Duften av sykdom: 5 spørsmål besvart om bruk av hunder - og mus og ildere - for å oppdage sykdom

Duften av sykdom: 5 spørsmål besvart om bruk av hunder, mus og ildere for å oppdage sykdom
Elg, en blandet rasehund fra Nebraska Humane Society, trener i luktdeteksjonsarbeid.
Bill Cotton / CSU, CC BY-ND

Redaktørens kommentar: Da COVID-19 har spredt seg over hele verden, analyserer forskere nye måter å spore det på. En lovende tilnærming er trene hunder for å oppdage mennesker som er smittet ved å lukte prøver av urin eller svette fra mennesker. Forsker Glen Golden, som har trent hunder og ildere for å oppdage fugleinfluensa hos fugler, forklarer hvorfor visse dyr er godt egnet til å snuse ut sykdom.

1. Hvilken art har nese for sykdom?

Noen dyr har høyt utviklede luktesanser. De inkluderer gnagere; hunder og deres ville slektninger, som ulver og prærieulver; og mustelokk - kjøttetende pattedyr som væsel, oter og ildere. Disse artenes hjerner har tre eller flere ganger mer funksjonelle olfaktoriske reseptorneuroner - nerveceller som reagerer på lukt - enn arter med mindre ivrige luktende evner, inkludert mennesker og andre primater.

Disse nevronene er ansvarlige for å oppdage og identifisere flyktige olfaktoriske forbindelser som sender meningsfulle signaler, som røyk fra ild eller aroma av ferskt kjøtt. Et stoff er flyktig hvis det skifter lett fra væske til gass ved lave temperaturer, som aceton som gir neglelakkfjerner sin fruktige lukt. Når den er fordampet, kan den spre seg raskt gjennom luften.

Når et av disse dyrene oppdager en meningsfull lukt, blir det kjemiske signalet oversatt til meldinger og transportert gjennom hjernen. Meldingene går samtidig til luktbarken, som er ansvarlig for å identifisere, lokalisere og huske lukt, og til andre hjerneområder som er ansvarlige for beslutningstaking og følelser. Så disse dyrene kan oppdage mange kjemiske signaler over store avstander og kan lage raske og nøyaktige mentale assosiasjoner om dem.

2. Hvordan velger forskere en målduft?

I de fleste studier som har brukt hunder til å oppdage kreft, har hundene identifisert fysiske prøver, som hud, urin eller pust, fra pasienter som enten har blitt diagnostisert med kreft eller har udiagnostisert kreft på et tidlig stadium. Forskere vet ikke hvilken luktestikk hundene bruker, eller om det varierer etter krefttype.

US Department of Agriculture's National Wildlife Research Center i Colorado og Monell Chemical Senses Center i Pennsylvania har trent mus til å oppdage fugleinfluensa i avføringsprøver fra infiserte ender. Fugleinfluensa er vanskelig å oppdage i ville flokker, og det kan spre seg til mennesker, så dette arbeidet er designet for å hjelpe naturbiologer med å overvåke utbrudd.

Kimball-laboratoriet på Monell lærte musene å få en belønning når de luktet en bekreftet positiv prøve fra et infisert dyr. For eksempel ville mus få en drink med vann når de reiste nedover armen på en Y-formet labyrint som inneholdt avføring fra en and smittet med fugleinfluensavirus.

Ved å kjemisk analysere avføringsprøvene, fant forskerne at konsentrasjonen av flyktige kjemiske forbindelser i dem endret seg når en and ble smittet med fugleinfluensa. Så de utledet at denne endrede luktprofilen var det musene kjente igjen.


Medlemmer av mustelokkfamilien, som ildere, grevling og oter, har høyt utviklede luktesanser. Her snuser en jerv ut frossent kjøtt begravet dypt i snøen.


 Få den siste via e-post

Ukentlig magasin Daglig Inspirasjon

Basert på det arbeidet, har vi trent ildere og hunder til å oppdage fugleinfluensa hos høns, som ville ender og tamkyllinger, i en samarbeidsstudie mellom Colorado State University og National Wildlife Research Center som for tiden er under gjennomgang for publisering.

Med ilder begynte vi med å trene dem for å varsle, eller signalisere at de hadde oppdaget mållukten, ved å skrape i en boks som inneholdt høye forhold mellom disse flyktige forbindelsene og å ignorere bokser som inneholdt lave forhold. Deretter viste vi ilder fekale prøver fra både infiserte og ikke-infiserte ender, og ildene begynte umiddelbart å varsle om esken som inneholder fecalprøven fra en infisert and.

Denne tilnærmingen er lik måten hundene blir trent opp på å oppdage kjente flyktige lukt i eksplosiver eller ulovlige stoffer. Noen ganger må vi la detektordyret bestemme luktprofilen som det vil svare på.

3. Kan dyr trent til å oppdage mer enn ett mål?

Ja. For å unngå forvirring om hva et trent dyr oppdager, kan vi lære det en annen atferdsrespons for hver mållukt.

For eksempel hundene i US Department of Agriculture Wildlife Services Canine Disease Detection Program svare med et aggressivt varsel, for eksempel å skrape, når de oppdager en prøve fra en and smittet med fugleinfluensa. Når de oppdager en prøve fra en hvithalehjort infisert av prionen som forårsaker kronisk sløsende sykdom, svarer de med et passivt varsel som å sette seg ned.

