Psy' Olśniewający zmysł węchu

Nie mają nosów,
Upadli synowie Ewy;
Nawet zapach róż
Nie jest tym, co przypuszczają;
Ale więcej niż umysł ujawnia
I więcej niż ludzie wierzą.
z „The Song of the Quoodle”, G.K. Chesterton
Mój pies Jones robił najdziwniejszą rzecz, gdy tylko mój przyjaciel Burk odwiedzał mój dom. Jones był kundlem z przytułku, więc zanim go adoptowaliśmy, mógł nabrać pewnych niesmacznych nawyków. Ale podchodził do Burka, ocierał się o niego i zaczynał podnosić na nim nogę.

Jones, mieszaniec charta i czarnego labradora, który, niech będzie błogosławione jego wielkie serce, odszedł w wieku 15 lat kilka lat temu, nigdy nie robił tego z żadnym innym gościem. Burk nie śmierdział ani nie nosił śmierdzących ubrań, nie antagonizował ani w inny sposób nie prowokował Jonesa. Burk miał własnego psa, czerwonokościstego coonhounda o imieniu Hattie, ale inni goście mieli psy. Krótko mówiąc, nie powinien był w żaden sposób wyróżniać się na tle innych. Ale dla Jonesa, Burk był jak świeża ściana dla artysty graffiti.

Dlaczego? Dla mnie zachowanie Jonesa – które nawet ekspert od psiego poznania uznał za niezwykłe – uosabia tajemnicę, jaką jest zmysł węchu psów. Co kryje się za tą ich zadziwiającą zdolnością, która sprawia, że świat nie jest wizualny, jak dla nas, ale bogaty w zapachy? Czym różnią się ich nosy od naszych, a czym ich mózgi? Wreszcie, czy istnieje odpowiedź na pytanie, dlaczego Jones próbował nasikać na Burka za każdym razem, gdy postawił u mnie stopę?

Wąchacze olimpijscy

Zmysł powonienia psów przewyższa nasz o rząd wielkości – jest od 10 000 do 100 000 razy bardziej ostry, twierdzą naukowcy. „Załóżmy, że są one po prostu 10 000 razy lepsze” – mówi James Walker, były dyrektor Instytutu Badań Sensorycznych na Uniwersytecie Stanowym Florydy, który wraz z kilkoma kolegami doszedł do tego oszałamiającego szacunku podczas rygorystycznie zaprojektowanego, często cytowanego badania. „Jeśli zrobisz analogię do wizji, co ty i ja możemy zobaczyć w odległości jednej trzeciej mili, pies mógłby zobaczyć więcej niż 3000 mil dalej i nadal widzieć tak samo dobrze.”

Postawione w inny sposób, psy mogą wykryć niektóre zapachy w częściach na bilion. Co to oznacza w kategoriach, które możemy zrozumieć? Cóż, w swojej książce „Inside of a Dog” Alexandra Horowitz, badaczka psiego poznania z Barnard College, pisze, że podczas gdy my możemy zauważyć, czy do naszej kawy dodano łyżeczkę cukru, pies może wykryć łyżeczkę cukru w milionie galonów wody, czyli w dwóch basenach olimpijskich. Inny naukowiec zajmujący się psami porównał ich zdolność do złapania powiewu jednego zgniłego jabłka w dwóch milionach beczek.

Eksperci zgłosili niewiarygodne prawdziwe historie dotyczące ostrości psiego zmysłu węchu. Jest pies do wyszukiwania narkotyków, który „znalazł” plastikowy pojemnik wypełniony 35 funtami marihuany zanurzony w benzynie w zbiorniku gazu. Jest czarny labrador z ulic Seattle, który potrafi wykryć pływające odchody orki z odległości nawet mili na wzburzonych wodach Puget Sound. Jest też pies wyczuwający raka, który „nalegał” na czerniaka w miejscu na skórze pacjenta, które lekarze uznali już za wolne od raka; późniejsza biopsja potwierdziła czerniaka w niewielkiej części komórek. I tak dalej.

Nos do zapachów

Co mają psy, czego my nie mamy? Po pierwsze, posiadają do 300 milionów receptorów węchowych w nosie, w porównaniu do około sześciu milionów u nas. A część psiego mózgu poświęcona analizie zapachów jest, proporcjonalnie rzecz biorąc, 40 razy większa niż nasza.

