作者:格伦·J
金色，对话 来自内布拉斯加州人道协会的混血狗穆斯训练气味检测工作
信用证:汇票棉花/中央结算单位，信用证由买方指定 编者按:随着新冠肺炎病毒继续在全球传播，科学家们正在分析追踪它的新方法
一个有希望的方法是训练狗通过闻人类尿液或汗液样本来检测被感染的人
研究科学家格伦·戈尔登(Glen Golden)训练狗和雪貂在鸟类中检测禽流感，他解释了为什么某些动物非常适合嗅出疾病
一个
哪些物种对疾病有嗅觉？ 有些动物嗅觉非常发达
它们包括啮齿动物；狗和它们的野生亲戚，像狼和郊狼；和鼬科动物——食肉哺乳动物，如黄鼠狼、水獭和雪貂
这些物种的大脑比嗅觉能力较弱的物种(包括人类和其他灵长类动物)拥有三倍或更多的功能性嗅觉受体神经元——对气味做出反应的神经细胞
这些神经元负责检测和识别挥发性嗅觉化合物，这些化合物发出有意义的信号，如火灾中的烟雾或新鲜肉类的香味
如果一种物质在低温下容易从液体变成气体，它就是挥发性的，就像丙酮给指甲油去除剂带来的水果味
一旦蒸发，它会在空气中迅速扩散
当这些动物中的一个检测到有意义的气味时，化学信号被转换成信息并通过大脑传输
这些信息同时传到负责识别、定位和记忆气味的嗅觉皮层，以及负责决策和情绪的其他大脑区域
因此，这些动物可以在很远的距离上探测到许多化学信号，并能迅速准确地联想到它们
2
研究人员如何选择目标气味？ 在大多数使用狗来检测癌症的研究中，狗已经从已经被诊断为癌症或早期未被诊断为癌症的患者身上识别出身体样本，例如皮肤、尿液或呼吸
科学家不知道狗会发出什么样的气味信号，也不知道它是否会因癌症类型而异
美国
S
农业部设在科罗拉多州的国家野生动物研究中心和宾夕法尼亚州的莫内尔化学感官中心已经训练老鼠从感染的鸭子粪便样本中检测禽流感
禽流感在野生群体中很难检测到，而且它可以传播给人类，所以这项工作旨在帮助野生动物生物学家监测疫情
莫内尔大学的金博尔实验室教导老鼠，当它们闻到来自受感染动物的确认阳性样本时，可以获得奖励
例如，当老鼠沿着一个Y形迷宫的手臂行进时，它们会得到一杯水，这个迷宫包含了一只感染了禽流感病毒的鸭子的粪便
通过对粪便样本进行化学分析，研究人员发现，当鸭子感染禽流感时，粪便中挥发性化合物的浓度会发生变化
所以他们推断这种改变的气味是老鼠识别的
在这项工作的基础上，在科罗拉多州立大学和国家野生动物研究中心的一项合作研究中，我们训练了雪貂和狗来检测家禽(如野鸭和家禽)中的禽流感，该研究目前正在接受出版审查
对于雪貂，我们首先训练它们发出警报，或发出信号，表明它们已经检测到目标气味，方法是抓挠含有高比例挥发性化合物的盒子，忽略含有低比例挥发性化合物的盒子
接下来，我们向雪貂展示了感染鸭和未感染鸭的粪便样本，雪貂立即开始向装有感染鸭粪便样本的盒子发出警报
这种方法类似于训练狗检测爆炸物或非法药物中已知的挥发性气味
然而，有时我们必须让检测动物来决定它会对什么样的气味做出反应
鼬科的成员，如雪貂、獾和水獭，具有高度发达的嗅觉
这里，一只狼獾嗅出深埋在雪中的冻肉
三
动物可以被训练探测多个目标吗？ 是
为了避免混淆训练过的动物在检测什么，我们可以教它对每个目标气味的不同行为反应
例如，美国的狗
S
农业部野生动物服务犬病检测项目在检测到感染禽流感的鸭子样本时，会发出攻击性警报，例如抓挠
当他们检测到白尾鹿的样本被导致慢性消耗性疾病的朊病毒感染时，他们会做出消极的反应，比如坐下来
奥本大学的研究表明，在气味记忆任务中，狗可以记住并回应72种气味
唯一的限制是一只狗可以通过多少种方式交流不同的气味线索
四
什么样的因素会使这个过程复杂化？ 首先，任何训练动物检测疾病的组织都需要合适类型的实验室和设备
根据疾病的不同，这可能包括个人防护设备和空气过滤
另一个问题是病原体是否会感染检测动物
如果这是一种风险，研究人员可能需要在暴露动物之前使样本失活
然后他们需要看看这个过程是否改变了他们教动物与感染相关的挥发物
最后，训练者必须考虑如何加强野外动物的预期反应
如果他们在大多数未感染人群中工作——例如，在机场——而动物没有机会获得奖励，它可能会失去兴趣并停止工作
我们寻找那些有强烈动力不停工作的动物，但是即使是最有动力的动物，长时间没有回报的工作也是有挑战性的
常见问题:我们的#CV19探测犬可以筛选多少人？我们相信一只狗一小时可以筛选250个人
我们让他们成对工作，最多20分钟后轮换
狗喜欢工作，但休息时间也同样重要
https://t
co/ofdlMjqi4m @ LSHTM @ Durham _ uni pic
推特
com/200 wtlow 9y—医学检测犬(@ Meddetectdogs)2020年4月27日 五
为什么不造一台能做到这一点的机器呢？ 现在我们还没有像动物一样灵敏的设备，它们的嗅觉非常发达
例如，狗的嗅觉比任何机械装置都灵敏至少1000倍
这可以解释为什么狗在组织样本中检测到癌症，而这些样本已经被医学证明不是癌症 我们还知道，雪貂可以在实验室分析显示病毒已经停止脱落之前和之后检测粪便样本中的禽流感感染
这表明，对于某些病原体来说，受感染但无症状的个体的挥发物可能会发生变化
随着科学家们对哺乳动物嗅觉如何工作的了解越来越多，他们将有更大的机会创造出在嗅出疾病方面同样灵敏可靠的设备
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