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Die Nase eines Hundes kann Krankheiten, Katastrophen und den Tod erkennen

Die Nase eines Hundes kann Krankheiten, Katastrophen und den Tod erkennen


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Schatzie hat einen Bachelor-Abschluss in Tierwissenschaften und Englisch sowie einen Master-Abschluss in Pädagogik.

Warum werden Hunde wegen ihres Geruchssinns verwendet?

Hunde sind aus mehreren Gründen als bester Freund des Menschen bekannt: Sie bieten Wärme und Kameradschaft, bedingungslose Loyalität, zuverlässigen Schutz und fantastische Nasen. Sie sind in der Lage, Düfte mit einer 10.000- bis 100.000-fachen Überlegenheit gegenüber menschlichen Fähigkeiten zu riechen und Gerüche in Teilen pro Billion in der Luft zu erkennen.

Im Wesentlichen könnte ein Hund eine faule Frucht unter zwei Millionen Scheffeln entdecken. Ihre Nasen ermöglichen es ihnen, Territorium zu beanspruchen, sozial zu interagieren, Gefahren zu erkennen und Nahrung zu finden. Und ihre Nasen helfen uns, das Leben ein bisschen einfacher und viel sicherer zu leben.

Anatomie und Physiologie der Nase

Wir haben ungefähr 6 Millionen Geruchsrezeptoren in unserer Nase. Hunde haben 300 Millionen und der Teil ihres Gehirns, der für die Geruchsanalyse verantwortlich ist, ist 40-mal größer. Wenn wir einatmen, atmen wir gleichzeitig Luft ein, um Sauerstoff und Gerüche auf demselben Weg zu erkennen. Der Geruch findet auf dem Dach unserer Nasenhöhle statt, wo die gesamte Luft auf dem Weg zur und von der Lunge ein- und austritt.

Bioingenieure haben eine andere Methode entdeckt, die von Hunden angewendet wird: Eine Falte im Nasenloch teilt die Luft in zwei Wege, von denen einer dem Geruch und der andere der Sauerstoffgewinnung gewidmet ist. Die Geruchsroute fängt 12% der Luft im Nasenrücken ein, wo ihr Geruch analysiert wird. Der Rest der Luft gelangt in die Lunge, damit der Hund atmen kann. Durch die Isolierung der beiden Prozesse erreichen Hunde eine weit überlegene Geruchsfähigkeit.

Ganz zu schweigen davon, dass Hunde auch einen besseren Ausatmungsprozess haben. Luft tritt nicht auf die gleiche Weise aus, wie sie hereinkommt, sondern wird durch Schlitze in den Seiten der Nase herausgedrückt. Diese Methode hilft dabei, neue Luft einzuleiten, anstatt sie herauszudrücken, und ermöglicht so einen kontinuierlichen Duftgeruch von bis zu 40 Sekunden.

Was kann ein Hund mit seiner Nase erkennen?

Obwohl unser Geruchssinn dem eines Hundes weit unterlegen ist, können wir glücklicherweise auf verschiedene einzigartige und faszinierende Weise von ihren angeborenen Fähigkeiten profitieren. Hier ist ein Überblick über verschiedene Bereiche, in denen Eckzähne ihre Nasen benutzen, um Menschen zu helfen.

Krebs

Ein Labrador Retriever konnte 97% der Patienten mit Dickdarmkrebs genau identifizieren, wenn 185 Stuhlproben sowohl von Krebspatienten als auch von nicht krebskranken Personen vorgelegt wurden. Der Hund war ähnlich erfolgreich, wenn er Atem- und Stuhlproben von Brust-, Prostata- und Magenkrebspatienten inmitten krebsfreier Proben erhielt. Es war egal, ob Personen andere Erkrankungen hatten oder ob sich ihre Krebserkrankungen in einem frühen oder späten Stadium befanden. Hunde haben auch Eierstock- und Blasenkrebs zuverlässig erkannt.

Anfälle

Eckzähne können chemische Veränderungen riechen und den Menschen Stunden vor einem bevorstehenden Anfall alarmieren. Einzelpersonen können dann die geeigneten Maßnahmen ergreifen, um entweder eine Episode zu verhindern oder um sicherzustellen, dass Hilfe zur Verfügung steht.

Interessanterweise benötigen Hunde kein Training zur Erkennung von Anfällen. Es ist eine Fähigkeit, mit der sie geboren wurden, und sie werden natürlich jammern, bellen oder pfoten, um auf einen bevorstehenden Angriff aufmerksam zu machen. Einige Besitzer profitieren davon, dass ihre Haustiere zusätzliche Fähigkeiten erlernen, z. B. beim Bleiben bei ihnen bleiben oder Knöpfe drücken, die eine Verbindung zu Rettungsdiensten herstellen.

Diabetes, Hypoglykämie und Morbus Addison

Ähnlich wie bei Anfällen profitieren Personen mit diesen drei potenziell lebensbedrohlichen Krankheiten von der Unterstützung von Hunden mit medizinischer Alarmbereitschaft. Es wird angenommen, dass diese Tiere in der Lage sind, Blutzucker- oder Druckeinbrüche zu riechen und aufmerksamkeitsstarkes Verhalten zu zeigen, um ihre Besitzer zu alarmieren. Sie können auch medizinische Versorgung holen und Alarmknöpfe drücken, nachdem sie die richtige Schulung absolviert haben.