Psie nosy funkcjonują również zupełnie inaczej niż nasze. Kiedy robimy wdech, wąchamy i oddychamy przez te same drogi oddechowe w naszym nosie. Kiedy psy wdychają, fałd tkanki tuż wewnątrz nozdrza pomaga oddzielić te dwie funkcje. „Odkryliśmy, że gdy powietrze wpływa do nosa, rozdziela się na dwie różne ścieżki przepływu, jedną dla węchu, a drugą dla oddychania” – mówi Brent Craven, bioinżynier z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii, który modelował przepływ powietrza i transport zapachów za pomocą wysokorozdzielczych skanów MRI nosa zwłok laboratoryjnych (patrz rysunek 1). Craven i jego współpracownicy pracują nad odwróceniem inżynierii psiego nosa, częściowo w celu pomocy w projektowaniu sztucznych „nosów”, które mogą wyczuwać zapachy tak dobrze, jak najlepszy przyjaciel człowieka.

W nas, ludziach, zmysł węchu jest zdegradowany do małego regionu na dachu naszej jamy nosowej, wzdłuż głównej drogi przepływu powietrza. Więc powietrze, które wąchamy po prostu wchodzi i wychodzi z powietrzem, którym oddychamy. U psów, około 12 procent wdychanego powietrza, jak odkrył zespół Cravena, kieruje się w stronę zagłębienia w tylnej części nosa, które jest przeznaczone dla węchu, podczas gdy reszta napływającego powietrza omija ten zakątek i znika w dół przez gardło do płuc. W obrębie wgłębienia, powietrze zawierające zapachy jest filtrowane przez labirynt spiralnych struktur kostnych zwanych turbinami (patrz Rysunek 2). Podobnie jak balejaż wieloryba odsiewający kryla, turbinaty przesiewają cząsteczki zapachu na podstawie różnych właściwości chemicznych. Receptory węchowe w tkance, która pokrywa turbinaty, z kolei „rozpoznają” te cząsteczki zapachu na podstawie ich kształtu i wysyłają sygnały elektryczne do mózgu w celu analizy.

Strategia wyjścia

Gdy wydychamy powietrze przez nos, wysyłamy zużyte powietrze w kierunku, w którym weszło, wypierając wszelkie przychodzące zapachy. Kiedy psy wykonują wydech, zużyte powietrze wydostaje się przez szczeliny po bokach ich nosów. Sposób, w jaki wydychane powietrze zawirowuje, w rzeczywistości pomaga wprowadzić nowe zapachy do nosa psa. Co ważniejsze, dzięki temu psy mogą wąchać mniej lub bardziej nieprzerwanie. W badaniu przeprowadzonym na Uniwersytecie w Oslo w Norwegii, pies myśliwski trzymający głowę wysoko na wietrze podczas poszukiwania zwierzyny, wąchał nieprzerwany strumień powietrza przez okres do 40 sekund, obejmujący co najmniej 30 cykli oddechowych.

Nie możemy poruszać nozdrzami niezależnie. Psy mogą. To, wraz z faktem, że tzw. zasięg aerodynamiczny każdego z ich nozdrzy jest mniejszy niż odległość między nozdrzami (patrz rys. 3), pomaga im określić, do którego nozdrza dotarł zapach. Pomaga im to w zlokalizowaniu źródła zapachu – wszyscy widzieliśmy, jak psy, które wyczuły interesujący zapach, wlokły się tam i z powrotem po jego niewidocznej ścieżce.

Drugi układ węchowy

Na domiar złego psy mają drugą zdolność węchową, której my nie mamy, a która jest możliwa dzięki narządowi, którego nie posiadamy: narządowi womeronowemu, znanemu również jako narząd Jacobsona. Znajdujący się w dolnej części przewodu nosowego psa, narząd Jacobsona odbiera feromony, substancje chemiczne unikalne dla każdego gatunku zwierząt, które ogłaszają gotowość do kopulacji i inne szczegóły związane z seksem.

