Moose ، وهو كلب مختلط السلالات من جمعية Nebraska Humane Society ، يتدرب على أعمال الكشف عن الرائحة. بيل قطن / CSU, CC BY-ND

ملاحظة المحرر: مع استمرار انتشار COVID-19 في جميع أنحاء العالم ، يقوم العلماء بتحليل طرق جديدة لتتبعه. نهج واحد واعد تدريب الكلاب على الكشف عن الأشخاص المصابين بشم عينات من البول أو العرق البشري. يشرح عالم الأبحاث غلين جولدن ، الذي درب الكلاب والقوارض للكشف عن إنفلونزا الطيور في الطيور ، سبب ملاءمة بعض الحيوانات لاستنشاق المرض.

1. ما هي الأنواع التي لديها أنف للمرض؟

بعض الحيوانات لديها حاسة شم متطورة للغاية. وتشمل القوارض. الكلاب وأقاربها البرية ، مثل الذئاب والقيوط ؛ و mustelids - الثدييات آكلة اللحوم مثل ابن عرس وثعالب الماء والقوارض. تمتلك أدمغة هذه الأنواع ثلاث مرات أو أكثر من الخلايا العصبية لمستقبلات حاسة الشم - الخلايا العصبية التي تستجيب للروائح - من الأنواع ذات القدرات الشمية الأقل حدة ، بما في ذلك البشر والرئيسيات الأخرى.

هذه الخلايا العصبية هي المسؤولة عن اكتشاف وتحديد المركبات الشمية المتطايرة التي ترسل إشارات ذات مغزى ، مثل دخان النار أو رائحة اللحوم الطازجة. تكون المادة متطايرة إذا تغيرت بسهولة من سائل إلى غاز عند درجات حرارة منخفضة ، مثل الأسيتون الذي يعطي مزيل طلاء الأظافر رائحة الفواكه. بمجرد أن يتبخر ، يمكن أن ينتشر بسرعة عبر الهواء.

عندما يكتشف أحد هذه الحيوانات رائحة ذات مغزى ، يتم ترجمة الإشارة الكيميائية إلى رسائل ويتم نقلها عبر دماغها. تذهب الرسائل في نفس الوقت إلى القشرة الشمية ، المسؤولة عن تحديد وتحديد مكان وتذكر الرائحة ، وإلى مناطق الدماغ الأخرى المسؤولة عن اتخاذ القرار والعاطفة. لذلك يمكن لهذه الحيوانات اكتشاف العديد من الإشارات الكيميائية على مسافات بعيدة ويمكنها تكوين ارتباطات عقلية سريعة ودقيقة عنها.

2. كيف يختار الباحثون رائحة مستهدفة؟

في معظم الدراسات التي استخدمت الكلاب للكشف عن السرطان ، حددت الكلاب عينات جسدية ، مثل الجلد أو البول أو التنفس ، من المرضى الذين تم تشخيص إصابتهم بالسرطان أو لديهم سرطان غير مشخص في مرحلة مبكرة. لا يعرف العلماء ما هي الرائحة التي تستخدمها الكلاب أو ما إذا كانت تختلف حسب نوع السرطان.

وزارة الزراعة الأمريكية المركز القومي لبحوث الحياة البرية في كولورادو و مركز مونيل للكيمياء الحساسة في ولاية بنسلفانيا تم تدريب الفئران على الكشف أنفلونزا الطيور في عينات براز البط المصاب. من الصعب اكتشاف أنفلونزا الطيور في القطعان البرية ، وهذا أمر صعب يمكن أن ينتشر إلى البشر، لذلك تم تصميم هذا العمل لمساعدة علماء الأحياء البرية على مراقبة تفشي المرض.

قام مختبر كيمبال في مونيل بتعليم الفئران الحصول على مكافأة عندما شموا عينة إيجابية مؤكدة من حيوان مصاب. على سبيل المثال ، كانت الفئران تشرب الماء عندما تتحرك أسفل ذراع متاهة على شكل حرف Y تحتوي على براز بطة مصابة بفيروس إنفلونزا الطيور.