Schimmel

Nachdem einem Schimmelpilzhund Proben schädlicher Mikroben angeboten wurden, um seine Zielfähigkeiten zu verbessern, kann er nach unerwünschtem Wachstum in Gebäuden suchen. Eckzähne bieten eine hervorragende Erkennung, wenn Strukturen sonst auseinandergerissen werden müssten, um Schäden zu bestätigen. Sie sind außerdem äußerst kostengünstig und können Gebäude mit Hunderten von Räumen in Stunden scannen, wodurch Zeit und Geld minimiert werden. Hunde sind erfolgreich auf Schimmelpilze gestoßen, die in Fußböden, in Klebebeschichtungen von Schränken und sogar auf der Oberflächenlackschicht von Wänden versteckt sind.

Termiten

Silas ist eine Mischung aus schwarzem Labrador und Terrier, die in der Spezialpraxis des Termitenschnüffelns ausgebildet ist. Ähnlich wie bei Schimmelpilzhunden liegt der Vorteil von Termitenhunden wie Silas in ihrer Fähigkeit, nicht offensichtliche Problembereiche zu lokalisieren und festzustellen, wo die Insekten ursprünglich Zutritt hatten.

Silas kann nicht nur erwachsene Termiten beobachten, sondern auch deren Eier identifizieren. Und als ob das nicht genug wäre, wird er Besitzer von von Termiten befallenen Häusern wissen lassen, ob sie auch Bettwanzen beherbergen. Bettwanzen produzieren ihr eigenes einzigartiges Aroma und für die Hunde eine Erkennungsgenauigkeit von über 95% aufweisen.

Feuerarme

Um von der Eastern States Working Dog Association, Inc. als K-9-Team zur Erkennung von Schusswaffen zertifiziert zu werden, müssen Hunde in der Lage sein, saubere oder kürzlich abgefeuerte Waffen, geladene oder leere Magazine, Messing- und Schrotpatronen, schwarz und rauchfrei, zu schnüffeln Schießpulver und leere Patronenhülsen, die in Gebäuden, in Fahrzeugen, im Freien und in Paketen versteckt sind.

Sprengstoff

Die Transportation Safety Administration hat ein Programm gestartet, bei dem explosiv aufspürende Hunde als Vorscreening-Tool eingesetzt werden, um die Zeit zu reduzieren, die Reisende in Sicherheitsleinen verbringen. Auf einigen ausgewählten Flughäfen werden Personen für den beschleunigten Flug freigegeben, ohne ihre Schuhe auszuziehen, ihre Taschen zu leeren, durch Scangeräte zu treten oder sich invasiven Patdowns zu unterziehen.

Hunde sind möglicherweise besser darin, Sprengstoffe als Maschinen zu erkennen, da ein Mensch benötigt, um zu interpretieren, was auf einem Bildschirm angezeigt wird, aber ein Hund kann gefährliche Brennstoffe mit einem einzigen Schnupfen erkennen.

IEDs

Unser Militär betrachtet ein Anti-IED-Programm mit Hunden als die erfolgreichste Strategie zur potenziellen Explosionserkennung. Maschinen, egal wie hoch entwickelt, können fehlerhaft funktionieren. Darüber hinaus zielt jedes Gerät im Allgemeinen auf einige bestimmte IED-Komponenten ab und erfordert die Verwendung zusätzlicher Geräte für einen umfassenden Schutz. Maschinen sind außerdem sperrig, schwer zu transportieren und teuer.

Im Gegensatz dazu haben gesunde Hunde einen 100% igen Erfolg bei der gleichzeitigen Erkennung mehrerer explosiver Komponenten, können sich selbstständig bewegen und kosten weniger als ein Prozent eines Geräts zur Erkennung von IEDs.

Raubkopien von DVDs

Dixie, ein Springer Spaniel, ist nur ein Hund, der von den britischen Handelsnormen verwendet wird, um Bootleg-DVDs aufzuspüren. Dixie ist nicht nur in der Lage, ganze, intakte DVDs zu identifizieren, sondern kann auch DVD-Fragmente identifizieren, die sonst nicht wahrgenommen würden. Sie kann natürlich den Unterschied zwischen einer illegal kopierten und einer rechtmäßig gekauften DVD nicht riechen. Sie kann jedoch helfen, festzustellen, ob DVDs vorhanden sind, und bei der Suche helfen.

Menschliche Suche und Genesung

Hunde können ausgedehnte Bereiche bemalen und die Luftströmungen auf der Suche nach dem allgemeinen menschlichen oder dem Geruch eines einzigartigen Individuums abtasten. Sobald sie den gezielten Geruch wahrgenommen haben, können sie ihn bis zu seiner Quelle zurückverfolgen.

Einige Hunde erhalten eine zusätzliche Ausbildung, um kürzlich verstorbene menschliche Körper, Flüssigkeiten und andere zersetzende Materialien aufzuspüren. Andere sind auf stark verfallene Körper und Skelettreste spezialisiert und einige zielen sogar auf alte archäologische Gräber. Überreste können sich sowohl am Boden als auch unter Wasser befinden.

Drogen

Bemerkenswerterweise hat sich ein mit Marihuana gefüllter und in Benzin getauchter Plastikbehälter in einem Gastank als durch Drogen schnüffelnde Eckzähne identifizierbar erwiesen. Im Jahr 2012 setzte das Drogenerkennungsprogramm der Oregon State Police (OSP) zehn Hunde ein, um Beamte bei der Beschlagnahme von 200 Pfund Marihuana, 110 Pfund Marihuana-Pflanzen, 1,5 Pfund Haschisch, 55 Pfund Kokain, 82 Pfund Heroin und 49 zu unterstützen Pfund Methamphetamin und 3 Pfund psychedelischer Pilz.

