Dogs' Dazzling Sense of Smell

The they have’t got no noses,
The fallen sons of Eve;
Even the smell of roses
Is not what they supposes;
But more than mind discloses
And more than men believe.
-uit “The Song of the Quoodle,” G.K. Chesterton
Mijn hond Jones deed altijd de meest merkwaardige dingen als mijn vriend Burk bij me thuis kwam. Jones was een mormel uit het asiel, dus voordat we hem adopteerden had hij misschien wat onfrisse gewoontes opgepikt. Maar hij sloop naar Burk toe, wreef tegen hem aan, en begon zijn poot op te tillen.

Jones, een greyhound-zwarte lab mix die, zegen zijn grote hart, een paar jaar geleden op 15 jarige leeftijd overleed, deed dat nooit met een andere bezoeker. Burk stonk niet en droeg geen stinkende kleren, en hij joeg Jones niet tegen zich in het harnas. Burk had zelf een hond, een roodbeen Coonhound genaamd Hattie, maar andere bezoekers hadden honden. Kortom, hij zou zich op geen enkele manier moeten onderscheiden van de anderen. Maar voor Jones, was Burk als een verse muur voor een graffiti artiest.

Waarom? Voor mij is het gedrag van Jones – dat zelfs een hondenkenner als ongewoon beschouwt – een voorbeeld van het mysterie van de reukzin van honden. Wat zit er achter dit verbazingwekkende vermogen van hen, dat de wereld niet visueel maakt zoals voor ons, maar rijk aan geuren? Hoe verschillen hun neuzen van de onze, en wat doen hun hersenen anders? En tenslotte, is er een antwoord op de vraag waarom Jones iedere keer dat hij bij mij kwam, op Burk wilde plassen?

Olympische snuffelaars

De reukzin van honden overtreft die van ons met ordes van grootte – het is 10.000 tot 100.000 keer zo scherp, zeggen wetenschappers. “Laten we eens aannemen dat ze gewoon 10.000 keer beter zijn,” zegt James Walker, voormalig directeur van het Sensory Research Institute aan de Florida State University, die, met een aantal collega’s, met die verbijsterende schatting kwam tijdens een rigoureus opgezette, vaak geciteerde studie. “Als je de analogie maakt met visie, wat jij en ik kunnen zien op een derde van een mijl, zou een hond meer dan 3.000 mijl ver kunnen zien en nog steeds even goed kunnen zien.”

Anders gezegd, honden kunnen sommige geuren detecteren in delen per triljoen. Wat betekent dat in termen die wij misschien begrijpen? In haar boek Inside of a Dog schrijft Alexandra Horowitz, een onderzoeker op het gebied van hondenherkenning aan het Barnard College, dat wij misschien merken dat er een theelepel suiker aan onze koffie is toegevoegd, maar dat een hond een theelepel suiker kan detecteren in een miljoen liter water, oftewel twee Olympische zwembaden. Een andere hondenwetenschapper vergeleek hun vermogen met het opvangen van een vleugje van één rotte appel in twee miljoen vaten.

Deskundigen hebben ongelooflijke waargebeurde verhalen gemeld over de scherpte van de reukzin van honden. Zo “vond” de drugshond in een benzinetank een plastic container met 35 kilo marihuana ondergedompeld in benzine. Er is de zwarte labrador uit de straten van Seattle die drijvende orka-uitwerpselen kan detecteren tot op een kilometer afstand in het woelige water van Puget Sound. Er is de kanker-snuivende hond die “aandrong” op melanoom op een plek op de huid van een patiënt die artsen al kankervrij hadden verklaard; een latere biopsie bevestigde melanoom in een klein deel van de cellen. Enzovoort.

Een neus voor geuren

Wat hebben honden dat wij niet hebben? Ten eerste hebben ze tot 300 miljoen reukreceptoren in hun neus, vergeleken met ongeveer zes miljoen bij ons. En het deel van de hersenen van een hond dat is gewijd aan het analyseren van geuren is, proportioneel gesproken, 40 keer groter dan de onze.

