Pesimističtí psi lépe voní rakovina-a další klíče k úspěchu snifování nemocí

Pesimističtí psi lépe voní rakovina-a další klíče k úspěchu snifování nemocí

Podle Rohini Subrahmanyam editoval Sarah Lewin Frasier

Billy, maličký ušima, šipky kolem platformy čichání série děr. Každá díra obsahuje použité masky chirurgického typu nesoucí odlišnou směs vůní jiné lidské. Její ostrý nos však loví jen jednu takovou kombinaci: ten, který signalizuje rakovinu.

Rakovina může změnit „volatilom“ člověka, jedinečnou sadu těkavých organických sloučenin nalezených v dechu, potu, krvi a moči. Billy a její kohorta se to naučily vyčichejte tyto jemné vůně v maskách, které nosí lidé s diagnózami rakoviny. Vědci také studují, jak psi mohou detekovat onemocnění, jako je covid a malárie, a také psychologické stavy, včetně posttraumatické stresové poruchy.

Vědci objevili silné dovednosti psi v roce 1989, kdy pes pes detekovala rakovinu v jejím psovodiu. Kliničtí lékaři však stále nepoužívají psy k diagnostice. Kromě zřejmých logistických výzev se psi velmi liší v jejich čichové přesnosti. Vědci stále častěji zjišťují, že schopnost snifující nemoci může sestoupit k osobnosti jednotlivých psů-a jak dobře je jejich psovodi znají. Nové výzkumné úsilí je zaměřeno na zjištění, které psi by byly pro tuto práci nejlepší a na interpretaci chování psů během testu vůně.

O podpoře vědecké žurnalistiky

Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.

Sharyn Bistre Dabbah, veterinární vědec, nyní na University of Bristol v Anglii, vyrazil s kolegy na britské charitě Lékařské detekce psi Naučit se, jak osobnosti zvířat-zejména jejich úroveň optimismu nebo pesimismu-ovlivňují dovednosti detekce nemocí. Jejich výsledky objevil se nedávno v PLOS ONE.

Vědci nejprve ukázali psům to, co leží za dvěma obrazovkami na jednom konci místnosti: „pozitivní“ místo s chutnou pochoutkou a „negativním“ s prázdnou miskou. Při následných návštěvách v místnosti se psi obvykle šťastně ohraničují k prvnímu, ale velmi pomalu klusali, když šli zkontrolovat na něj – nebo prostě tam vůbec nešli.

Vědci pak umístili misky za dvě nové obrazovky mezi pozitivními a negativními skvrnami a psy klasifikovali jako „optimistické“ nebo „pesimistické“ na základě toho, jak rychle zkoumali tato nová místa.

Dále tým vyhodnotil, jak přesně si každý pes mohl vybrat vůni nemoci, která byla vyškolena k detekci mimo jiné. V průměru se ukázalo, že pesimističtí psi jsou náročnější. Pesimističtí psi jsou opatrnější a „opatrnější pes může být lepší v tom, že nedělá chyby,“ říká Dabbah.

Role hrají také další rysy osobnosti, říká Clara Wilson, která zkoumá psy a stresové psy na Pennsylvánské univerzitě. Psi, kteří si užívají vzrušení z lovu – a prosperují při hledání pohřešovaných lidí nebo skrytých bomb – najdou se opětovné čichání vzorků nemocí znovu a znovu opakující. „Chceme psa, který není frustrovaný. Oni (měli by) považovat to za odměňující, i když to může být méně vzrušující,“ vysvětluje Wilson.

Interpretace chování psovody může také zkosenit výsledky detekceříká Akash Kulgod, spoluzakladatel DognózaStart-up založený na Bengaluru, který trénoval Billyho. Místo toho, aby učili psy, aby provedli konkrétní chování, jako je sezení nebo štěkání, když vyzvednou přiřazenou vůni – proces, který vyžaduje více času a může vést k psům „lhát“ pro dárky – Kulgod a jeho tým přímo analyzují přirozený řeč těla každého psa. Na základě toho, jak se psi s jistotou pohybují, jak je analyzováno Nástroje pro strojové učení založené na počítačiTým může spatřit úspěšné detekce. „Jeden z našich psů čichne a pak velmi s jistotou, že jde do krmítka,“ říká Kulgod. „Každý z nich má své vlastní jedinečné vtípky – ale vše může být kvantifikováno, protože to vše souvisí s tímto očekáváním odměn, které máte z minulých sezení.“

V pilotní studii s 200 testovacími vzorky zahrnujícími 10 typů rakoviny, prezentovaných na letošní konferenci American Society of Clinical Oncology, detekovali psi dongnózy 96 procent rakovin. Dále tým dognózy rozšíří svou studii s 1 500 testovacími vzorky.

Lékaři v současné době diagnostikují mnoho druhů rakovin pomocí kombinace krevních testů a biopsií. Vědci vždy hledají méně invazivní metody – včetně možností přímo zahrnující naše psí společníky a elektronické nosy, které je inspirovali. Psi mohou v současné době překonávat elektronické čichání. Podle Andreas Mershin, hlavního vědeckého ředitele na Bostonu, však tento prvořadý nemusí trvat tento nadřazenost RealNose.ai. On a jeho kolegové vyvíjejí elektronické nosy čichat vzorky moči na rakovinu prostaty a další onemocnění. Pokud stroj Olfaction nakonec překoná schopnosti psů, mohlo by to pomoci vyřešit problém škálovatelnosti – a dát zvířatům přestávku.

Mershinův tým položil receptory savčích vůní na elektronický čip a k interpretaci výstupu použil algoritmy strojového učení. Tato technika se zaměřuje spíše na širší vzory mezi detekovanými molekulami než na jejich kategorizaci jednotlivě.

Psi také nezaškrtávají seznam molekul v hlavách; Prostě „vědí“, jak voní rakovina. To jim pomáhá cítit to přesně bez ohledu na to, ze kterého orgánu je nebo z čeho pacient jedl před tím, než dal vzorek dechu. „Psi se mohou zobecnit. Nezajímají se o písmo, ve kterém píšete vůni; prostě ji interpretují správně,“ říká Mershin.

Ve studii Publikováno v PLOS ONE, Mershin a jeho tým použili modely strojového učení k lokalizaci a analýze vzorců různých padorantů ve vzorcích moči od potvrzených pacientů s rakovinou prostaty. Jejich zjištění, která stavěla na práci s údaji o diagnostice od lékařských detekčních psů, naznačují, že zaměření na tento typ „vůně“ může fungovat jako škálovatelná alternativa ke psům, i když je v současné době mnohem pomalejší.

Mezitím na testovací platformě Billy rychle detekuje jemnou vůni rakoviny v jedné z masek, které čichala-a sebevědomě se ohraničuje zpět, aby získala její odměnu. Takové testy ukazují silný potenciál, říká postdoktorandský výzkumník Amritha Mallikarjun z Pennsylvánské univerzity: „Psi kvůli jejich úžasnému čichu a detekční schopnosti nám demonstrují, jaká technologie by mohla vypadat jako 10 až 15 let od nynějška.“