Как собаки чувствуют рак у человека

Опубликовано: 22.04.2024

Благодаря своему развитому нюху собаки могут чувствовать запах пораженных раком клеток в человеческом теле. Таким образом, их можно научить проводить диагностику людей, которые находятся в группе риска, что может принести много пользы, учитывая, что эта процедура, в отличие от традиционных методов, будет неинвазивной. Однако подобной практики в мире нет, что заставляет задаться вопросом: если собаки действительно могут диагностировать рак, почему не использовать это умение?

Острый нюх

Если коротко, то собаки хорошо проявляют себя в ситуациях, когда им приходится помогать правоохранительным органам искать кого-то по запаху или же принимать участие в поисково-спасительных операциях. Однако обнюхивание тысяч образцов тканей, из которых только небольшое количество может быть поражено раком, является более сложной работой для собак. Для обучения таких собак нужно потратить много времени и сил, но, даже несмотря на усиленную подготовку, животные все еще могут диагностировать раковые опухоли неправильно, если в этот день им что-либо будет мешать.

Но это еще не значит, что собаки не могут быть полезными исследователям, которые пытаются разработать искусственные инструменты для скрининга, способные определить запах рака. Ученые уже выяснили, что раковые клетки отличаются уникальным запахом, но они еще не смогли определить конкретных соединений, которые за это отвечают.

Как собаки могут помочь исследователям

С одной стороны, собаки могут помочь ученым выявить специфический запах рака, если давать им нюхать определенные раковые образцы, а затем медленно удалять из них соединения. Когда собака перестанет реагировать на образец, из которого были удалены некоторые компоненты, ученые смогут понять, что соединение, которое было извлечено из образца, является специфическим для рака, объясняет доктор Хилари Броди, профессор кафедры отоларингологии в Калифорнийском университете. Затем исследователи должны будут сделать анализ этих отдельных компонентов и создать биохимические тесты, необходимые для диагностики пациентов.

Многие собаки действительно способны чувствовать рак у людей, но этот показатель не является общим для всего вида, поэтому их нельзя будет использовать для прямой диагностики пациентов.

Первый случай диагностики

В 1989 году в британском журнале The Lancet был опубликован первый отчет о способности собак чувствовать рак. В отчете было описано, как собака ежедневно проводила несколько минут, обнюхивая появившееся пятно на коже бедра своей хозяйки, и даже попыталась укусить это место, когда женщина носила шорты. Ей это показалось странным, и она обратилась к врачу, который диагностировал злокачественную меланому.

Таким образом, собака спасла жизнь своей хозяйки, своим поведением заставив ее обратиться к врачу, когда меланома была на ранней стадии, и ее можно было излечить.

Затем появились другие свидетельства того, что собаки могут чувствовать злокачественную меланому, но только в 2006 году были опубликованы результаты высококачественных двойных слепых исследований, говорит доктор Клаус Хакнер, врач в госпитале Кремс в Австрии. Особенность двойных слепых исследований в том, что ни собаки, ни их дрессировщики не знали, какие образцы были раковыми.

Летучие органические соединения

Вскоре было проведено огромное количество исследований, которые доказали, что собаки могут чувствовать специфические виды рака. Для этого им нужно было обнюхать такие биологические образцы, как дыхание человека или его моча. Это удавалось благодаря тому, что любые клетки, в том числе и раковые, выделяют летучие органические соединения (ЛОС). По словам Хакнера, каждый тип рака, вероятно, имеет отчетливые ЛОС, благодаря чему раковые клетки отличаются по запаху от здоровых.

В носу собаки насчитывается более 220 миллионов рецепторов, ответственных за запах, что делает их отличными животными для определения того, как пахнут болезни. Для сравнения, в носу человека таких рецепторов не более 5 миллионов.

Проблемы с собаками

По словам Хакнера, чтобы обучить одну собаку распознавать запах конкретного вида рака, нужно потратить примерно 6 месяцев. Тем не менее в ходе многих исследований использовался принцип диагностики, который работает в лабораторных условиях, но не в реальном мире. Собакам часто давали нюхать пять образцов, и нужно было определить среди них один раковый. Но в действительности собака может определить четыре раковых образца из тысячи, и это зависит от типа рака.