من خلال التحليل الكيميائي لعينات البراز ، وجد الباحثون أن تركيز المركبات الكيميائية المتطايرة فيها تغير عندما أصيبت بطة بأنفلونزا الطيور. لذلك استنتجوا أن ملف تعريف الرائحة هذا هو ما تعرفه الفئران.

{vembed Y = 0UxLt3yugUA}
يمتلك أفراد عائلة mustelid ، مثل القوارض والغرير وثعالب الماء ، حواس شم متطورة للغاية. هنا يشم ولفيرين اللحوم المجمدة المدفونة في أعماق الثلج.

بناءً على هذا العمل ، قمنا بتدريب القوارض والكلاب على اكتشاف إنفلونزا الطيور في الطيور ، مثل البط البري والدجاج المنزلي ، في دراسة تعاونية بين جامعة ولاية كولورادو والمركز الوطني لبحوث الحياة البرية والتي هي قيد المراجعة حاليًا للنشر.

مع القوارض ، بدأنا بتدريبهم على التنبيه ، أو الإشارة إلى أنهم اكتشفوا الرائحة المستهدفة ، عن طريق خدش صندوق يحتوي على نسب عالية من تلك المركبات المتطايرة وتجاهل الصناديق التي تحتوي على نسب منخفضة. بعد ذلك أظهرنا عينات براز القوارض من كل من البط المصاب وغير المصاب ، وبدأت القوارض على الفور في التنبيه إلى الصندوق الذي يحتوي على عينة براز من بطة مصابة.

يشبه هذا النهج الطريقة التي يتم بها تدريب الكلاب على اكتشاف الروائح المتطايرة المعروفة في المتفجرات أو المخدرات غير المشروعة. ومع ذلك ، في بعض الأحيان ، يتعين علينا السماح لحيوان الكاشف بتحديد ملف الرائحة الذي سيستجيب له.

3. هل يمكن تدريب الحيوانات على اكتشاف أكثر من هدف؟

نعم. لتجنب الالتباس حول ما يكتشفه حيوان مدرب ، يمكننا تعليمه استجابة سلوكية مختلفة لكل رائحة مستهدفة.

على سبيل المثال ، الكلاب في وزارة الزراعة الأمريكية برنامج الكشف عن أمراض الكلاب في خدمات الحياة البرية الرد بتنبيه شديد ، مثل الخدش ، عند اكتشاف عينة من بطة مصابة بإنفلونزا الطيور. عندما اكتشفوا عينة من غزال أبيض الذيل مصاب بالبريون المسبب مرض الهزال المزمن، يستجيبون بتنبيه سلبي مثل الجلوس.

أظهرت الأبحاث في جامعة أوبورن أن الكلاب تستطيع التذكر والاستجابة لها 72 رائحة خلال مهمة ذاكرة الرائحة. القيد الوحيد هو عدد الطرق التي يمكن للكلب أن يتواصل بها حول إشارات الرائحة المختلفة.

لافتة تُعلم المسافرين بشأن دراسة تجريبية في مطار هلسنكي تقدم اختبارات مجانية لفيروس كورونا باستخدام الكلاب لاكتشاف العدوى عن طريق الشم. شوجا لاك / جيتي إيماجيس

4. ما هي أنواع العوامل التي يمكن أن تعقد هذه العملية؟

أولاً ، تحتاج أي منظمة تدرب الحيوانات على اكتشاف المرض إلى النوع الصحيح من المختبرات والمعدات. اعتمادًا على المرض ، يمكن أن يشمل ذلك معدات الحماية الشخصية وفلتر الهواء.

مصدر قلق آخر هو ما إذا كان العامل الممرض قد يصيب حيوانات الكشف. إذا كان هذا يمثل خطرًا ، فقد يحتاج الباحثون إلى تعطيل العينات قبل الكشف عن الحيوانات. ثم يحتاجون إلى معرفة ما إذا كانت هذه العملية قد غيرت المواد المتطايرة التي يعلمون الحيوانات ربطها بالعدوى.

