Die materiaal is voorberei deur Josh Cassidy. Vertaling van die artikel: Hoe jou hond se neus so baie weet.
Op 'n sonnige dag naby Martinez, Kalifornië, jaag 'n vriendelike Duitse herder met die naam Zinka langs die roetes van Briones-streekpark in 'n harnas met sensors, batterye en drade. Sy word gevolg deur haar afrigter, Shay Cook, met 'n lang leiband in die hand.
Die span oefen om mense op te spoor wat ure of selfs dae tevore deur die rowwe terrein is. Hul soek- en reddingsopleiding stel hulle in staat om 'n enkele persoon in die bos, die platteland of selfs 'n bedrywige kollegekampus vol studente te vind. Hulle soek ook na vermiste mense wat in natuurrampe soos brande en aardbewings gesterf het.
Maar vandag is hul taak anders: om wetenskaplikes in 'n wetenskaplike eksperiment te help om uit te vind hoe reuke mettertyd verdwyn, en hoe die brein inligting dekodeer oor die onsigbare reukwêreld wat ons omring.
Elke honde-eienaar weet dat hulle reuke kan optel wat nie vir mense beskikbaar is nie. Een studie het bevind dat honde geure 100 000 keer beter as mense kan optel.
"Die bevrediging is om uit te gaan en te kyk hoe 'n soek-en-reddingshond 'n spoor werk en uiteindelik 'n persoon vind," het Judy Ginn, 'n nagraadse student in Dr. Lucia Jacobs se laboratorium by UC Berkeley gesê. "As jy dit nog nooit vantevore gesien het nie, is dit nogal 'n wonderlike gesig."
Jinn is besig om navorsing te voltooi wat daarop gemik is om lig te werp op die verbasend komplekse vraag van hoe honde 'n teiken kan naspoor deur klein hoeveelhede geur te gebruik wat mense nie eers raaksien nie.
“Eintlik is hierdie area in die verlede nie baie goed bestudeer nie,” het sy gesê. “Maar nou kry dit momentum.”
Die eksperiment is deel van 'n samewerking tussen ses universiteite in die land, wat deur die Nasionale Wetenskapstigting se breininisiatief befonds word. Dit word die Odor Navigation Project genoem. Deelnemers uit verskeie velde van navorsing, insluitend dieregedrag, genetika, fisiologie en vloeimeganika, het saamgekom om te bestudeer hoe diere reuk gebruik om hul omgewing te verstaan.
Die nasionale projek het 'n verreikende doelwit: om te help om doeltreffender toestelle te ontwikkel - miskien selfs 'n nuwe generasie robotte wat na spesifieke reuke kan soek: plofstof, dwelms en ander gevaarlike chemikalieë in lughawens, moltreine, fabrieke en elders.
Jinn het 'n eksperiment opgestel waarin 'n "baanbreker" 'n voorafbepaalde roete oor rowwe terrein in die park gevolg het. Sy het toe GPS en ander sensors wat aan die soekhond se leiband geheg is, gebruik om aan te teken hoe presies Zinka die ekstra se pad volg.
In die eksperiment het die roetesetter 'n voordeel van een uur gekry - hoewel Zinka mense selfs na 'n paar dae kan opspoor. Selfs die reën keer haar nie.
Na aanleiding van die soekgeselskap met 'n draagbare weerstasie, het Jinn gevind dat die hond die ekstra se spoor meer akkuraat in hoë humiditeitstoestande gevolg het. Sy het gesê sy dink die humiditeit kan help om die aromatiese deeltjies op die grond en plantegroei vas te vang en te verhoed dat hulle deur die wind weggevoer word. Jinn hoop om haar resultate vanjaar gepubliseer te hê.
Navorsers stem steeds nie saam oor wat presies honde hoor nie. Jinn glo honde bespeur dampspore wat vrygestel word van die klein selle van dooie vel, hare en sweet wat mense verloor wanneer hulle loop.
John Crimaldi, wat vloeistofmeganika aan die Universiteit van Colorado in Boulder studeer, bestudeer self die struktuur van reuke. Hy is die voorste navorser van die projek. Crimaldi en sy laboratorium gebruik spesiale tegnieke om die fisika van hoe reuke deur lug en water beweeg, te bestudeer.
Dit blyk dat daar alledaagse voorbeelde is van hoe onsigbare reuke rondom ons versprei.