Если ни собака, ни человек, который с ней работает, не знают, какие образцы являются злокачественными, дрессировщик не может поощрять животное, когда оно делает правильный выбор.

Хакнер говорит, его исследование провалилось именно из-за того, что не был учтен этот основной момент. Результаты его работы были опубликованы в 2016 году в журнале Journal of Breath Research. Даже когда собака находила раковый образец, ей не давали никакого поощрения, поскольку сам дрессировщик не знал, правильный этот результат или нет. В результате такая работа была напряженной как для собак, так и для их дрессировщиков.

Ситуацию можно исправить, если дрессировщик будет знать, какой образец в выборке является раковым, и сможет давать собаке вознаграждение, чтобы она не скучала после обнюхивания тысячи нечетких образцов от пациентов.

Самочувствие и настроение животных

Но даже если изменить это условие исследований, собаки все-равно не смогли бы проводить скрининг пациентов. Необходимо потратить огромные ресурсы, чтобы обучить даже одну собаку распознавать многие виды рака, которые могут развиваться в теле человека. Кроме того, хотя современные методы для диагностики рака и не являются совершенными, врачи, по крайней мере, знают, насколько точно работают различные тесты и по какой причине могут происходить ложные срабатывания. Но если скрининг будут проводить собаки, причины ложных срабатываний будут зависеть от каждого конкретного животного. Кроме того, собаки могут заскучать, чувствовать голод, быть в плохом настроении (точно так же, как и люди). Это значит, что дрессировщикам придется тщательно следить за их настроением и самочувствием на протяжении всего цикла диагностики.

Электронные носы

Однако собаки оказались незаменимыми помощниками для исследователей при создании и усовершенствовании биохимических гаджетов, известных как электронные носы, которые могут обнюхать пациентов и поставить диагноз. С помощью этих гаджетов уже сейчас можно диагностировать определенные болезни, но благодаря собакам их можно сделать более чувствительными и применять для скрининга большего количества проблем со здоровьем.

Преждевременные заявления

В одном исследовании Броди и его коллеги изучали, могут ли собаки обнаруживать летучие органические соединения у пациентов с раком головы и шеи. Для этого им нужно было обнюхать образцы дыхания пациентов. Но исследователям пришлось свернуть проект, после того как дрессировщица собак еще до получения результатов заявила, что ее животные могут чувствовать рак.

"Мы не хотели быть с этим связаны, - сказал Броди. - Мы хотели доказать, что собаки могут почувствовать рак, а не сначала заявить об этом, и только потом доказывать. Наука должна быть на первом месте".

Автор Баскина Софья Статья впервые опубликована в журнале Мой Друг Собака №8-2010
В 1989 году в журнал Lancet пришло письмо от двух ученых Вильямса и Пемброка, которые предлагали обсудить интересный случай: женщина заметила, что ее собака проявляет необычайное внимание к пигментному, как ей казалось, пятнышку у нее на коже. Анализ клеток с этого пятнышка показал, что это ничто иное как злокачественная меланома, другое название которой – «черный рак».

Вслед за публикацией письма в Lancet, стали появляться аналогичные сообщения о случаях, когда собаки проявляли необычное поведение, чувствуя рак крови, легких, простаты или яичников у своих хозяев, причем на самых ранних стадиях развития опухолей.Чем раньше становится известно о том, что человек болен, тем больше шансов его спасти. В современной медицине существуют методы, которые позволяют ставить точный диагноз на ранних стадиях болезни – это рентгеновская компьютерная томография (CT), магнитно-резонансная томография (MRI), позитронно-эмиссионная томография (PET). Однако они очень дороги и в некоторых случаях сами представляют риск для здоровья человека. Рентгеновская компьютерная томография, например, связана с радиационным излучением и если его назначают несколько раз, то у врачей возникают сомнения – не метод ли диагностики вызвал перерождение доброкачественной опухоли в злокачественную[5]. Есть и более безопасные методы, но они не так точны и зачастую не позволяют выявлять болезнь на ранних стадиях. Поэтому новость о том, что собаки возможно способны по запаху замечать развитие раковой опухоли, была воспринята исследователями с воодушевлением.