De neuzen van honden functioneren ook heel anders dan die van ons. Als wij inademen, ruiken en ademen wij door dezelfde luchtwegen in onze neus. Wanneer honden inademen, helpt een vouw van weefsel net binnen hun neusgat om deze twee functies te scheiden. “We ontdekten dat wanneer de luchtstroom de neus binnenkomt, hij zich splitst in twee verschillende stromingspaden, één voor de reukzin en één voor de ademhaling,” zegt Brent Craven, een bio-ingenieur aan de Pennsylvania State University die de luchtstroom en het geurtransport heeft gemodelleerd met behulp van MRI-scans met hoge resolutie van de neus van een laboratoriumkadaver (zie figuur 1). Craven en collega’s werken aan de reverse-engineering van de neus van de hond, deels om te helpen bij het ontwerpen van kunstmatige “neuzen” die net zo goed geuren kunnen opsnuiven als de beste vriend van de mens dat kan.

Bij ons mensen is de reukzin beperkt tot een klein gebiedje op het dak van de neusholte, langs de hoofdweg van de luchtstroom. Dus de lucht die we ruiken gaat gewoon in en uit met de lucht die we inademen. Bij honden gaat ongeveer 12% van de ingeademde lucht, zo ontdekte Craven’s team, via een uitsparing achter in de neus naar de reukzin, terwijl de rest van de binnenkomende lucht langs dat hoekje stroomt en via de keelholte naar de longen verdwijnt. In de verzonken ruimte wordt de met geuren beladen lucht gefilterd door een labyrint van rolvormige benige structuren, turbinaten genaamd (zie figuur 2). Net als de baleinen van een walvis die krill uitzeven, zeven de turbinaten geurmoleculen op basis van verschillende chemische eigenschappen. Olfactorische receptoren in het weefsel van de turbinaten “herkennen” deze geurmoleculen aan hun vorm en sturen elektrische signalen naar de hersenen voor analyse.

Uitademstrategie

Wanneer we door onze neus uitademen, sturen we de afgewerkte lucht naar buiten langs de weg waarlangs het binnenkwam, zodat alle binnenkomende geuren worden weggedrukt. Als honden uitademen, gaat de uitgeademde lucht via de spleten in de neusvleugels naar buiten. De manier waarop de uitgeademde lucht naar buiten dwarrelt, helpt nieuwe geuren in de neus van de hond te brengen. Belangrijker nog, het stelt honden in staat om min of meer continu te snuffelen. In een studie aan de Universiteit van Oslo in Noorwegen snoof een jachthond die zijn kop hoog in de wind hield terwijl hij op zoek was naar wild, tot 40 seconden lang in een ononderbroken luchtstroom, die ten minste 30 ademhalingscycli omvatte.

Wij kunnen onze neusgaten niet onafhankelijk bewegen. Honden kunnen dat wel. Dit, samen met het feit dat de zogenaamde aërodynamische reikwijdte van elk van hun neusgaten kleiner is dan de afstand tussen de neusgaten (zie figuur 3), helpt hen te bepalen in welk neusgat een geur is binnengekomen. Dit helpt hen bij het lokaliseren van de bron van geuren – we hebben allemaal honden op een interessante geur heen en weer zien bewegen over het onzichtbare spoor ervan.

Een tweede reukorgaan

Bovenop dit alles hebben honden een tweede reukvermogen dat wij niet hebben, mogelijk gemaakt door een orgaan dat wij niet bezitten: het vomeronasale orgaan, ook bekend als Jacobson’s orgaan. Het orgaan van Jacobson, dat zich onderin de neusholte van de hond bevindt, pikt feromonen op, de chemische stoffen die uniek zijn voor elke diersoort en die paringsbereidheid en andere seksgerelateerde details aankondigen.

De feromoonmoleculen die het orgaan detecteert – en hun analyse door de hersenen – raken niet verward met geurmoleculen of hun analyse, omdat het orgaan zijn eigen zenuwen heeft die leiden naar een deel van de hersenen dat volledig gewijd is aan het interpreteren van zijn signalen. Het is alsof het orgaan van Jacobson zijn eigen speciale computerserver heeft.