Forskning ved University of Auburn har vist at hunder kan huske og svare på 72 lukt under en luktminneoppgave. Den eneste begrensningen er hvor mange måter en hund kan kommunisere om forskjellige lukter.

Et skilt varsler reisende om en pilotstudie på Helsingfors flyplass som tilbyr gratis koronavirus-tester med hunder for å oppdage luktinfeksjoner.
Et skilt varsler reisende om en pilotstudie på Helsingfors flyplass som tilbyr gratis koronavirus-tester med hunder for å oppdage luktinfeksjoner.
Shoja Lak / Getty Images

4. Hva slags faktorer kan komplisere denne prosessen?

For det første trenger enhver organisasjon som trener dyr til å oppdage sykdom riktig type laboratorium og utstyr. Avhengig av sykdommen, kan det omfatte personlig verneutstyr og luftfiltrering.

En annen bekymring er om patogenet kan infisere påvisningsdyrene. Hvis det er en risiko, kan forskere trenge å inaktivere prøvene før de utsetter dyrene. Deretter må de se om den prosessen har endret flyktige stoffer som de lærer dyrene å assosiere med infeksjon.

Til slutt må håndterere tenke på hvordan de kan styrke ønsket respons fra oppdagelsesdyr i felt. Hvis de jobber i en populasjon med for det meste ikke-infiserte mennesker - for eksempel på en flyplass - og et dyr ikke får sjansen til å tjene en belønning, kan det miste interessen og slutte å jobbe. Vi ser etter dyr som har en sterk arbeidsdrift uten å stoppe, men å jobbe lenge uten belønning kan være utfordrende for selv det mest motiverte dyret.

5. Hvorfor ikke bygge en maskin som kan gjøre dette?

Akkurat nå har vi ikke enheter som er så følsomme som dyr med velutviklede luktesanser. For eksempel er en hunds luktesans minst 1,000 ganger mer følsom enn noen mekanisk enhet. Dette kan forklare hvorfor hunder har oppdaget kreft i vevsprøver som har vært medisinsk ryddet som ikke kreft

Vi vet også at ildere kan oppdage fugleinfluensainfeksjon i avføringsprøver før og etter laboratorieanalyse viser at viruset har sluttet å kaste. Dette antyder at for noen patogener kan det være endringer i flyktige stoffer hos personer som er smittet, men som er asymptomatiske.

Etter hvert som forskere lærer mer om hvordan pattedyrs luktesans fungerer, vil de ha større sjanse for å lage enheter som er like følsomme og pålitelige når det gjelder å snuse ut sykdommer.

om forfatterenDen Conversation

Glen J. Golden, forsker / lærer I, Colorado State University

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

Kan hende du også liker

følg InnerSelf på

facebook icontwitter ikonetyoutube-ikonetinstagram ikonpintrest-ikonetrss ikon

 Få den siste via e-post

Ukentlig magasin Daglig Inspirasjon

TILGJENGELIGE SPRÅK

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeeliwhihuiditjakomsnofaplptroruesswsvthtrukurvi

MEST LES

digitale penger 9 15
Hvordan digitale penger har endret hvordan vi lever
by Daromir Rudnyckyj
Enkelt sagt kan digitale penger defineres som en form for valuta som bruker datanettverk til å...
Et Equinox-alter
Å lage et jevndøgnalter og andre høstjevndøgnsprosjekter
by Ellen Evert Hopman
Høstjevndøgn er tiden da havet blir grovt når vinterkulingen setter inn. Det er også...
nysgjerrige barn 9 17
5 måter å holde barna nysgjerrige på
by Perry Zurn
Barn er naturlig nysgjerrige. Men ulike krefter i miljøet kan dempe nysgjerrigheten deres over...
fornybar kraft 9 15
Hvorfor det ikke er anti-miljøet å være for økonomisk vekst
by Eoin McLaughlin et al
Midt i dagens levekostnadskrise er det mange mennesker som er kritiske til ideen om økonomisk...
koalabjørn "fast" i et tre
Når det er smart å være sakte: Leksjoner fra en koalabjørn
by Danielle Clode
Koalaen klamret seg til en gammel trehjort mens den strandet i Murray River, på grensen ...
stille opp 9 16
Hvorfor du bør snakke med sjefen din før "stille slutte"
by Cary Cooper
Quiet quitting er et fengende navn, populært på sosiale medier, for noe vi alle sannsynligvis har...
I likhet med gener, går tarmmikrobene dine fra en generasjon til den neste
I likhet med gener, går tarmmikrobene dine fra en generasjon til den neste
by Taichi A. Suzuki og Ruth Ley
Da de første menneskene flyttet ut av Afrika, bar de tarmmikrobene med seg. Viser seg,…
havskoger 9 18
Havskogene er større enn Amazonas og mer produktive enn vi trodde
by Albert Pessarrodona Silvestre, et al
Utenfor kysten av det sørlige Afrika ligger den store afrikanske havskogen, og Australia kan skryte av…

Nye holdninger - Nye muligheter

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf Publikasjoner. Alle rettigheter reservert.