Билли — миниатюрный бигль с выдающимся талантом. Он бегает по специальной платформе, вдыхая ароматы из ряда отверстий. В каждом из них — использованная хирургическая маска, пропитанная индивидуальными запахами разных людей. Но Билли ищет не просто запах — он ищет сигнал тревоги, молекулярный след, указывающий на наличие рака. Его задача — обнаружить болезнь до того, как она проявит себя клинически.
Собаки как биосенсоры: новая эра диагностики
Этот эксперимент — часть масштабного научного движения, в котором собаки становятся живыми биосенсорами. Учёные всё активнее исследуют, как четвероногие могут распознавать не только онкологические заболевания, но и COVID-19, малярию, диабет, а также психоэмоциональные состояния, включая посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР). Всё это стало возможным благодаря уникальной способности собак различать летучие органические соединения — VOC, которые выделяются телом человека через дыхание, пот, кровь и мочу. Эти вещества, в совокупности называемые «летучестью человека», меняются под воздействием болезней, и собаки способны уловить эти изменения с поразительной точностью.
История открытий: от интуиции к науке
Первое задокументированное свидетельство способности собаки распознать болезнь относится к 1989 году. Тогда дрессированная собака начала настойчиво обнюхивать родинку на теле своего владельца, которая позже оказалась злокачественной. Этот случай стал отправной точкой для исследований, которые сегодня охватывают десятки лабораторий по всему миру. Однако, несмотря на впечатляющие результаты, собаки пока не признаны официальным диагностическим инструментом. Причина — индивидуальные различия между животными: не каждая собака обладает одинаковой чувствительностью, мотивацией и обучаемостью.
Характер имеет значение: оптимизм против пессимизма
Исследования показывают, что успех собаки в диагностике зависит не только от её нюха, но и от характера. Шарин Бистре Даба, ветеринарный учёный из Бристольского университета, совместно с организацией Medical Detection Dogs, изучает, как черты личности — особенно склонность к оптимизму или пессимизму — влияют на точность диагностики.
В одном из экспериментов собакам показывали два экрана: за одним — вкусная закуска, за другим — пустая миска. После серии повторений животные запоминали, где находится награда. Затем миски размещали в промежуточных точках, и реакция собак позволяла классифицировать их как «оптимистов» (энтузиастов, проверяющих новые места) и «пессимистов» (осторожных и медлительных). Оказалось, что пессимистичные собаки демонстрируют более точные результаты при распознавании запахов болезней. Их внимательность и склонность к осторожности снижают вероятность ошибок.
Какие собаки справляются лучше?
Клара Уилсон из Университета Пенсильвании утверждает, что важны и другие черты: страсть к поиску, устойчивость к неудачам, способность сохранять мотивацию в условиях монотонной работы. Собаки, обученные искать наркотики, взрывчатку или пропавших людей, часто демонстрируют выдающиеся способности в медицинской диагностике. Главное — чтобы животное воспринимало процесс как игру, а не как рутину.
Электронные носы: технологии, вдохновлённые природой
Пока собаки остаются непревзойдёнными в чувствительности, учёные стремятся создать электронные аналоги — «электронные носы». Команда Андреаса Мершина из стартапа RialKnow.ai разрабатывает устройства, способные распознавать запахи заболеваний в образцах мочи, таких как рак простаты. Их технология основана на вживлении рецепторов запаха млекопитающих в микрочипы, которые затем анализируются с помощью алгоритмов машинного обучения.
Хотя такие устройства пока уступают собакам в скорости и точности, они обладают важным преимуществом — масштабируемостью. Машины не устают, не требуют дрессировки и могут работать круглосуточно. Однако, как отмечает Мершин, собаки обладают интуитивным восприятием запаха: они не анализируют его химически, а просто «узнают» — как мы узнаём лицо друга в толпе. Это качество пока невозможно воспроизвести в машине.
Собаки — союзники медицины и глобального здравоохранения
Собаки не просто чувствуют запах болезни — они чувствуют человека. Их способности открывают путь к новым методам диагностики, более быстрым, точным и доступным. Пока технологии догоняют природу, именно собаки продолжают спасать жизни, становясь незаменимыми партнёрами врачей и учёных.
Кроме того, собаки могут быть особенно полезны в условиях, где доступ к медицинскому оборудованию ограничен. В развивающихся странах, в отдалённых регионах или в полевых условиях, где невозможно провести лабораторные анализы, обученная собака может стать первым и самым надёжным индикатором болезни. Это делает их не только научным интересом, но и потенциальным инструментом глобального здравоохранения.
Будущее: симбиоз природы и технологий
Таким образом, будущее диагностики может быть гибридным — сочетание биологических сенсоров, таких как собаки, и высокотехнологичных устройств. Вместе они способны обеспечить более точную, быструю и доступную диагностику, особенно на ранних стадиях заболевания, когда лечение наиболее эффективно.