Zu den OSP-Drogenhunden, die an diesen Operationen teilgenommen haben, gehören die gelben Labors Hank, Cookie und Lola; schwarze Labore Thunder, Brogan, Quincey, Charger und Maree; und ein braunes Labor namens Hemi.

Handys

Insassen, die Handys benutzen, um Verbrechen auf der Straße zu erleichtern, müssen eine neue Hürde überwinden: Hunde-Handy-Schnüffelpatrouillen. Mit Handys, die für jeweils rund vierhundert Dollar verkauft werden, können Sträflinge sowohl für die Öffentlichkeit als auch für ihre Mithäftlinge eine Gefahr darstellen. Mithilfe von Telefonen können sie Treffer planen, Fluchten organisieren, auf Drogen zugreifen und die Lieferung illegaler und gefährlicher Gegenstände an sie im Gefängnis veranlassen.

Versteckt in Lebensmitteln, Büchern, Schuhen, Bettzeug oder anderswo kann es schwierig sein, Mobiltelefone ohne mehrere gründliche und zeitaufwändige Suchen zu finden. Hunde hingegen folgen schnell ihren Nasen und vertiefen sich in die elektronischen Geräte.

Bienen

Hunde können Bienen erkennen, die mit der Foulbrood-Krankheit infiziert sind, die Anfang der 90er Jahre für den Abriss unzähliger Bienenvölker in den Vereinigten Staaten verantwortlich ist.

Buck, ein schwarzer Labrador Retriever, ist ein Hund, der darauf trainiert ist, Bienenvölker nach tödlichen Bakteriensporen von Foulbrood zu durchsuchen. Innerhalb von Minuten kann er 20 Bienenstöcke analysieren, während ein Mensch dreimal so lange brauchen würde, um dieselbe Suche durchzuführen.

Invasive Arten

Digger, ein Rettungshund, wurde in der Erkennung aquatisch invasiver Arten geschult und arbeitet mit zwei anderen Hunden zusammen, um die störende Zebramuschel in Minnesota zu schnüffeln.

In Kalifornien verwenden Bootsinspektoren Eckzähne, um eine andere, wenn auch ähnliche nicht heimische Bedrohung zu erkennen: die Quaggamuschel. Ärger geht aber nicht nur auf dem Seeweg. Hawaii implementierte ein erfolgreiches 20-jähriges Luftfracht-Screening-Programm, das auf das Verstauen von braunen Baumschlangen mit Hundeerkennungsteams abzielte.

Ovulierende Kühe

Bei richtiger Ausbildung können Hunde mit einer Genauigkeit von ca. 80% erkennen, wann sich Kühe im Östrus befinden, in welcher Fruchtbarkeitsperiode sie erfolgreich gezüchtet werden können. Dies ist entscheidend für die künstliche Befruchtung oder Imprägnierung.

Wenn kein Östrus festgestellt wird, sind die Empfängnisraten niedrig und es werden weniger Kälber geboren. Mit anderen Worten, es ist wichtig zu wissen, wann eine Kuh in Hitze ist. Landwirte können entweder dreimal täglich eine halbe Stunde lang Kühe beobachten, um dies herauszufinden, oder Hilfsmittel wie Hunde verwenden, um die Arbeit zu erleichtern.

Anerkennung der Beiträge von Hunden zur Gesellschaft

Hunde und ihre Nasen retten unzählige Menschenleben. Sie warnen vor Gesundheitsgefahren durch Krankheiten, Schimmel oder versteckte Sprengstoffe und können Menschen finden, die verletzt sind oder verloren gehen. Sie bieten uns Schutz vor Kriminalität, indem sie illegale Drogen und Waffen identifizieren und das Verhalten von Insassen in unseren Gefängnissen überwachen. Sie halten invasive Arten an Land oder auf See sowie in Wasser oder Luft in Schach. Und Hunde helfen uns, uns zu ernähren, indem sie das Wohlbefinden der Bienen schützen - unsere Quelle für Honig und Bestäuber - und die Produktion von Kühen maximieren - unsere Quelle für Milchprodukte und Rindfleisch. Hunde sind in der Tat der beste Kumpel des Menschen!

Quelle

  • Den Geruchssinn eines Hundes verstehen (NomNomNow)
    Mit einer Fähigkeit, zwischen 10.000 und 100.000 Mal besser zu riechen als Menschen, können Hunde Gerüche in Teilen pro Billion erkennen.

© 2013 Schatzie spricht

Schatzie spricht (Autor) am 18. August 2019:

Danke, Monica! Ich habe es auch nicht getan, bis ich die Recherche für diesen Artikel durchgeführt habe. Ich kam auf die Idee, dies zu schreiben, nachdem ich einen Artikel darüber geschrieben hatte, wie Katzen Menschen helfen. Dann fand ich es nur fair, wenn ich auch eine für Hunde kreierte! Darf nicht voreingenommen sein! ;)

Monica aus den Vereinigten Staaten am 18. August 2019:

Wow, das war ein interessanter Artikel. Ich hatte keine Ahnung, dass Hunde so viel können. Kein Wunder, dass sie als bester Freund des Mannes gelten.