Воодушевления хватило на 531 работу из которых только 11 были доведены до полностью законченной научной публикации [5]. Эти цифры говорят не о лености ученых, это нормальная скорость для науки, тем более, что исследователям предстояло и еще предстоит в будущем ответить на множество жизненно важных вопросов.

Какие собаки могут стать детекторами рака?

К сожалению, не во всех научных статьях сообщается о том, каких именно собак обучали распознавать рак. Интересно, впрочем, что в большинстве случаев это были собаки-домашние любимцы, чьи хозяева жили неподалеку от больниц или университетов, в которых проводилось исследование. Только в одном исследовании привлекали владельцев спортивных собак, чемпионов по послушанию. В работах, где были получены самые высокие результаты, ученые использовали золотистых ретриверов, лабрадоров, португальских водяных собак, ризеншнауцера и миттельшнауцера [3,4,6]. В работах, где собаки не способны были «поставить диагноз», ученые скромно умолчали о породной принадлежности питомцев, тем более, что в одной из работ это были собаки, принадлежавшие тренерам [2].

Как обучать собак?

Во всех случаях ученые использовали для обучения собак «кликер-тренинг». В нем собака обучается методом «проб и ошибок». Дрессировщик наблюдает за ней и в тот момент, как она делает нужное движение, он щелкает кликером и затем дает лакомство. Щелчок кликера как указка показывает собаке за какое именно действие ее хозяин даст ей лакомство. Если собака ошибается, ее не поправляют, но и не поощряют.

Последовательность обучения обычно такая: перед собакой раскладывают несколько предметов, обычно намертво закрепленных или очень тяжелых, чтобы у собаки не возникло желания их хватать или играть с ними. Среди этих предметов помощник кладет небольшую тряпочку, которую дрессировщик до этого держал в руках. Собака с небольшого расстояния наблюдает за этим, дрессировщик стоит рядом с ней. Потом он дает собаке понюхать свою ладонь и дает ей команду «Ищи!». Он бежит вместе с собакой к предметам. Обычно собака, учуяв знакомый запах, останавливается и начинает с интересом нюхать тряпочку. В этот момент дрессировщик щелкает кликером и дает собаке лакомство. Через несколько повторений дрессировщик, после щелчка кликера и дачи лакомства, начинает усаживать собаку возле тряпочки, снова щелкает и снова дает лакомый кусочек. Получается, что каждый раз, когда собака нашла тряпочку с запахом, она получает два кусочка – за то, что нашла, и за то, что села.

После многих повторов собака, найдя тряпочку, начинает время от времени сама садиться рядом с ней, а потом уже делает это каждый раз. Тогда дрессировщик посылает ее искать с небольшого расстояния, а сам не торопится бежать за ней. Если она нашла тряпочку и села, то он щелкает ей кликером, а затем подходит и дает лакомство.

Следующий этап – среди неподвижных предметов кладут тряпочку, пропитанную каким-либо незнакомым собаке запахом. Такой же образец – в руках дрессировщика. Он предлагает ей понюхать образец, затем дает команду «Ищи!» и поощряет, если она сядет рядом с искомой тряпочкой. Если собака освоилась на этом этапе, то ей предлагают выбрать среди нескольких тряпочек, лишь одна из которых обладает тем же запахом, что и образец в руках дрессировщика.

На последнем этапе собаку обучают выбирать по запаху не только тряпочки, но и другие предметы. При обучении собак-детекторов рака это были фильтровальные бумажки или губки в банках Петри, пробирки с жидкостью и пр. Впрочем собаки любят нюхать от природы, и делают это с удовольствием, не только ради поощрения. В одном из исследований собаки раз за разом указывали на одну пробирку среди прочих, хотя им не давали поощрения за это. Пробирка содержала мочу здорового, как полагали ученые, человека. Настойчивость животных заставила врачей тщательнее обследовать человека и, к несчастью, оказалось, что правы были собаки.

