Hogyan segíthet a kutyák szaglása az egészség és biztonság megőrzésében

Tudjuk, hogy a kutyák kivételes szaglással rendelkeznek. Ez segíti őket abban, hogy megtalálják az eltűnt túrázókat, kiszagolják a csempészárut és észleljék az egészségügyi problémákat. Az orruk olyan szagokat is képes érzékelni, amelyeket mi alig veszünk észre, és így egy láthatatlan térképet rajzolnak a körülöttük lévő világról.

A tudósok most közelebbről is megvizsgálták ezt a képességet, miközben kutyák agyát szkennelve figyelték meg a szimatolás közbeni agyi aktivitásukat. A tanulmányt Zeev Zalevsky professzor vezette, aki a Bar-Ilan Egyetem Kofkin Mérnöki Karán dolgozik.

A kutatók kulcsfontosságú eredményeket találtak a kutyák amygdalájában, hippokampuszában és szaglóhagymájában – ezek segítenek megérteni, hogyan képesek a kutyák megkülönböztetni a különböző szagokat.

A kutyák aggyal “olvassák” a szagokat

A kutyák szaglásért felelős génjeinek száma jóval nagyobb, mint az embereké, ezért nyomnyi mennyiségű illatot is képesek észlelni.

Az orruk által felfogott jelek először a szaglóhagymába jutnak, ahol az elsődleges feldolgozás történik. Ezután a jelek mélyebb agyi területekre kerülnek, amelyek a memóriával, motivációval és érzelmekkel állnak kapcsolatban.

A kutatócsoport egy távoli optikai szenzort használt, amely képes volt feltérképezni a kutya agyi aktivitását, miközben négy különböző szagot szagoltattak velük. A szakértők szerint ez az eljárás lehetőséget teremt arra, hogy valós időben figyeljék meg a kutyák reakcióit anélkül, hogy bonyolult eszközöket kellene rájuk szerelni.

Miért fontos az amygdala?

„Az eredmények azt mutatják, hogy az amygdala kulcsszerepet játszik abban, hogyan dolgozzák fel és reagálnak a kutyák a szagokra. Bizonyos illatok sajátos érzelmi és emlékreakciókat váltanak ki, és ezt a régiót képesek vagyunk optikailag vizsgálni” – mondta Zalevsky professzor. „Ez a felfedezés az első lépés lehet egy olyan eszköz létrehozásához, amely segít megérteni és értelmezni, hogyan érzékelik és különböztetik meg a kutyák az illatokat.”

Az amygdalát gyakran az érzelmekkel és a túlélési ösztönökkel hozzák összefüggésbe. A kutatók megfigyelték, hogy ez a régió másképp aktiválódik, amikor a kutyák különböző illatokat szagolnak. Ez megmagyarázza, hogy egyes szagok miért váltanak ki erős viselkedési reakciókat.

A kutyák szagreakcióinak nyomon követése

„A következő lépés egy hordozható, Wi-Fi-vezérelt eszköz kifejlesztése, amely egy minikamerával és lézerrendszerrel lesz felszerelve. Ezt a kutya fejére lehet majd rögzíteni, és valós időben figyelni lehet vele az állat szaglási reakcióit” – mondta Dr. Yafim Beiderman, aki Zalevsky professzor optikai kutatólaborjában dolgozik a Bar-Ilan Egyetemen.

Ez a technológia forradalmasíthatja a kutyák alkalmazását kábítószer-észlelésben vagy orvosi diagnosztikában.

Néhány szakértő már most is vizsgálja a kutyák alkalmazását rákszűrésben és cukorbetegség észlelésében. A kutyák szagfeldolgozásának mélyebb megértése felgyorsíthatja ezeket a kutatásokat, és lehetővé teheti, hogy az eredményeket gyorsabban gyűjtsék be, még mielőtt a kutyák kiképzése befejeződne.

Távoli szkennelés

Lézerek használata az agy felszínén található apró rezgések érzékelésére szokatlannak tűnhet, de a kutatások szerint ez a nem invazív módszer képes érzékelni a véráramlást és az idegi aktivitást az emberek agyában is. A kutatók ezt az ötletet alkalmazták a kutyákra, azokra az agyi területekre összpontosítva, ahol az illatjelek megjelennek.

A szenzorból érkező adatokat egy gépi tanulási rendszer dolgozta fel, amely kimutatta, hogy az agy különböző területei eltérően reagálnak a szagokra. Ebből arra következtettek, hogy az érzelmi központ fontos szerepet játszik a szagok megkülönböztetésében.

Hatások az egészségügyre és biztonságra

A rendőrség gyakran támaszkodik a K9 egységekre, hogy kiszagolják a kábítószereket és más illegális anyagokat. Egy távoli agyszkenner segíthetne értelmezni a kutya reakcióit a célzott illatokra anélkül, hogy félreértenék a jeleket. Az orvosi területen egy gyors agyi reakcióleolvasás lehetővé teheti, hogy egy kutya még azelőtt jelezze a betegséget, hogy a páciens észrevenné a tüneteket.

A keresési és mentési missziókat végző csapatok is profitálhatnak belőle. Bármilyen eszköz, amely pontosítja, hogy a kutya mit szagol, hatékonyabbá teheti az eltűnt személyek felkutatását.

Másképp látni a kutyákat

A kutatás hangsúlyozza, hogy a kutyák többek, mint hűséges társak. Az orruk egy kifinomult elemző eszköz, amely az érzelmi alapú szagokat is figyeli.

A hippocampus mélyebb vizsgálata feltárhatja, hogy az illatokkal kapcsolatos emlékek hogyan befolyásolják a kutyák viselkedését.

Rejtett illatok kutyák agyában

Egyes emberek szorongásos vagy pánikbetegség esetén segítő kutyákra támaszkodnak. A kutyák agyi jeleinek valós idejű értelmezése feltárhatja azokat a szagokat, amelyeket az emberek még nem ismertek fel. A kutatók remélik, hogy a jövőben még több kutyafajtára és illatra kiterjedő tanulmányokat végezhetnek, hogy tovább finomítsák a technológiát.

A kutatás eredményeit a Journal of Biophotonics szaklapban tették közzé.