Peggy James am 12. August 2014:

Ich liebe diesen Hub! Dies sind unglaubliche Informationen, von denen ich einige zum ersten Mal lerne. Ein großes Lob!

Larry Rankin aus Oklahoma am 14. Mai 2014:

Als Antwort auf Ihre Frage schienen sowohl unsere Katze als auch unser Hund zu wissen, dass etwas los war, bevor wir wussten, dass wir schwanger waren.

Die Anwendungen der Schnüffelfähigkeit des Hundes scheinen endlos zu sein, und es ist praktisch, solche Kanäle zu verfolgen. Sie versuchen, computergesteuerte Schnüffler zu entwickeln, aber ist es finanziell nicht praktikabler, nur Hunde zu trainieren? Wunderbarer Artikel.

Schatzie spricht (Autor) am 15. September 2013:

Hallo Solaras,

Vielen Dank für die Unterstützung und für das Teilen! Ich weiß das wirklich zu schätzen!

Schatzie spricht (Autor) am 15. September 2013:

Hallo Cidersage,

Danke fürs Lesen und hinterlasse mir Feedback! Ich hoffe, dass ich ähnlichere Themen-Hubs schreiben kann ... der Fortschritt ist etwas langsam, aber ich habe ein paar in Arbeit! Hoffentlich dauert es nicht mehr lange, bis ich diesen "Veröffentlichen" -Button drücken kann. ;)

Barbara Fitzgerald aus Georgia am 15. September 2013:

Toller Beitrag - Daumen hoch und auf FB geteilt!

Dan Daugherty aus Longmont, CO am 15. September 2013:

Tolle Bilder und interessante Inhalte. Ich freue mich auf mehr von Ihnen in dieser Richtung.

Schatzie spricht (Autor) am 15. September 2013:

Hallo Mel Carriere,

Ich danke dir sehr! Haha, ich bin sicher, dass es ein identifizierendes "Mail" -Aroma geben muss; nichts scheint an der scharfen Nase eines Hundes vorbei zu kommen! Ich hoffe aufrichtig, dass Sie weit mehr auf die liebevolle Art von Postboten treffen als auf das Gegenteil! Ich weiß, dass mein Hund, der eine extreme Vorliebe für den FedEx-Mann und seine lustigen Lieferungen aus Pappkartons hat, Sie lieben würde. :) :)

Schatzie spricht (Autor) am 15. September 2013:

Hi Better Yourself!

Ich war im selben Boot; Ich hatte von Hunden gehört, die als Therapie- / Führungstiere sowie bei Militär- und Polizeikräften eingesetzt wurden, aber die Erkennung von Krankheiten war eine neue Information! Da schnüffelte die Biene und der Schimmel! Ich besitze bereits einen Hund, denke aber ernsthaft darüber nach, ihn zu zwei oder drei zu machen ... kann nicht zu viel Gutes haben! ;)

Danke für deinen Kommentar.

Mel Carriere von Snowbound und unten in Nord-Colorado am 14. September 2013:

Sehr gut geschriebener Hub. Hunde sind erstaunliche Tiere. Als Briefträger frage ich mich, ob wir einen unverwechselbaren "Post" -Geruch abgeben, weil Hunde, die den Postboten lieben, dazu neigen, sie alle zu lieben und umgekehrt.

Besser du selbst aus North Carolina am 14. September 2013:

Sehr interessant! Ich habe immer über den starken Geruchssinn von Hunden gewusst, bin aber erstaunt über einige der obigen Informationen zur Erkennung von Krebs und Krankheiten. Wirklich genossen zu lesen, danke für das Teilen!

Schatzie spricht (Autor) am 13. September 2013:

Hallo Epbooks,

Ich liebe auch Hunde! Sie sind so talentiert und so klug, dass wir sie zu fast allem ausbilden können, wenn wir einen Keks als Bestechungsgeld haben! : D Unnötig zu erwähnen, dass mein Hund etwas rundlich ist.

Danke fürs Lesen!

Schatzie spricht (Autor) am 13. September 2013:

Hallo Lifelovemystery,

Sie haben erst kürzlich das ganze Ein- / Ausatmen im Detail entdeckt, aber es hilft definitiv zu erklären, warum wir niemals annähernd riechen konnten, was ein Hund kann! Sie versuchen, Geruchserkennungsmaschinen nach Hundenasen zu modellieren, aber ohne das große Hundehirn, das mit ihnen geliefert wird, kann ich keine Erfindung sehen, die dem wirklichen Geschäft so schnell nahe kommt!

Vielen Dank für Ihren Besuch und Ihre Kommentare! :) :)

Elizabeth Parker aus Las Vegas, NV am 12. September 2013:

Ich liebe Hunde und sie überraschen mich immer wieder. Gut geschriebenes und informatives Zentrum. Danke für das Teilen!

Michelle Orelup aus Las Vegas, NV am 08. September 2013:

Das ist faszinierend! Ich hatte keine Ahnung, dass Hunde so viele verschiedene Dinge mit ihrer Nase erkennen konnten. Ich wusste auch nicht, dass sie nicht aus ihren Nasenlöchern ein- und ausatmen. Tolle Informationen. Abgestimmt!


Hunde können Krankheiten riechen. Kann eine Roboternase das auch?

In unseren Häusern und in unseren Taschen gibt es Elektronik, die unsere Berührung hören, sehen und spüren kann. Ihr Smartphone erledigt wahrscheinlich alle drei. Was fehlt: Technologie, die riechen kann. Dies kann sich jedoch ändern, wie in der neuesten Folge von Unerklärlich, Vox 'neuer wöchentlicher Podcast, der sich mit unbeantworteten Fragen in der Wissenschaft befasst.