“Wanneer jy die rook uit die pyp sien kom, of die manier waarop die melk skuim wanneer jy dit in jou koffie gooi, het hulle ’n baie komplekse struktuur,” het Crimaldi gesê. "Trouens, hulle gebruik almal dieselfde fisika."
Een van Crimaldi se studies behels die gebruik van lasers om te meet hoe 'n fluoresserende kleurstof in 'n groot tenk water versprei. Navorsers gebruik data oor hoe die kleurstof ongelyk is
met verloop van tyd verdwyn om rekenaarmodelle te skep wat die beweging van chemikalieë weergee.
Die navorsers gebruik dan verskeie rekenaarprogramme wat hul vermoë toets om die bron te bereken. Crimaldi wil uitvind watter algoritmes die bron van die reuk in die model beter identifiseer.
"Uiteindelik wil ons 'n meganistiese model bou sodat ons regtig kan verstaan hoe die brein werk wanneer ons na 'n reukbron soek," het hy gesê. "Ons wil optimale strategieë vind wat gebruik kan word om 'n robot te programmeer om soortgelyke take, soos soek en redding, uit te voer."
Terwyl Crimaldi die struktuur van reuke bestudeer, fokus ander laboratoriums wat by die Reuknavigasieprojek betrokke is op die gereedskap wat diere gebruik om reuke op te spoor deur "omgekeerde ingenieurswese van die hond se neus."
Brent Craven en sy kollegas het by Pennsylvania State University gewerk en die anatomie van 'n hond se neus bestudeer en hoe lug daardeur beweeg.
Craven en sy kollegas gebruik skanderingstegnologieë soos MRI om binne die skedels van verskeie soogdiere te kyk. Hulle het gevind dat baie van die diere wat vermoedelik 'n sterk reuksintuig het, soos honde, geneig is om 'n soortgelyke struktuur aan die agterkant van die neus te hê.
“Dit word die olfaktoriese streek genoem,” het Craven gesê. “Dis 'n doodloop-area aan die agterkant van die neus. Dit is waar die sensoriese selle geleë is."
Dit is vol dun bene bekend as skulpe, wat deur 'n slymvlies bedek is. Die bene is soos 'n labirint binne-in die hond se skedel gedraai. Die skulpe is uitgevoer met sensoriese selle wat olfaktoriese neurone genoem word, wat inligting na die brein oordra.
Honde het ongeveer 60000 15 reukneurone. Dit is XNUMX keer meer as by mense.
Mense het olfaktoriese neurone in 'n klein area aan die bokant van die binnekant van hul neuse. Omdat daar geen spesiale ontwerp vir hul ligging is nie, word die lug wat mense snuif gemeng met die res van die lug wat ons inasem. Omdat al ons sensoriese selle in dieselfde area is, kan hulle met reuke gebombardeer word, wat dit moeilik maak om individuele reuke te herken.
Maar volgens Craven is honde nie uniek wat hul reuksintuig betref nie.
Gebaseer op die strukture wat wetenskaplikes in MRI-skanderings gevind het, het baie diere 'n reuksintuig wat met 'n hond s'n vergelyk kan word.
"Hulle het almal dieselfde reukstreek," het Craven gesê. "Maar mense en sommige ander primate is nie so goed nie."
Navorsers aan die Pennsylvania State University het die skanderingsdata gebruik om 'n rekenaarmodel te skep wat die anatomie van 'n hond se neus, binne en buite, naboots.
Hulle het toetse in 'n rekenaarmodel uitgevoer om te sien hoe lug deur die dun strukture beweeg om leidrade te vind wat tot nuwe ontwerpe vir reukverklikkers kan lei.
Een voordeel wat honde bo mense het, is die vorm van hul neusgate. Meer presies, die splete aan die kante van hul neusgate.
Matthew Steimates is 'n meganiese ingenieur by die Nasionale Instituut vir Standaarde en Tegnologie, 'n federale regeringslaboratorium in Gaithersburg, Maryland. Hy bestudeer maniere om detektors vir plofstof, dwelms en giftige industriële chemikalieë te verbeter. En hiervoor stel Steimates belang in hoe die vorm van 'n hond se neusgate hulle help om reuke so akkuraat te identifiseer.
Staimates, wie se werk afsonderlik van die Odor Navigation Project gefinansier word, het 'n rekenaarmodel van 'n hond se neus wat in Pennsylvania ontwikkel is, geneem en dit in 3D gedruk om 'n anatomies korrekte kunsmatige hondneus te skep, kompleet met turbinate en reukgebied.