أخيرًا ، يجب على المعالجين التفكير في كيفية تعزيز الاستجابة المرغوبة من حيوانات الكشف في الحقل. إذا كانوا يعملون في مجتمع معظمهم غير مصابين - على سبيل المثال ، في مطار - ولم يحصل الحيوان على فرصة لكسب مكافأة ، فقد يفقد الاهتمام ويتوقف عن العمل. نحن نبحث عن الحيوانات التي لديها دافع قوي للعمل دون توقف ، ولكن العمل لفترة طويلة بدون مكافأة يمكن أن يمثل تحديًا حتى بالنسبة للحيوانات الأكثر تحفيزًا.

5. لماذا لا نبني آلة يمكنها القيام بذلك؟

في الوقت الحالي ، ليس لدينا أجهزة حساسة مثل الحيوانات ذات حاسة الشم المتطورة. على سبيل المثال ، حاسة الشم لدى الكلب على الأقل 1,000 مرة أكثر حساسية من أي جهاز ميكانيكي. قد يفسر هذا سبب اكتشاف الكلاب للسرطان في عينات الأنسجة التي تم اكتشافها تم تطهيره طبيا على أنه غير سرطاني

نعلم أيضًا أن القوارض يمكنها اكتشاف عدوى إنفلونزا الطيور في عينات البراز قبل وبعد التحاليل المخبرية التي تظهر أن الفيروس قد توقف عن التساقط. يشير هذا إلى أنه بالنسبة لبعض مسببات الأمراض ، قد تكون هناك تغييرات في المواد المتطايرة لدى الأفراد المصابين ولكن بدون أعراض.

بينما يتعلم العلماء المزيد حول كيفية عمل حاسة الشم لدى الثدييات ، سيكون لديهم فرصة أفضل لإنشاء أجهزة حساسة وموثوقة في استنشاق الأمراض.

عن المؤلف

غلين ج. غولدن ، عالم أبحاث / الباحث الأول ، جامعة ولاية كولورادو

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

كتب على الحيوانات الأليفة من قائمة أفضل البائعين في أمازون

"دليل المبتدئين لرشاقة الكلاب"

بواسطة لوري ليتش

هذا الكتاب هو دليل شامل لخفة حركة الكلاب ، بما في ذلك تقنيات التدريب والمعدات وقواعد المنافسة. يتضمن الكتاب تعليمات خطوة بخطوة للتدريب والمنافسة في خفة الحركة ، بالإضافة إلى نصائح لاختيار الكلب المناسب والمعدات.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

"ثورة تدريب الكلاب في زاك جورج: الدليل الكامل لتربية الحيوان الأليف المثالي بحب"

بواسطة زاك جورج وميناء دينا روث

في هذا الكتاب ، يقدم زاك جورج دليلاً شاملاً لتدريب الكلاب ، بما في ذلك تقنيات التعزيز الإيجابي والنصائح لمعالجة مشكلات السلوك الشائعة. يتضمن الكتاب أيضًا معلومات حول اختيار الكلب المناسب والاستعداد لوصول حيوان أليف جديد.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

"عبقرية الكلاب: كيف تكون الكلاب أذكى مما تعتقد"

بقلم بريان هير وفانيسا وودز

في هذا الكتاب ، يستكشف المؤلفان Brian Hare و Vanessa Woods القدرات المعرفية للكلاب وعلاقتها الفريدة مع البشر. يتضمن الكتاب معلومات عن العلم وراء ذكاء الكلاب ، بالإضافة إلى نصائح لتعزيز العلاقة بين الكلاب وأصحابها.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

"The Happy Puppy Handbook: دليلك النهائي لرعاية الجراء والتدريب المبكر"

بواسطة بيبا ماتينسون

هذا الكتاب هو دليل شامل لرعاية الجراء والتدريب المبكر ، بما في ذلك نصائح لاختيار الجرو المناسب ، وتقنيات التدريب ، والمعلومات الصحية والتغذوية. يتضمن الكتاب أيضًا نصائح حول التنشئة الاجتماعية للكلاب والاستعداد لوصولهم.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب