Nebraska Humane Society'nin melez bir köpeği olan Moose, koku algılama çalışmasında eğitim alıyor. Bill Cotton / CSU, CC BY-ND

Editörün notu: COVID-19 dünya çapında yayılmaya devam ederken, bilim adamları onu takip etmenin yeni yollarını analiz ediyorlar. Umut verici bir yaklaşım, enfekte olan insanları tespit etmek için köpekleri eğitmek insan idrarı veya ter örneklerini koklayarak. Kuşlarda kuş gribini tespit etmek için köpekleri ve gelincikleri eğiten araştırmacı bilim adamı Glen Golden, bazı hayvanların neden hastalığı koklamak için çok uygun olduğunu açıklıyor.

1. Hangi türlerin hastalık için burunları vardır?

Bazı hayvanların koku alma duyuları oldukça gelişmiştir. Kemirgenler; kurtlar ve çakallar gibi köpekler ve vahşi akrabaları; ve Mustelids - gelincik, su samuru ve dağ gelinciği gibi etobur memeliler. Bu türlerin beyinleri, insanlar ve diğer primatlar da dahil olmak üzere daha az keskin koku alma yeteneğine sahip türlere göre üç veya daha fazla işlevsel koku alma reseptör nöronuna (kokulara yanıt veren sinir hücrelerine) sahiptir.

Bu nöronlar, ateşten çıkan duman veya taze et aroması gibi anlamlı sinyaller gönderen uçucu koku alma bileşiklerini tespit etmek ve tanımlamaktan sorumludur. Bir madde, oje sökücüye meyvemsi kokusunu veren aseton gibi, düşük sıcaklıklarda sıvıdan gaza kolayca değiştiğinde uçucudur. Buharlaştıktan sonra hızla havaya yayılabilir.

Bu hayvanlardan biri anlamlı bir koku algıladığında, kimyasal sinyal mesajlara çevrilir ve beynin her tarafına taşınır. Mesajlar eşzamanlı olarak kokuyu tanımlamak, lokalize etmek ve hatırlamaktan sorumlu olan koku alma korteksine ve karar verme ve duygudan sorumlu diğer beyin bölgelerine gider. Böylece bu hayvanlar çok uzak mesafelerden birçok kimyasal sinyali algılayabilir ve onlar hakkında hızlı ve doğru zihinsel ilişkiler kurabilirler.

2. Araştırmacılar bir hedef kokuyu nasıl seçer?

Kanseri tespit etmek için köpekleri kullanan çoğu araştırmada, köpekler kanser teşhisi konmuş veya kanser hastalarından deri, idrar veya nefes gibi fiziksel numuneler belirlediler. erken aşamada teşhis edilmemiş kanser. Bilim adamları, köpeklerin hangi kokuyu kullandığını veya kanser türüne göre değişip değişmediğini bilmiyorlar.

ABD Tarım Bakanlığı'nın Ulusal Yaban Hayatı Araştırma Merkezi Colorado'da ve Monell Kimyasal Duyu Merkezi Pennsylvania'da fareleri tespit etmek için eğitti Enfekte ördeklerden alınan dışkı örneklerinde kuş gribi. Kuş gribinin yabani sürülerde tespit edilmesi zordur ve insanlara yayılabilirBu nedenle bu çalışma, vahşi yaşam biyologlarının salgınları izlemesine yardımcı olmak için tasarlandı.

Monell'deki Kimball laboratuvarı, farelere, enfekte olmuş bir hayvandan onaylanmış bir pozitif numuneyi kokladıklarında bir ödül almayı öğretti. Örneğin, fareler, kuş gribi virüsü ile enfekte olmuş bir ördeğin dışkısını içeren Y şeklindeki bir labirentin kolundan aşağıya indiklerinde bir bardak su alacaklardı.

Dışkı örneklerini kimyasal olarak analiz eden araştırmacılar, bir ördek kuş gribine yakalandığında içlerindeki uçucu kimyasal bileşiklerin konsantrasyonunun değiştiğini buldular. Bu yüzden, farelerin tanıdığı bu koku profilinin değiştiği sonucuna vardılar.

{vücut Y=0UxLt3yugUA}
Yaban gelinciği, porsuk ve su samuru gibi mustelid ailesinin üyeleri oldukça gelişmiş koku alma duyularına sahiptir. Burada bir kurtçuk karın derinliklerine gömülü donmuş eti kokluyor.

Colorado Eyalet Üniversitesi ve Ulusal Yaban Hayatı Araştırma Merkezi arasında yapılan ve şu anda yayınlanmak üzere incelenmekte olan bir ortak çalışmada, bu çalışmaya dayanarak, yaban ördeği ve evcil tavuklar gibi kümes hayvanlarında kuş gribini tespit etmek için gelincik ve köpekler eğittik.

Gelinciklerle, bu uçucu bileşiklerin yüksek oranlarını içeren bir kutuyu kaşıyarak ve düşük oranlar içeren kutuları görmezden gelerek, hedef kokuyu tespit ettiklerini bildirmek için onları eğiterek başladık. Daha sonra hem enfekte olmuş hem de enfekte olmamış ördeklerden gelen gelincik dışkı örneklerini gösterdik ve gelincikler, enfekte bir ördeğin dışkı örneğini içeren kutuyu hemen uyarmaya başladı.

Bu yaklaşım, köpeklerin patlayıcılarda veya yasa dışı uyuşturucularda bilinen uçucu kokuları tespit etmek için eğitilme şekline benzer. Ancak bazen, dedektör hayvanının tepki vereceği koku profilini belirlemesine izin vermemiz gerekir.

3. Hayvanlar birden fazla hedefi tespit etmek için eğitilebilir mi?

Evet. Eğitimli bir hayvanın ne tespit ettiği konusunda kafa karışıklığını önlemek için, ona her hedef koku için farklı bir davranışsal yanıt öğretebiliriz.

Örneğin, ABD Tarım Bakanlığı'ndaki köpekler Yaban Hayatı Hizmetleri Köpek Hastalığı Tespit Programı kuş gribine yakalanmış bir ördeğin örneğini tespit ettiklerinde kaşınma gibi agresif bir uyarı ile yanıt verirler. Prion tarafından enfekte olmuş beyaz kuyruklu bir geyikten bir örnek tespit ettiklerinde kronik israf hastalığıoturmak gibi pasif bir alarmla yanıt verirler.

Auburn Üniversitesi'ndeki araştırmalar, köpeklerin hatırlayabildiğini ve yanıt verebildiğini göstermiştir. Bir koku hafıza görevi sırasında 72 koku. Tek sınırlama, bir köpeğin farklı koku ipuçları hakkında iletişim kurabilmesidir.

Bir işaret, yolcuları Helsinki havaalanında, enfeksiyonları koku yoluyla tespit etmek için köpeklerin kullanıldığı ücretsiz koronavirüs testleri sunan bir pilot çalışma hakkında bilgilendiriyor. Shoja Lak / Getty Images

4. Bu süreci ne tür faktörler zorlaştırabilir?

Birincisi, hayvanları hastalığı tespit etmek için eğiten herhangi bir kuruluşun doğru türde laboratuar ve ekipmana ihtiyacı vardır. Hastalığa bağlı olarak bu, kişisel koruma ekipmanını ve hava filtrelemeyi içerebilir.

Diğer bir endişe, patojenin tespit hayvanlarını enfekte edip edemeyeceğidir. Bu bir riskse, araştırmacıların hayvanları ortaya çıkarmadan önce örnekleri etkisiz hale getirmeleri gerekebilir. Daha sonra, bu sürecin hayvanlara enfeksiyonla ilişkilendirmeyi öğrettikleri uçucu maddeleri değiştirip değiştirmediğini görmeleri gerekir.

Son olarak, idareciler, tarladaki tespit hayvanlarından istenen tepkiyi nasıl güçlendireceklerini düşünmelidir. Çoğunlukla enfekte olmayan insanlardan oluşan bir popülasyonda çalışıyorlarsa - örneğin, bir havaalanında - ve bir hayvan ödül kazanma şansı bulamıyorsa, ilgisini kaybedebilir ve çalışmayı bırakabilir. Durmadan çalışmak için güçlü bir dürtüye sahip hayvanları arıyoruz, ancak uzun süre ödülsüz çalışmak, en motive olmuş hayvanlar için bile zor olabilir.