Hy het 'n lugslang by die hond se neusmodel gevoeg om die hond se natuurlike snuifspoed te simuleer. Honde snuif sowat vyf keer per sekonde.
“Hy snuif soos ’n regte hond,” het Staimates gesê.
Deur na die neus te kyk met behulp van 'n spesiale video-opname-tegniek genaamd die Schlieren-metode, kon Steimates sien hoe die vorm van 'n hond se neusgate hulle in staat stel om van voor af inasem en dan die uitgeasemde lug terug en na die kant uit te dryf. Dit skep 'n onmiddellike area van lae druk aan die voorkant van die hond se neus.
Alhoewel die kunsmatige neus dieselfde volume inasem en uitasem, word lug vorentoe gedwing om hierdie area van lae druk te vul. Dit laat die honde toe om met elke asemteug ’n vars monster uit die area voor hulle te kry.
Deur die vorm van die neusgate na te boots, stel Staimates voor dat die nuwe detektors nie net die area direk langs die toestelle kan monster nie, maar ook lug van verder weg kan intrek, wat 'n uitgebreide reeks moontlik maak.
"Die meeste van vandag se dwelm- en chemiese en biologiese bedreigingverklikkers trek basies net lug deur 'n gat en ontleed dit," het Staimates gesê. "Maar honde het 'n aktiewe monsternemingstelsel wat op 'n baie unieke manier met die omgewing in wisselwerking is."
FAQ: Hoe weet jou hond se neus so baie?
Honde het ongeveer 60 000 reukneurone, wat 15 keer meer as mense is. Dit stel hulle in staat om die kleinste spore van reuke op te spoor wat mense nie kan waarneem nie.
Honde tel die geure van dooie velselle, sweet en hare op wat mense agterlaat. Selfs na 'n paar dae of in ongunstige toestande soos reën, kan hulle steeds hierdie spore vind.
Die struktuur van hul neuse, insluitend reukneurone en spesiale splete aan die kante van die neusgate, stel honde in staat om reuke doeltreffend vas te vang en te ontleed terwyl hulle 'n konstante vloei van vars lug behou.
Reuke beweeg deur lug en water op dieselfde manier as wat rook of vloeistof deur die omgewing beweeg. Hierdie komplekse reukstrukture kan deur die hond ontsyfer word danksy sy unieke reukapparaat.
Wetenskaplikes eksperimenteer met GPS en sensors op honde om hul opsporingsakkuraatheid na te spoor, en gebruik rekenaarmodelle om te verstaan hoe 'n hond se neus met reuke in wisselwerking tree.
Ja, humiditeit help geure om op die oppervlak van die grond en plantegroei te bly, wat hulle meer toeganklik maak vir honde. In droë weer verdwyn reuke vinniger.
Honde kan tot vyf keer per sekonde snuif, wat 'n area van lae druk voor hul neus skep. Dit help hulle om voortdurend vars porsies geur te ontvang, wat hul vermoë verbeter om hul omgewing te ontleed.
Die sygleuwe help om die uitasemlug na die kante te lei sodat dit nie meng met die nuwe reuke wat die hond van voor af inasem nie, wat die doeltreffendheid van die soektog verhoog.
Navorsers gebruik 3D-modelle van 'n hond se neus om te bestudeer hoe dit werk. Dit kan help om nuwe tegnologieë vir reukverklikkers te skep, soos die opsporing van plofstowwe of chemikalieë.
Die doel van huidige navorsing is om ’n meganistiese model te skep van hoe die neus werk om robotte en toestelle te ontwikkel wat net so effektief soos honde na reuke kan soek, byvoorbeeld vir reddingsoperasies of die soektog na gevaarlike stowwe.
Die skrywer van die publikasie
Ons stel voor dat u al die gevolgtrekkings op ons portaal na u goeddunke lees en daarvan kennis neem. Moenie selfmedikasie doen nie! In ons artikels versamel ons die nuutste wetenskaplike data en die menings van gesaghebbende kundiges op die gebied van gesondheid. Maar onthou: slegs 'n dokter kan diagnoseer en behandeling voorskryf.
Die portaal is bedoel vir gebruikers ouer as 13 jaar. Sommige materiale is dalk nie geskik vir kinders onder 16 jaar oud nie. Ons versamel nie persoonlike data van kinders onder 13 sonder ouerlike toestemming nie.