Die Technologie, mit der riechende Smartphones hergestellt werden, nähert sich der Realität, sagt Andreas Mershin, Wissenschaftler und Erfinder am MIT. "Ich denke, wir sind vielleicht fünf Jahre entfernt, vielleicht ein bisschen weniger", sagt er. Und ich spreche [über die Bereitstellung] in hundert Millionen Telefonen. "

Die Idee ist nicht unbedingt, dass Siri Ihnen sagt, wann Sie eine Dusche brauchen (dies könnte jedoch für manche Menschen hilfreich sein). Es gibt eine größere Mission im Bereich der öffentlichen Gesundheit: Replizieren Sie die unglaublichen Fähigkeiten von Hunden zur Erkennung von Krankheiten in einer tragbareren, zugänglicheren Form, um heimtückische Krankheiten frühzeitig zu erkennen.

Hunde können Krebs, Parkinson, Malaria und andere Erkrankungen riechen, die zu Veränderungen in der menschlichen Körperordnung führen. Es wird sogar untersucht, ob Hunde Covid-19 riechen können.

Wissenschaftler könnten immer mehr Hunde ausbilden, um die Erkennung von Krankheiten zu unterstützen, und sie auf der ganzen Welt einsetzen. Diese Art der Schulung ist jedoch teuer, schwierig und zeitaufwändig. Außerdem mag nicht jeder Hunde, und nicht jeder würde es schätzen, vor einem Basketballspiel oder während eines Arzttermins von einem Hund beschnüffelt zu werden.

Im Wesentlichen besteht die Hoffnung darin, dass Wissenschaftler eine Roboternase entwickeln, um Krankheiten wie die Nase eines Hundes zu erkennen.

"Die Idee war schon immer, dass der Hund das, was er mit seiner Nase weiß, in ein elektronisches Gerät übersetzt", sagt Claire Guest, eine Wissenschaftlerin, die Covid-19-schnüffelnde Hunde erforscht.

Eines der faszinierenden Dinge an Roboternasen ist, dass Forscher Fortschritte erzielen konnten, obwohl sie nicht vollständig verstanden haben, wie biologische Nasen funktionieren. Dies ist das zentrale Geheimnis der Folge von Unerklärlich: Wie können Wissenschaftler eine Roboternase bauen, wenn sie nicht verstehen, wie Geruch funktioniert?

Hören Sie oben zu, um zu hören, wie Wissenschaftler dieses Rätsel durchdenken.

Die Herausforderung der Roboternasen, erklärt

Wissenschaftler kennen viele grundlegende Mechanismen des Geruchs. Sie wissen, dass es tief in unserer Nase spezielle Rezeptoren gibt, die mit den Geruchsmolekülen interagieren, die wir einatmen. Und sie wissen, dass diese Rezeptoren Signale an das Gehirn senden.

Was sie nicht wissen, ist Warum Dinge riechen so, wie sie es tun. Das heißt, warum riecht ein Geruchsmolekül in eine Richtung, während ein anderes ähnlich geformtes Geruchsmolekül anders riecht? Das ist immer noch ein Rätsel. (Beim Sehen gibt es zum Beispiel nur eine Handvoll Rezeptortypen, und die Art und Weise, wie sie interagieren, ist gut verstanden. Beim Geruch gibt es 400 Typen, und wir haben gerade erst begonnen zu verstehen, wie sie zusammenarbeiten, um einen Geruch zu erkennen .)

Aber das Geheimnis des Geruchs schreckt Wissenschaftler wie Mershin nicht ab. "Ich habe Zugang zu Geräten im Wert von über 100 Millionen Dollar", sagt er. „Und es ärgert mich irgendwie, dass ein bescheidener Hund besser als 100 Millionen Dollar an Ausrüstung kann. Mit diesem Bild stimmt etwas nicht. Ich sollte das können! “

Mershin versuchte 2007 erstmals, eine Roboternase zu bauen, als DARPA, die Forschungs- und Entwicklungsagentur des Verteidigungsministeriums, eine Herausforderung ankündigte. Es wollte sehen, ob jemand eine Roboternase bauen kann, die bestimmte Moleküle erkennen kann. DARPA hat die genaue Liste nicht veröffentlicht, aber basierend auf der Liste vermutet Mershin, dass die Moleküle mit dem Riechen von Bomben, Drogen oder Leichen zu tun haben.

Wie baut man eine Roboternase? Mershin, sein Mitarbeiter am MIT, Shuguang Zhang, und ihr Team dachten zunächst, sie könnten etwas bauen, das die Geruchsmoleküle direkt selbst detektieren könnte - so etwas wie einen aufgemotzten Kohlenmonoxiddetektor. Wenn ein stinkendes Molekül in den Detektor eintritt, ähnlich wie wenn Kohlenmonoxidgas in einen CO-Detektor eintritt, wird ein Alarm ausgelöst.

Sie verwendeten echte Geruchsrezeptoren, die sie in Zellen wuchsen. Und sie verteilen die Rezeptoren auf einer Leiterplatte. (Alle sensorischen Rezeptoren existieren, um die Außenwelt in elektrische Signale umzuwandeln, die unser Gehirn verstehen kann. In diesem Fall würden die Signale stattdessen auf Schaltkreise übertragen.)

Die Hoffnung war, dass die Rezeptoren alle Geruchsmoleküle in der Nähe auslesen würden. Aber dann erkannte das Team, dass es so viele Moleküle gab, die es erkennen musste, so viele Gerüche, die herumsprangen, dass die Alarme einfach viel zu oft ausgelöst worden wären. Deshalb hat das Team beschlossen, diese Maschine nicht zu bauen.

Für ihren nächsten Versuch, den sie Nano-Nase nannten, versuchten Mershin und Zhang etwas anderes.

Während ihre vorherige Version einzelne Moleküle nachweisen sollte, betrachtete diese das Gesamtbild: den Gesamtgeruch. (Ein Geruch ist nicht nur eine Kombination von Molekülen, sondern die besondere Art und Weise, wie diese Moleküle mit einer komplizierten Reihe von Rezeptoren in Ihrer Nase interagieren. Es ist immer noch ein Rätsel, wie alles zusammenkommt. Schauen Sie sich unsere Episode von an Unerklärlich für mehr.) Die Nano-Nase zeichnete das rasende Muster der elektrischen Aktivität auf, die von den Rezeptoren in Gegenwart eines Geruchs erzeugt wurde. Die Anzeige sah aus wie ein Börsenticker. Jeder Geruch, so fand Mershin, erzeugte ein bestimmtes Muster, das der Computer (d. H. Das Gehirn) erkennen konnte.

Im Wesentlichen nutzte Mershin maschinelles Lernen (eine Form der künstlichen Intelligenz), um die Nano-Nase ihren eigenen Weg finden zu lassen, um die Gerüche zu erkennen. Interessanterweise werden auf diese Weise auch krankheitsschnüffelnde Hunde trainiert. Mershin setzte die Nano-Nase dem aus, was sie für den Test erkennen musste, und ließ sich dann von der Nano-Nase selbst beibringen, wie man die Gerüche erkennt.

Letztendlich zeigte er, dass die Nano-Nase Gerüche mit echten Rezeptoren erkennen konnte und dies ziemlich empfindlich. Der DARPA-Test fand jedoch in einer extrem kontrollierten Umgebung statt, weshalb DARPA das Programm möglicherweise nach einigen Jahren abbrach. Die reale Welt ist viel komplizierter.

Mershin setzt seine Forschung fort und versucht, die Nano-Nase für alltägliche Anwendungen vorzubereiten. Und während frühere Iterationen so groß wie ein Desktop waren, sagt Mershin jetzt, dass er die Technologie so verkleinert hat, dass sie in ein Smartphone passt.

Nasen in unseren Handys könnten helfen, Leben zu retten

Mershin muss die Nano-Nase noch mehr trainieren, bevor sie in alltäglichen Situationen tatsächlich Krankheiten riechen kann. In der realen Welt schweben unzählige Gerüche herum, was eine ganz andere Situation ist als in der sauberen, kontrollierten Umgebung des DARPA-Tests. Um diese Hürde zu überwinden, muss Mershin die Rezeptoren viel mehr Gerüchen aussetzen, um seinen Algorithmus zu verbessern. Aber der grundlegende Proof of Concept ist hier, und Telefone, die riechen, sind möglicherweise nicht weit entfernt.

Die Gewährung einer neuen Methode zur Überwachung unseres Verhaltens für Telefone ist mit einigen klaren Bedenken verbunden. Würden die vom Telefon gerochenen Daten privat sein? Könnte die Roboternase gehackt oder für Werbetreibende zugänglich sein? Dies sind Fragen, die wir bereits zur Fähigkeit unserer Telefone stellen, uns zu sehen und zu hören, oft mit unbefriedigenden Antworten.

Dieser entzückende Welpe wurde darauf trainiert, an Krebs zu schnüffeln. Könnte ein Roboter dasselbe tun? Mit freundlicher Genehmigung von Claire Guest

Die Auswirkungen auf die Privatsphäre mögen besorgniserregend sein, aber die Vorteile liegen auf der Hand: Eine Roboternase im Taschenformat könnte Leben retten. „Jeder von uns kann einen Maulwurf haben, der bösartig wird“, sagt Mershin. "Wenn Sie sechs Monate warten, wird es manchmal ein Todesurteil." Wenn Ihr Telefon jedoch eine Geruchsänderung bemerkt, werden Sie möglicherweise früher benachrichtigt.

Gast, die Wissenschaftlerin, die Hunde trainiert, um Krankheiten zu erkennen, sagt, dass sie dieses lebensrettende Potenzial persönlich versteht. Jahre nach Beginn ihrer Forschungen sah ihr Hund Daisy verärgert aus. Sie starrte mich immer wieder an und stupste mich dann an und starrte mich an und stupste mich an, sagt sie. Sie spürte, wo Daisy stupste und fand einen Klumpen. Bei ihr wurde schließlich Brustkrebs diagnostiziert, und es ist gut möglich, dass Daisy ihr Leben gerettet hat.

Nicht jeder hat Zugang zu Hunden wie dem von Guest. Aber fast jeder hat ein Smartphone. Derzeit können unsere Telefone keinen Krebs riechen. Aber eines Tages könnten sie ein Leben retten.