5. Neden bunu yapabilecek bir makine yapmıyorsunuz?

Şu anda, koku alma duyusu iyi gelişmiş hayvanlar kadar hassas cihazlara sahip değiliz. Örneğin, bir köpeğin koku alma duyusu herhangi bir mekanik cihazdan en az 1,000 kat daha hassas. Bu, köpeklerin neden doku örneklerinde kanser tespit ettiğini açıklayabilir. kanserli olmadığı için tıbbi olarak onaylandı

Ayrıca gelinciklerin, laboratuvar analizlerinden önce ve sonra dışkı örneklerinde kuş gribi enfeksiyonunu tespit edebildiğini biliyoruz, bu virüsün dökülmeyi durdurduğunu gösteriyor. Bu, bazı patojenler için, enfekte olan ancak asemptomatik olan kişilerde uçucu maddelerde değişiklikler olabileceğini düşündürmektedir.

Bilim adamları, memelilerin koku alma duyusunun nasıl çalıştığı hakkında daha fazla şey öğrendikçe, hastalığı koklamak kadar hassas ve güvenilir cihazlar yaratma şansı daha yüksek olacak.

Yazar Hakkında

Glen J. Golden, Araştırmacı / Bilim Adamı I, Colorado Eyalet Üniversitesi

Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.

Amazon'un En Çok Satanlar listesinden Evcil Hayvanlarla ilgili kitaplar

"Yeni Başlayanlar İçin Köpek Çevikliği Rehberi"

kaydeden Laurie Leach

Bu kitap, eğitim teknikleri, ekipman ve yarışma kuralları da dahil olmak üzere köpek çevikliği için kapsamlı bir rehberdir. Kitap, çeviklik eğitimi ve rekabeti için adım adım talimatların yanı sıra doğru köpek ve ekipmanı seçmek için tavsiyeler içerir.

Daha fazla bilgi veya sipariş için tıklayın

"Zak George'un Köpek Eğitimi Devrimi: Mükemmel Evcil Hayvanı Sevgiyle Yetiştirmek İçin Eksiksiz Kılavuz"

Zak George ve Dina Roth Limanı tarafından

Bu kitapta, Zak George, pozitif pekiştirme teknikleri ve yaygın davranış sorunlarını ele almak için tavsiyeler de dahil olmak üzere köpek eğitimi için kapsamlı bir rehber sunuyor. Kitap ayrıca doğru köpeği seçme ve yeni bir evcil hayvanın gelişine hazırlanma hakkında bilgiler içerir.

Daha fazla bilgi veya sipariş için tıklayın

"Köpeklerin Dahisi: Köpekler Nasıl Düşündüğünüzden Daha Akıllıdır"

Brian Hare ve Vanessa Woods tarafından

Bu kitapta yazarlar Brian Hare ve Vanessa Woods, köpeklerin bilişsel yeteneklerini ve insanlarla olan benzersiz ilişkilerini keşfediyor. Kitap, köpek zekasının arkasındaki bilim hakkında bilgilerin yanı sıra köpekler ve sahipleri arasındaki bağı güçlendirmeye yönelik ipuçları içerir.

Daha fazla bilgi veya sipariş için tıklayın

"Mutlu Köpek El Kitabı: Yavru Köpek Bakımı ve Erken Eğitim için Kesin Rehberiniz"

kaydeden Pippa Mattinson

Bu kitap, doğru köpek yavrusu seçimi için tavsiyeler, eğitim teknikleri ve sağlık ve beslenme bilgileri de dahil olmak üzere, köpek yavrusu bakımı ve erken eğitim için kapsamlı bir rehberdir. Kitap ayrıca yavru köpekleri sosyalleştirmeye ve onların gelişine hazırlanmaya yönelik ipuçları da içeriyor.

Daha fazla bilgi veya sipariş için tıklayın