Speurmeesters

Als de basisvaardigheden van honden op het gebied van ruiken ons verbazen, wat zij met die vaardigheden weten te bereiken is werkelijk verbazingwekkend.

Neem bijvoorbeeld speuren. Deborah Wells en Peter Hepper van het Animal Behaviour Centre aan de Queen’s University Belfast, in Noord-Ierland, toonden in een studie aan dat honden die haaks op een onlangs door een persoon bewandeld pad werden binnengebracht, de richting konden bepalen die die persoon had genomen vanaf slechts vijf stappen. Met andere woorden, de eerste stap in de richting waarin de persoon liep, heeft iets minder geur dan de volgende stappen, omdat de geurmoleculen zich al in de lucht beginnen te verspreiden. “Ik vind het echt verbazingwekkend, een beetje verbijsterend, dat ze in staat zijn om zulke minieme geurdiscriminaties te detecteren,” zegt Horowitz.

Speurhonden brengen dergelijk speuren tot het uiterste, waarbij ze routinematig opmerkelijke prestaties leveren in onbekende omgevingen en op het spoor van onbekende mensen, zoals vermiste personen. “Het is echt een groot vraagstuk hoe honden dit in hemelsnaam doen, dat wil zeggen, hoe ze een zogenaamde gradiënt volgen,” zegt Walker. “Ze zijn in staat om naar een vertakking in het bos te komen en te zeggen: ‘Oké, ik denk dat kleine Sally deze kant op is gerend. Er is iets gebeurd, en ik moet een beslissing nemen.’ Dat is behoorlijk verbazingwekkend als je er vanuit een technisch standpunt over nadenkt, want de geuren van kleine Sally zijn niet het enige daar. Er is veranderende wind, veranderende vochtigheid. Er zijn andere geuren – een hert heeft hier gepoept, en hier is wat urine van een konijn. En op de een of andere manier is die hond in staat om te zeggen: ‘Ja, maar ik concentreer me op kleine Sally.'”

Openstaande vragen

Dergelijke mysteries zijn het kruidvat voor hondenonderzoekers. In een studie uit 2003 ontdekten Wells en Hepper bijvoorbeeld dat honden die een uur na het lopen van een door de mens aangelegd spoor loodrecht op dat spoor werden geleid, vaker de juiste richting aangaven van paden die van links naar rechts waren gelegd dan van paden die van rechts naar links waren gelegd.

“Dit was een interessant resultaat, en ik weet niet zo goed wat hier aan de hand is,” vertelde Wells me in een e-mail. “We weten dat honden sterke motorische voorkeuren vertonen, waarbij mannelijke honden hun linkerpoten meer gebruiken dan vrouwelijke honden, die daarentegen de neiging hebben hun rechterpoten meer te gebruiken. Sommige studies bij andere diersoorten tonen aan dat laterale vooroordelen zich kunnen uitstrekken tot het reukorgaan, zegt ze, en verder onderzoek bij honden is op zijn plaats.

Een gemarkeerde man

En hoe zit het met Jones en mijn vriend Burk? Toen ik Horowitz vertelde over het gedrag van mijn hond, dat mij en Burk altijd even onoplettend bekeek, en ik vroeg waarom Jones dat gedaan zou kunnen hebben, lachte ze en zei: “Dat kan ik u niet vertellen. Er zijn plaatsen waar mijn wetenschap niet komt.” Ze kon wel theoretiseren, zei ze: Honden markeren met urine op plaatsen waarvan ze denken dat veel andere honden die zullen ruiken, of misschien omdat er iets begerenswaardigs of interessants aan die plaats is. Misschien rook Burk al behoorlijk naar iets anders, bood ze aan.

Ook al was het maar waarom, zei ik, Burk moet zich toch vereerd hebben gevoeld door zo’n behandeling, nietwaar? Horowitz lachte weer. “Hij had het zeker niet als een belediging moeten opvatten,” zei ze. “De hond heeft je onderscheiden.”