Weiterführende Literatur

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Die Nase eines Hundes kann Krankheiten, Katastrophen und Todesfälle erkennen - Haustiere

Studienschema für die Studie zur Geruchsbildung bei Hunden. (A) Die beiden Hunde Florin und Midas wurden ausgewählt, um an der Studie teilzunehmen. (B) Bild der Präsentationstöpfe. (C) Testtöpfe in dem am Karussell befestigten Metallarm. (D) Vergleich der Indikationen mit Biopsienegativkontroll- und Krebsproben in einer Doppelblindstudie. Diese Tabelle zeigt, dass Florin von den 21 Kontrollproben 5 falsch positive Indikationen ergab, was zu einer Spezifität von 76,2% führte, gegenüber 6 falsch positiven Indikationen von Midas, was zu einer Spezifität von 70% führte. Beide Hunde zeigten 5 von 7 Zielproben korrekt an, was eine Empfindlichkeit von 71,4 ergab. Bildnachweis: Guest et al., 2021 (PLUS EINS, CC-BY 4.0, creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass trainierte Hunde viele Arten von Krankheiten - einschließlich Lungen-, Brust-, Eierstock-, Blasen- und Prostatakrebs und möglicherweise COVID-19 - einfach durch Geruch erkennen können. In einigen Fällen, beispielsweise bei Prostatakrebs, hatten die Hunde eine Erfolgsrate von 99 Prozent bei der Erkennung der Krankheit, indem sie an den Urinproben der Patienten schnüffelten.

Aber es braucht Zeit, um solche zu trainieren, und ihre Verfügbarkeit und Zeit ist begrenzt. Wissenschaftler haben nach Wegen gesucht, um die erstaunlichen Geruchsfähigkeiten der Nase und des Gehirns eines Hundes in einem kompakten Gerät zu automatisieren. Jetzt hat ein Forscherteam am MIT und anderen Institutionen ein System entwickelt, mit dem der chemische und mikrobielle Gehalt einer Luftprobe noch empfindlicher als die Nase eines Hundes erfasst werden kann. Sie koppelten dies mit einem maschinellen Lernprozess, der die charakteristischen Merkmale der krankheitserregenden Proben identifizieren kann.

Die Ergebnisse, von denen die Forscher sagen, dass sie eines Tages zu einem automatisierten Geruchserkennungssystem führen könnten, das klein genug ist, um in ein Mobiltelefon integriert zu werden, werden heute in der Zeitschrift veröffentlicht Plus einsIn einem Artikel von Clare Guest von Medical Detection Dogs in Großbritannien, dem Forschungswissenschaftler Andreas Mershin vom MIT und 18 weiteren Mitarbeitern der Johns Hopkins University, der Prostate Cancer Foundation und mehrerer anderer Universitäten und Organisationen.

"Hunde sind seit ungefähr 15 Jahren die frühesten und genauesten Krankheitsdetektoren für alles, was wir jemals versucht haben", sagt Mershin. Und ihre Leistung bei kontrollierten Tests hat in einigen Fällen die der besten aktuellen Labortests übertroffen, sagt er. "Bisher wurden viele verschiedene Arten von Hunden früher entdeckt als jede andere Technologie."

Darüber hinaus nehmen die Hunde offenbar Verbindungen auf, die menschlichen Forschern bisher entgangen sind: Als sie darauf trainiert wurden, auf Proben von Patienten mit einer Krebsart zu reagieren, haben einige Hunde mehrere andere Krebsarten identifiziert - obwohl die Ähnlichkeiten zwischen den Proben nicht vorhanden waren Für den Menschen nicht ersichtlich.

Diese Hunde können "Krebsarten identifizieren, die keine identischen biomolekularen Signaturen gemeinsam haben, nichts in den Geruchsstoffen", sagt Mershin. Verwenden Sie leistungsstarke Analysewerkzeuge wie Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GCMS) und mikrobielle Profilerstellung, "wenn Sie die Proben von beispielsweise Hautkrebs und Blasenkrebs sowie Brustkrebs und Lungenkrebs analysieren - alles Dinge, die der Hund nachweislich kann." zu erkennen - sie haben nichts gemeinsam. " Dennoch kann der Hund irgendwie von einer Krebsart verallgemeinern, um die anderen identifizieren zu können.

Mershin und das Team haben in den letzten Jahren ein miniaturisiertes Detektorsystem entwickelt und weiterentwickelt, das olfaktorische Rezeptoren von Säugetieren enthält, die als Sensoren stabilisiert sind und deren Datenströme mit den Fähigkeiten eines typischen Smartphones in Echtzeit verarbeitet werden können. Er stellt sich einen Tag vor, an dem in jedem Telefon ein Geruchsdetektor eingebaut sein wird, so wie Kameras in Telefonen mittlerweile allgegenwärtig sind. Solche Detektoren, die mit fortschrittlichen Algorithmen ausgestattet sind, die durch maschinelles Lernen entwickelt wurden, könnten möglicherweise frühe Anzeichen einer Krankheit viel früher als typische Screening-Regime erkennen - und sogar vor Rauch oder einem Gasleck warnen.

In den neuesten Tests testete das Team 50 Urinproben aus bestätigten Fällen und Kontrollen, von denen bekannt ist, dass sie frei von der Krankheit sind, wobei sowohl Hunde verwendet wurden, die von Medical Detection Dogs in Großbritannien geschult und gehandhabt wurden, als auch das miniaturisierte Nachweissystem. Anschließend wendeten sie ein maschinelles Lernprogramm an, um Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den Proben herauszufinden, die dem sensorgestützten System helfen könnten, die Krankheit zu identifizieren. Beim Testen derselben Proben konnte das künstliche System die Erfolgsraten der Hunde erreichen, wobei beide Methoden mehr als 70 Prozent erzielten.

Das miniaturisierte Nachweissystem ist laut Mershin 200-mal empfindlicher als die Nase eines Hundes, da es winzige Spuren verschiedener Moleküle erkennen und identifizieren kann, was durch von DARPA vorgeschriebene kontrollierte Tests bestätigt wird. Aber in Bezug auf die Interpretation dieser Moleküle ist es "zu 100 Prozent dümmer". Hier kommt das ins Spiel, um zu versuchen, die schwer fassbaren Muster zu finden, die Hunde aus dem Geruch ableiten können, aber die Menschen konnten aus einer chemischen Analyse nichts verstehen.

"Die Hunde kennen keine Chemie", sagt Mershin. "Sie sehen keine Liste von Molekülen in ihrem Kopf. Wenn Sie eine Tasse Kaffee riechen, sehen Sie keine Liste von Namen und Konzentrationen, Sie fühlen ein integriertes Gefühl. Dieses Gefühl des Geruchscharakters ist das, was die Hunde tun kann meins. "

Während die physikalische Vorrichtung zum Nachweis und zur Analyse der Moleküle in der Luft seit mehreren Jahren in der Entwicklung ist, wobei der Schwerpunkt hauptsächlich auf der Verringerung ihrer Größe lag, fehlte bisher die Analyse. "Wir wussten, dass die Sensoren in Bezug auf die Nachweisgrenze bereits besser sind als das, was die Hunde können, aber was wir bisher nicht gezeigt haben, ist, dass wir eine künstliche Intelligenz trainieren können, um die Hunde nachzuahmen", sagt er. "Und jetzt haben wir gezeigt, dass wir das können. Wir haben gezeigt, dass das, was der Hund tut, bis zu einem gewissen Grad repliziert werden kann."

Diese Errungenschaft, so die Forscher, bietet einen soliden Rahmen für die weitere Forschung, um die Technologie auf ein für den klinischen Einsatz geeignetes Niveau zu bringen. Mershin hofft, in der Lage zu sein, einen weitaus größeren Satz von Proben, vielleicht 5.000, zu testen, um die signifikanten Krankheitsindikatoren genauer zu bestimmen. Solche Tests sind jedoch nicht billig: Es kostet etwa 1.000 US-Dollar pro Probe, klinisch getestete und zertifizierte Proben von krankheitsübertragendem und krankheitsfreiem Urin zu sammeln, zu dokumentieren, zu versenden und zu analysieren, sagt er.

Als Mershin darüber nachdachte, wie er in diese Forschung involviert wurde, erinnerte er sich an eine Studie zur Erkennung von Blasenkrebs, in der ein Hund ein Mitglied der Kontrollgruppe immer wieder als positiv für die Krankheit identifizierte, obwohl er aufgrund von Krankenhaustests als ausgewählt worden war frei von Krankheiten sein. Der Patient, der über den Hundetest Bescheid wusste, entschied sich für weitere Tests, und einige Monate später wurde festgestellt, dass die Krankheit sehr früh auftrat. "Obwohl es nur ein Fall ist, muss ich zugeben, dass mich das beeinflusst hat", sagt Mershin.

Zitat: Auf dem Weg zu einem Gerät zum Schnüffeln von Krankheiten, das mit der Nase eines Hundes mithalten kann (2021, 17. Februar), abgerufen am 19. Februar 2021 von https://phys.org/news/2021-02-disease-sniffing-device-rivals-dog-nose.html

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Was die Nase eines Hundes Ihnen über seine Gesundheit sagen kann (und was nicht)

Sie haben vielleicht gehört, dass das Gefühl, dass die Nase eines Hundes Sie über seine Gesundheit informieren kann. Kann die Gesundheit eines Hundes wirklich durch die Temperatur und Feuchtigkeit der Nase bestimmt werden? Bedeutet eine kalte und feuchte Nase, dass ein Hund gesund ist? Ist eine warme und trockene Nase ein Zeichen von Krankheit?

Hier ist die Wahrheit: Die Temperatur oder Feuchtigkeit der Nase eines Hundes ist nicht unbedingt ein guter Indikator dafür etwas. A healthy dog may have a warm or dry nose while a sick dog could still have a cold, wet nose.


Fear and Stress

The age-old notion that dogs can smell fear is an accurate one. Dogs can smell when we are feeling fear or are experiencing an increased level of stress, even if we aren't showing outward signs.  What dogs are smelling is the surge of hormones our bodies release to respond to stressful situations, including adrenaline and cortisol. When dogs smell fear, they show signs of stress. .

Glynnis Jones / Shutterstock

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Glynnis Jones / Shutterstock

Thankfully, this can be used to humans' benefit, as dogs can signal a handler that they (or someone else) needs to take a few deep breaths. Dogs that alert handlers of the change in their emotional state — a change that often people aren't even aware they're experiencing — can help prevent panic attacks and other possible episodes associated with post-traumatic stress disorder or other issues. .

According to an extensive study of 3.4 million people in Sweden, dog ownership lowers the risk of stress and cardiovascular disease. .

We still have a long way to go to discover exactly what dogs are smelling about us, let alone how we can train them to be as accurate as possible about a change in our bodies. Even though many details are not yet known, it's clear that dogs have an uncanny ability to sniff out certain medical issues, and that's a skill that could be a real lifesaver.


Schau das Video: Wenn dein Hund das tut, bedeutet das, dass er im Sterben liegt!