La odoro de malsano: 5 demandoj responditaj pri uzado de hundoj - kaj musoj kaj ĉagrenoj - por detekti malsanon
La odoro de malsano: 5 demandoj responditaj pri uzado de hundoj - kaj musoj kaj ĉagrenoj - por detekti malsanon
Anonim
La emblemo de Konversacio

Glen J. Golden, Colorado State University

Noto de la redaktoro: Ĉar COVID-19 daŭre disvastiĝas tutmonde, sciencistoj analizas novajn manierojn spuri ĝin. Unu promesplena aliro estas trejni hundojn por detekti homojn, kiuj estas infektitaj flarante specimenojn de homa urino aŭ ŝvito. Esploristo Glen Golden, kiu trejnis hundojn kaj ĉagrenojn por detekti birdan gripon ĉe birdoj, klarigas kial certaj bestoj bone taŭgas por flari malsanon.

1. Kiu specio havas nazon por malsano?

Iuj bestoj havas tre evoluintajn flarsentojn. Ili inkluzivas ronĝulojn; hundoj kaj iliaj sovaĝaj parencoj, kiel lupoj kaj kojotoj; kaj mustelidoj - karnovoraj mamuloj kiel ekzemple musteloj, lutroj kaj furioroj. La cerboj de ĉi tiuj specioj havas trioble pli da funkciaj flarreceptoraj neŭronoj - nervaj ĉeloj kiuj respondas al odoroj - ol specioj kun malpli fervoraj flarkapabloj, inkluzive de homoj kaj aliaj primatoj.

Ĉi tiuj neŭronoj respondecas pri detektado kaj identigado de volatilaj flaraj komponaĵoj, kiuj sendas signifajn signalojn, kiel fumo de fajro aŭ aromo de freŝa viando. Substanco estas volatila se ĝi ŝanĝiĝas facile de likvaĵo al gaso ĉe malaltaj temperaturoj, kiel la acetono, kiu donas al la ungopolukaĵo sian fruktan odoron. Post kiam ĝi vaporiĝas, ĝi povas rapide disvastiĝi tra la aero.

Kiam unu el ĉi tiuj bestoj detektas signifan odoron, la kemia signalo estas tradukita en mesaĝojn kaj transportita tra sia cerbo. La mesaĝoj iras samtempe al la flara kortekso, kiu respondecas pri identigado, lokalizado kaj memorado de odoro, kaj al aliaj cerbaj regionoj respondecaj pri decido kaj emocio. Do ĉi tiuj bestoj povas detekti multajn kemiajn signalojn super grandaj distancoj kaj povas fari rapidajn kaj precizajn mensajn asociojn pri ili.

2. Kiel esploristoj elektas celan odoron?

En la plej multaj studoj, kiuj uzis hundojn por detekti kanceron, la hundoj identigis fizikajn specimenojn, kiel haŭto, urino aŭ spiro, de pacientoj kiuj aŭ estis diagnozitaj kun kancero aŭ havas nediagnozitan kanceron en frua stadio. Sciencistoj ne scias kian odorindikon uzas la hundoj aŭ ĉu ĝi varias laŭ speco de kancero.

La National Wildlife Research Center de la Usona Departemento de Agrikulturo en Kolorado kaj la Monell Chemical Senses Center en Pensilvanio trejnis musojn por detekti birdan gripon en fekaj specimenoj de infektitaj anasoj. Birda gripo estas malfacile detektebla en sovaĝaj aroj, kaj ĝi povas disvastiĝi al homoj, do ĉi tiu laboro estas dizajnita por helpi sovaĝajn biologojn monitori por eksplodoj.

La Kimball-laboratorio ĉe Monell instruis la musojn ricevi rekompencon kiam ili flaris konfirmitan pozitivan provaĵon de infektita besto. Ekzemple, musoj ricevus trinkaĵon da akvo kiam ili veturis laŭ la brako de Y-forma labirinto kiu enhavis fekon de anaso infektita kun birda gripa viruso.

Kemie analizante la fekaj specimenoj, esploristoj trovis, ke la koncentriĝo de volatilaj kemiaj komponaĵoj en ili ŝanĝiĝis kiam anaso infektiĝis per birda gripo. Do ili konkludis, ke ĉi tiu ŝanĝita odorprofilo estis tio, kion la musoj rekonis.

Konstruante sur tiu laboro, ni trejnis ĉagrenojn kaj hundojn por detekti birdan gripon en birdoj, kiel ekzemple sovaĝaj anasoj kaj hejmaj kokidoj, en kunlabora studo inter Colorado State University kaj la National Wildlife Research Center kiu estas nuntempe sub revizio por publikigo.

Kun ĉagrenoj, ni komencis trejni ilin por atentigi aŭ signali, ke ili detektis la cel-odoron, per gratado sur skatolo kiu enhavis altajn proporciojn de tiuj volatilaj kunmetaĵoj kaj por ignori skatolojn kiuj enhavis malaltajn proporciojn. Poste ni montris al la ĉagrenaj fekaj specimenoj de kaj infektitaj kaj neinfektitaj anasoj, kaj la ĉasoj tuj komencis atentigi la skatolon enhavanta la fekan specimenon de infektita anaso.

Ĉi tiu aliro estas simila al la maniero kiel hundoj estas trejnitaj por detekti konatajn volatilajn odorojn en eksplodaĵoj aŭ kontraŭleĝaj drogoj. Kelkfoje, tamen, ni devas lasi la detektilbeston determini la odorprofilon al kiu ĝi respondos.

3. Ĉu bestoj povas esti trejnitaj por detekti pli ol unu celon?

Jes. Por eviti konfuzon pri tio, kion detektas edukita besto, ni povas instrui al ĝi malsaman kondutisman respondon por ĉiu cela odoro.

Ekzemple, la hundoj en la Programo pri Detektado de Canine Disease de la U.S. Department of Agriculture respondas per agresema atentigo, kiel ekzemple gratado, kiam ili detektas specimenon de anaso infektita kun birda gripo. Kiam ili detektas provaĵon de blankavosta cervo infektita de la priono kiu kaŭzas kronikan malŝpareman malsanon, ili respondas per pasiva alarmo kiel sidiĝi.

Esploro ĉe la Universitato de Auburn montris, ke hundoj povas memori kaj respondi al 72 odoroj dum odormemortasko. La nura limigo estas kiom da manieroj hundo povas komuniki pri malsamaj odorindikoj.

4. Kiaj faktoroj povas kompliki ĉi tiun procezon?

Unue, ĉiu organizo kiu trejnas bestojn por detekti malsanojn bezonas la ĝustan tipon de laboratorio kaj ekipaĵo. Depende de la malsano, tio povus inkluzivi personan protektan ekipaĵon kaj aerfiltrilon.

Alia zorgo estas ĉu la patogeno povus infekti la detektbestojn. Se tio estas risko, esploristoj eble bezonos malaktivigi la specimenojn antaŭ ol ili elmontras la bestojn. Tiam ili devas vidi ĉu tiu procezo ŝanĝis la volatilojn, kiujn ili instruas al la bestoj asocii kun infekto.

Fine, prizorgantoj devas pensi pri kiel plifortigi la deziratan respondon de detektaj bestoj sur la kampo. Se ili laboras en loĝantaro de plejparte neinfektitaj homoj - ekzemple, en flughaveno - kaj besto ne havas ŝancon gajni rekompencon, ĝi povas perdi intereson kaj ĉesi labori. Ni serĉas bestojn, kiuj havas fortan eblon labori sen ĉesi, sed labori dum longa tempo sen rekompenco povas esti malfacila por eĉ la plej motivita besto.

5. Kial ne konstrui maŝinon kiu povas fari ĉi tion?

Ĝuste nun ni ne havas aparatojn, kiuj estas same sentemaj kiel bestoj kun bonevoluintaj flarsentoj. Ekzemple, la flarsento de hundo estas almenaŭ 1 000 fojojn pli sentema ol iu ajn mekanika aparato. Ĉi tio povus klarigi kial hundoj detektis kanceron en histoprovaĵoj kiuj estis medicine purigitaj kiel ne kancero

Ni ankaŭ scias, ke huronoj povas detekti infekton de birda gripo en fekaj specimenoj antaŭ kaj post kiam laboratoria analizo montras, ke la viruso ĉesis forĵeti. Tio indikas ke por kelkaj patogenoj, povas ekzisti ŝanĝoj en volatiloj en individuoj kiuj estas infektitaj sed estas sensimptomaj.

Ĉar sciencistoj lernas pli pri kiel funkcias la flarsento de mamuloj, ili havos pli bonan ŝancon krei aparatojn, kiuj estas same sentemaj kaj fidindaj por flari malsanojn.

La Konversacio

Glen J. Golden, Esploristo/akademiulo I, Colorado State University

Populara laŭ temo