Cząsteczki feromonów, które organ wykrywa i ich analiza przez mózg – nie mieszają się z cząsteczkami zapachu lub ich analizą, ponieważ organ ma własne nerwy prowadzące do części mózgu poświęconej w całości interpretacji jego sygnałów. To tak, jakby organ Jacobsona miał swój własny dedykowany serwer komputerowy.

Mistrzowie tropienia

Jeśli podstawowe umiejętności psa w zakresie węchu zadziwiają nas, to to, co udaje im się osiągnąć dzięki tym umiejętnościom, jest naprawdę zdumiewające.

Takie śledzenie, na przykład. Deborah Wells i Peter Hepper z Animal Behaviour Centre na Queen’s University Belfast w Irlandii Północnej wykazali w jednym z badań, że psy wprowadzone pod kątem prostym do ścieżki, którą niedawno szła osoba, mogły określić kierunek, w którym szła ta osoba, na podstawie zaledwie pięciu kroków. Innymi słowy, pierwszy krok w kierunku, w którym szła dana osoba, ma nieco mniejszy zapach niż kolejne kroki, ponieważ jej cząsteczki zapachowe zaczęły rozpraszać się w powietrzu. „Uważam, że to naprawdę zdumiewające, wręcz oszałamiające, że są one w stanie wykryć tak drobne różnice zapachowe” – mówi Horowitz.

Psy tropiące doprowadzają takie śledzenie do ekstremum, rutynowo dokonując niezwykłych wyczynów w nieznanych środowiskach i na tropie nieznanych osób, takich jak osoby zaginione. „To jest naprawdę duży problem, jak w heck psy robią to, to znaczy, jak są one śledzenia tzw gradient,” Walker mówi. „Są w stanie dojść do punktu rozgałęzienia w lesie i powiedzieć: 'Ok, myślę, że mała Sally biegła w ten sposób. Coś się stało i muszę podjąć decyzję”. To dość niesamowite, jeśli pomyśleć o tym z inżynierskiego punktu widzenia, ponieważ zapachy małej Sally nie są jedyną rzeczą, która tam się znajduje. Jest zmienny wiatr, zmienna wilgotność. Są też inne zapachy – tutaj wypróżnił się jeleń, a tutaj jest mocz królika. I w jakiś sposób ten pies jest w stanie powiedzieć, 'Tak, ale ja skupiam się na małej Sally’.”

Otwarte pytania

Takie tajemnice są przyprawą dla badaczy psów. Na przykład w badaniu z 2003 roku Wells i Hepper odkryli, że psy prowadzone pod kątem prostym do ułożonego przez człowieka szlaku godzinę po jego przejściu identyfikowały prawidłowy kierunek tych szlaków, które zostały ułożone z lewej strony na prawą, częściej niż tych ułożonych z prawej strony na lewą.

„To był interesujący wynik i nie jestem zbyt pewny, co się tutaj dzieje” – powiedział mi Wells w e-mailu. „Możliwe, że jest to związane z lateral bias – wiemy, że psy wykazują silne preferencje motoryczne, z samcami używającymi lewych łap bardziej niż samice, które, dla kontrastu, mają tendencję do używania prawych łap bardziej”. Niektóre badania na innych gatunkach pokazują, że lateralne uprzedzenia mogą rozciągać się na system węchowy, mówi, i dalsze badania są w porządku z psami.

Znaczony człowiek

A co z Jonesem i moim przyjacielem Burkiem? Kiedy opowiedziałem Horowitzowi o zachowaniu mojego psa – które zawsze zaskakiwało mnie i Burka – i zapytałem, dlaczego Jones mógł to zrobić, roześmiała się i powiedziała: „Nie mogę ci powiedzieć. Są pewne miejsca, do których moja nauka nie sięga.” Mogła jednak teoretyzować, powiedziała: Psy oznaczają moczem miejsca, o których myślą, że wiele innych psów będzie je wąchać, a może dlatego, że jest coś pożądanego lub interesującego w tym miejscu. Być może Burk już pachniał dość intensywnie czymś innym, zaproponowała.

Niezależnie od tego, dlaczego, powiedziałem, Burk powinien czuć się zaszczycony takim traktowaniem, prawda? Horowitz znów się roześmiał. „Z pewnością nie powinien był postrzegać tego jako zniewagi,” powiedziała. „Pies cię wyróżnił”

.