhenti, tetapi bekerja untuk waktu yang lama tanpa ganjaran boleh menjadi cabaran bahkan untuk haiwan yang paling bermotivasi.

5. Mengapa tidak membina mesin yang boleh melakukan ini?

Saat ini kami tidak mempunyai alat yang sensitif seperti haiwan dengan deria bau yang berkembang dengan baik. Contohnya, deria bau anjing adalah sekurang-kurangnya 1,000 kali lebih sensitif daripada sebarang alat mekanikal. Ini dapat menjelaskan mengapa anjing telah mengesan barah pada sampel tisu yang pernah terjadi dibersihkan secara perubatan sebagai tidak barah

Kami juga tahu bahawa musang dapat mengesan jangkitan selesema burung pada sampel tinja sebelum dan selepas analisis makmal menunjukkan bahawa virus telah berhenti menumpahkan. Ini menunjukkan bahawa untuk beberapa patogen, mungkin ada perubahan dalam turun naik pada individu yang dijangkiti tetapi tidak bergejala.

Oleh kerana para saintis mengetahui lebih lanjut mengenai bagaimana deria bau mamalia berfungsi, mereka akan mempunyai peluang yang lebih baik untuk membuat alat yang sensitif dan boleh dipercayai dalam menghidu penyakit.

Mengenai Penulis

Glen J. Golden, Saintis Penyelidik / Cendekiawan I, Colorado State University

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

Buku mengenai Haiwan Peliharaan daripada senarai Penjual Terbaik Amazon

"Panduan Pemula untuk Ketangkasan Anjing"

oleh Laurie Leach

Buku ini ialah panduan komprehensif untuk ketangkasan anjing, termasuk teknik latihan, peralatan dan peraturan pertandingan. Buku ini termasuk arahan langkah demi langkah untuk latihan dan bersaing dalam ketangkasan, serta nasihat untuk memilih anjing dan peralatan yang betul.

Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan

"Revolusi Latihan Anjing Zak George: Panduan Lengkap untuk Membesarkan Haiwan Kesayangan Sempurna dengan Kasih Sayang"

oleh Zak George dan Dina Roth Port

Dalam buku ini, Zak George menawarkan panduan komprehensif untuk latihan anjing, termasuk teknik peneguhan positif dan nasihat untuk menangani isu tingkah laku biasa. Buku ini juga termasuk maklumat tentang memilih anjing yang betul dan bersiap sedia untuk kedatangan haiwan peliharaan baharu.

Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan

"The Genius of Dogs: Bagaimana Anjing Lebih Pintar daripada Yang Anda Fikirkan"

oleh Brian Hare dan Vanessa Woods

Dalam buku ini, pengarang Brian Hare dan Vanessa Woods meneroka kebolehan kognitif anjing dan hubungan unik mereka dengan manusia. Buku ini mengandungi maklumat tentang sains di sebalik kecerdasan anjing, serta petua untuk meningkatkan ikatan antara anjing dan pemiliknya.

Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan

"Buku Panduan Anak Anjing Bahagia: Panduan Definitif Anda untuk Penjagaan Anak Anjing dan Latihan Awal"

oleh Pippa Mattinson

Buku ini ialah panduan komprehensif untuk penjagaan anak anjing dan latihan awal, termasuk nasihat untuk memilih anak anjing yang betul, teknik latihan, dan maklumat kesihatan dan pemakanan. Buku ini juga termasuk petua untuk bersosial dengan anak anjing dan bersiap sedia untuk ketibaan mereka.

Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan