Moose สุนัขพันธุ์ผสมจาก Nebraska Humane Society ฝึกฝนงานตรวจจับกลิ่น บิลฝ้าย / CSU, CC BY-ND

หมายเหตุบรรณาธิการ: เนื่องจาก COVID-19 ยังคงแพร่กระจายไปทั่วโลกอย่างต่อเนื่อง นักวิทยาศาสตร์กำลังวิเคราะห์วิธีใหม่ในการติดตาม แนวทางหนึ่งที่มีแนวโน้มดีคือ ฝึกสุนัขเพื่อตรวจหาผู้ที่ติดเชื้อ โดยการดมกลิ่นปัสสาวะหรือเหงื่อของมนุษย์ นักวิทยาศาสตร์ด้านการวิจัย Glen Golden ผู้ซึ่งฝึกฝนสุนัขและพังพอนเพื่อตรวจหาเชื้อไข้หวัดนกในนกอธิบายว่าเหตุใดสัตว์บางชนิดจึงเหมาะที่จะดมกลิ่นจากความเจ็บป่วย

1. สายพันธุ์ใดมีจมูกสำหรับโรค?

สัตว์บางชนิดมีการรับรู้กลิ่นที่พัฒนาขึ้นอย่างมาก รวมถึงสัตว์ฟันแทะ สุนัขและญาติป่าเช่นหมาป่าและหมาป่า และ หนวด - สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่กินเนื้อเป็นอาหารเช่นพังพอนนากและพังพอน สมองของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีเซลล์ประสาทรับกลิ่นที่ทำงานได้มากกว่าสามเท่าหรือมากกว่านั่นคือเซลล์ประสาทที่ตอบสนองต่อกลิ่นมากกว่าสายพันธุ์ที่มีความสามารถในการรับกลิ่นน้อยกว่ารวมถึงมนุษย์และสัตว์ในตระกูลบิชอพอื่น ๆ

เซลล์ประสาทเหล่านี้มีหน้าที่ในการตรวจจับและระบุสารประกอบของกลิ่นที่ระเหยได้ซึ่งส่งสัญญาณที่มีความหมายเช่นควันจากไฟหรือกลิ่นหอมของเนื้อสด สารระเหยได้ง่ายหากเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นก๊าซที่อุณหภูมิต่ำเช่นอะซิโตนที่ให้น้ำยาล้างเล็บมีกลิ่นผลไม้ เมื่อระเหยกลายเป็นไอแล้วจะสามารถแพร่กระจายไปในอากาศได้อย่างรวดเร็ว

เมื่อสัตว์เหล่านี้ตรวจพบกลิ่นที่มีความหมายสัญญาณทางเคมีจะถูกแปลเป็นข้อความและส่งไปยังสมองของมัน ข้อความจะไปที่เยื่อหุ้มสมองรับกลิ่นพร้อมกันซึ่งมีหน้าที่ในการระบุการแปลและจดจำกลิ่นและไปยังบริเวณสมองอื่น ๆ ที่รับผิดชอบในการตัดสินใจและอารมณ์ ดังนั้นสัตว์เหล่านี้สามารถตรวจจับสัญญาณทางเคมีจำนวนมากในระยะทางไกลและสามารถสร้างความสัมพันธ์ทางจิตที่รวดเร็วและแม่นยำเกี่ยวกับพวกมัน

2. นักวิจัยเลือกกลิ่นเป้าหมายอย่างไร?

ในการศึกษาส่วนใหญ่ที่ใช้สุนัขในการตรวจหามะเร็งสุนัขได้ระบุตัวอย่างทางกายภาพเช่นผิวหนังปัสสาวะหรือลมหายใจจากผู้ป่วยที่ได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นมะเร็งหรือมี มะเร็งที่ไม่ได้รับการวินิจฉัยในระยะเริ่มแรก. นักวิทยาศาสตร์ไม่รู้ว่าสุนัขใช้กลิ่นอะไรหรือแตกต่างกันไปตามประเภทของมะเร็ง

กระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา ศูนย์วิจัยสัตว์ป่าแห่งชาติ ในโคโลราโดและ ศูนย์ประสาทสัมผัสเคมี Monell ในเพนซิลเวเนียได้ฝึกหนูให้ตรวจจับ ไข้หวัดนกในตัวอย่างอุจจาระจากเป็ดที่ติดเชื้อ. โรคไข้หวัดนกตรวจพบในฝูงสัตว์ป่าได้ยากและ สามารถแพร่กระจายสู่มนุษย์ได้ดังนั้นงานนี้จึงออกแบบมาเพื่อช่วยนักชีววิทยาสัตว์ป่าในการตรวจสอบการระบาด

ห้องทดลอง Kimball ที่ Monell สอนให้หนูได้รับรางวัลเมื่อได้กลิ่นตัวอย่างที่ยืนยันแล้วจากสัตว์ที่ติดเชื้อ ตัวอย่างเช่นหนูจะได้รับน้ำดื่มเมื่อเดินทางไปตามแขนของเขาวงกตรูปตัว Y ซึ่งมีอุจจาระจากเป็ดที่ติดเชื้อไวรัสไข้หวัดนก

จากการวิเคราะห์ตัวอย่างอุจจาระทางเคมีนักวิจัยพบว่าความเข้มข้นของสารเคมีที่ระเหยได้เปลี่ยนไปเมื่อเป็ดติดเชื้อไข้หวัดนก ดังนั้นพวกเขาจึงสรุปได้ว่าลักษณะของกลิ่นที่เปลี่ยนแปลงไปนี้เป็นสิ่งที่หนูจำได้

{เหม่อ Y=0UxLt3yugUA}
สมาชิกในตระกูลมัสเตลิดเช่นพังพอนแบดเจอร์และนากมีการพัฒนาความรู้สึกในการดมกลิ่นอย่างมาก ที่นี่วูลเวอรีนดมเนื้อแช่แข็งที่ฝังลึกอยู่ในหิมะ

จากผลงานดังกล่าวเราได้ฝึกพังพอนและสุนัขเพื่อตรวจหาเชื้อไข้หวัดนกในไก่เช่นเป็ดป่าและไก่บ้านในการศึกษาร่วมกันระหว่างมหาวิทยาลัยแห่งรัฐโคโลราโดและศูนย์วิจัยสัตว์ป่าแห่งชาติซึ่งอยู่ระหว่างการตรวจสอบเพื่อเผยแพร่

ด้วยพังพอนเราเริ่มต้นด้วยการฝึกให้พวกมันแจ้งเตือนหรือส่งสัญญาณว่าตรวจพบกลิ่นเป้าหมายโดยเกาบนกล่องที่มีสารประกอบระเหยเหล่านั้นในอัตราส่วนที่สูงและไม่สนใจกล่องที่มีอัตราส่วนต่ำ ต่อไปเราจะแสดงตัวอย่างอุจจาระจากเป็ดที่ติดเชื้อและไม่ติดเชื้อและพังพอนก็เริ่มแจ้งเตือนไปยังกล่องที่มีตัวอย่างอุจจาระจากเป็ดที่ติดเชื้อทันที

วิธีนี้คล้ายกับวิธีที่สุนัขได้รับการฝึกให้ตรวจจับกลิ่นระเหยที่ทราบในวัตถุระเบิดหรือยาผิดกฎหมาย แต่บางครั้งเราต้องปล่อยให้สัตว์ตรวจจับกำหนดรูปแบบกลิ่นที่มันจะตอบสนอง

3. สามารถฝึกสัตว์ให้ตรวจจับมากกว่าหนึ่งเป้าหมายได้หรือไม่?

ใช่. เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนเกี่ยวกับสิ่งที่สัตว์ที่ได้รับการฝึกฝนกำลังตรวจจับเราสามารถสอนให้มันตอบสนองพฤติกรรมที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละกลิ่นเป้าหมาย

ตัวอย่างเช่นสุนัขในกระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา โครงการตรวจโรคสุนัขบริการสัตว์ป่า ตอบสนองด้วยการแจ้งเตือนเชิงรุกเช่นการเกาเมื่อตรวจพบตัวอย่างจากเป็ดที่ติดเชื้อไข้หวัดนก เมื่อพวกเขาตรวจพบตัวอย่างจากกวางหางขาวที่ติดเชื้อจากพรีออนที่เป็นสาเหตุ โรคกระษัยเรื้อรังพวกเขาตอบสนองด้วยการแจ้งเตือนแบบพาสซีฟเช่นนั่งลง

การวิจัยของมหาวิทยาลัยออเบิร์นแสดงให้เห็นว่าสุนัขสามารถจดจำและตอบสนองได้ 72 กลิ่นระหว่างงานหน่วยความจำกลิ่น. ข้อ จำกัด เพียงอย่างเดียวคือวิธีที่สุนัขสามารถสื่อสารเกี่ยวกับกลิ่นที่แตกต่างกันได้

ป้ายแจ้งเตือนนักท่องเที่ยวเกี่ยวกับการศึกษานำร่องที่สนามบินเฮลซิงกิซึ่งมีการทดสอบโคโรนาไวรัสฟรีโดยใช้สุนัขเพื่อตรวจหาการติดเชื้อจากกลิ่น รูปภาพ Shoja Lak / Getty

4. ปัจจัยใดบ้างที่ทำให้กระบวนการนี้ซับซ้อนขึ้น?

ประการแรกองค์กรใด ๆ ที่ฝึกสัตว์เพื่อตรวจหาโรคจำเป็นต้องมีห้องปฏิบัติการและอุปกรณ์ประเภทที่เหมาะสม ซึ่งอาจรวมถึงอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลและการกรองอากาศทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโรค

ข้อกังวลอีกประการหนึ่งคือเชื้อโรคอาจติดเชื้อในสัตว์ที่ตรวจพบหรือไม่ หากเป็นความเสี่ยงนักวิจัยอาจต้องปิดใช้งานตัวอย่างก่อนที่จะเปิดเผยสัตว์ จากนั้นพวกเขาจำเป็นต้องดูว่ากระบวนการนั้นเปลี่ยนแปลงสารระเหยที่พวกเขากำลังสอนให้สัตว์เชื่อมโยงกับการติดเชื้อหรือไม่

ในที่สุดผู้ดูแลต้องคิดเกี่ยวกับวิธีเสริมสร้างการตอบสนองที่ต้องการจากการตรวจจับสัตว์ในสนาม หากพวกเขาทำงานในกลุ่มประชากรส่วนใหญ่ที่ไม่ติดเชื้อตัวอย่างเช่นในสนามบินและสัตว์ไม่มีโอกาสได้รับรางวัลมันอาจสูญเสียความสนใจและหยุดทำงาน เรามองหาสัตว์ที่มีแรงผลักดันในการทำงานโดยไม่หยุดนิ่ง แต่การทำงานเป็นเวลานานโดยไม่ได้รับรางวัลอาจเป็นเรื่องท้าทายสำหรับสัตว์ที่มีแรงจูงใจมากที่สุด

5. ทำไมไม่สร้างเครื่องจักรที่สามารถทำสิ่งนี้ได้?

ตอนนี้เราไม่มีอุปกรณ์ที่ไวเท่ากับสัตว์ที่มีการรับรู้กลิ่นที่พัฒนามาอย่างดี ตัวอย่างเช่นความรู้สึกของสุนัขคือ ไวกว่าเครื่องจักรกลใด ๆ อย่างน้อย 1,000 เท่า. สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ว่าทำไมสุนัขจึงตรวจพบมะเร็งในตัวอย่างเนื้อเยื่อที่ได้รับ ล้างทางการแพทย์ว่าไม่เป็นมะเร็ง

เราทราบด้วยว่าพังพอนสามารถตรวจจับการติดเชื้อไข้หวัดนกในตัวอย่างอุจจาระก่อนและหลังการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นว่าไวรัสหยุดการแพร่กระจายแล้ว สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าสำหรับเชื้อโรคบางชนิดอาจมีการเปลี่ยนแปลงของสารระเหยในผู้ที่ติดเชื้อ แต่ไม่มีอาการ

เมื่อนักวิทยาศาสตร์เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการรับกลิ่นของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพวกเขาจะมีโอกาสที่ดีกว่าในการสร้างอุปกรณ์ที่มีความอ่อนไหวและเชื่อถือได้ในการดมกลิ่น

เกี่ยวกับผู้เขียน

Glen J.Golden นักวิทยาศาสตร์การวิจัย / นักวิชาการ I, มหาวิทยาลัยรัฐโคโลราโด

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือเกี่ยวกับสัตว์เลี้ยงจากรายการขายดีของ Amazon

"คู่มือสำหรับผู้เริ่มต้นสู่ความว่องไวของสุนัข"

โดยลอรี ลีช

หนังสือเล่มนี้เป็นคู่มือที่ครอบคลุมเกี่ยวกับความว่องไวของสุนัข รวมถึงเทคนิคการฝึก อุปกรณ์ และกฎการแข่งขัน หนังสือประกอบด้วยคำแนะนำแบบทีละขั้นตอนสำหรับการฝึกและแข่งขันในด้านความว่องไว ตลอดจนคำแนะนำในการเลือกสุนัขและอุปกรณ์ที่เหมาะสม

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

"การปฏิวัติการฝึกสุนัขของ Zak George: คู่มือฉบับสมบูรณ์ในการเลี้ยงสัตว์เลี้ยงที่สมบูรณ์แบบด้วยความรัก"

โดย Zak George และ Dina Roth Port

ในหนังสือเล่มนี้ Zak George นำเสนอคำแนะนำที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการฝึกสุนัข รวมถึงเทคนิคการเสริมแรงเชิงบวกและคำแนะนำสำหรับการจัดการปัญหาพฤติกรรมทั่วไป หนังสือเล่มนี้ยังมีข้อมูลเกี่ยวกับการเลือกสุนัขที่เหมาะสมและการเตรียมพร้อมสำหรับการมาถึงของสัตว์เลี้ยงตัวใหม่

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

"อัจฉริยะของสุนัข: สุนัขฉลาดกว่าที่คุณคิดได้อย่างไร"

โดย Brian Hare และ Vanessa Woods

ในหนังสือเล่มนี้ ผู้เขียน Brian Hare และ Vanessa Woods สำรวจความสามารถในการรับรู้ของสุนัขและความสัมพันธ์ที่ไม่เหมือนใครกับมนุษย์ หนังสือเล่มนี้ประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์เบื้องหลังความฉลาดของสุนัข ตลอดจนเคล็ดลับในการเสริมสร้างสายสัมพันธ์ระหว่างสุนัขกับเจ้าของ

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

"คู่มือลูกสุนัขแสนสุข: คำแนะนำขั้นสุดท้ายสำหรับการดูแลลูกสุนัขและการฝึกตั้งแต่เนิ่นๆ"

โดย Pippa Mattinson

หนังสือเล่มนี้เป็นคู่มือที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการดูแลลูกสุนัขและการฝึกตั้งแต่เนิ่นๆ รวมถึงคำแนะนำสำหรับการเลือกลูกสุนัขที่เหมาะสม เทคนิคการฝึก และข้อมูลด้านสุขภาพและโภชนาการ หนังสือเล่มนี้ยังมีเคล็ดลับในการเข้าสังคมของลูกสุนัขและการเตรียมตัวสำหรับการมาถึงของลูกสุนัข

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