Кликер-тренинг использовали для обучения всех собак–детекторов во всех исследованиях, но длительность и режим занятий различались очень сильно. Невозможно сказать, как это отразилось на результатах. Например, тренируя собак в течении 3 недель ежедневно и устраивая им короткие занятия по 20 раз в день, американские ученые получили очень высокие результаты. Такого же уровня достигли шведские ученые, занимаясь с собаками в течение года. Тренировки по 4-7 месяцев от 1 до 7 раз в неделю были практически безрезультатными, например, когда собаки делали правильный выбор лишь в 18% случаев. Однако нужно заметить, что и способы приготовления образцов запаха в этих работах существенно различались, а это могло сказаться на результатах сильнее, чем режим тренировок.

Не «лжет» ли собака?

Чтобы избежать ошибок в обучении собак кинологи используют «двойной слепой метод».

Все мы знаем, насколько внимательны собаки к лицу своего хозяина, к самым малейшим движениям своего дрессировщика. Бывает, что они выбирают образец не по запаху, а угадывая желание своего хозяина. Чтобы избежать таких ошибок кинологи используют «двойной слепой метод». В этом случае ни дрессировщик, ни наблюдатель не знают, какой из образцов, выбранных собакой, правильный, это выясняется после того, как собака прошла серию опытов. Закладывает образец «подозрительного» запаха и контрольные образцы (взятые от здоровых людей) человек, который не присутствует при тренировке и работе собаки. Тогда никто не может «подсказать» собаке и можно быть уверенным, что если она сделала правильный выбор, то сделала его благодаря своему нюху, а значит ее выбору можно доверять. Из 11 работ по определению собаками раковых опухолей только в 2 был использован двойной слепой метод [3,4].

Какие опухоли распознают собаки?

Только в одной работе собак тренировали определять по запаху рак крови. Образец приготавливали так: мочу пациента с известным диагнозом высушивали, затем снова разводили. Раствор наносили на фильтровальную бумагу. Точность, с которой собаки определяли запах ракового больного была всего 41% [7]. По расчетам стало ясно, что собаки улавливают запах, их выбор не был случайным, но все же собак нельзя использовать как биодетекторов. При таком подходе больше половины пациентов просто бы не узнали о своем заболевании.

В другой работе собакам предлагали определить, есть ли у женщины рак молочной железы, а у мужчины рак предстательной железы по запаху их мочи (в этом случае образцы не высушивали, а разливали в пробирки). В результате выяснилось, что собаки показывают образцы случайным образом, а не выбирают их по запаху [2]. Возможно, никакого специфического запаха заболевания они просто не обнаруживали. А может быть, наоборот, они показывали больше, чем ученые на тот момент способны были оценить, т.к. в то время у науки еще не было возможности определить особую форму, так называемую «агрессивность» рака предстательной железы, которая, возможно, дает специфический запах и хорошо заметна для собак [5].

Впечатляющие результаты были получены тогда, когда собакам давали понюхать образцы клеток меланомы. На злокачественную опухоль, развившуюся на коже человека, накладывали липкий бинт, затем его давали обнюхивать собакам. Одновременно с этим им давали обнюхивать бинты с образцами клеток кожи здоровых людей. В 75-86% случаев собаки были способны правильно показать образец запаха больного человека [6].

Рак молочной железы собаки определяли в 98% случаев, а рак легких в 99%.

Майкл МакКуллоч, Тадеуш Джезерски, Майкл Брофман вместе со своими коллегами предложили собакам определить рак молочной железы и рак легких по запаху выдыхаемого пациентами воздуха, собранного на полипропиленовые губки и хранившегося 60 дней при комнатной температуре. Рак молочной железы собаки определяли в 98% случаев, а рак легких в 99% — поистине потрясающая точность! [4] Аналогичного результата (97,5%) достиг Джорджи Хорват и его коллеги из Швеции, когда приготовили в качестве образцов для определения кусочки ткани здорового яичника и пораженного опухолью [3].

Могут ли собаки отличить запах рака от запаха другой болезни того же органа?

В 3 из работ ученые проверяли, насколько легко запутать собаку. Они поставили эксперименты, где собаке давали нюхать образцы запаха людей, пользующихся сильными духами или курящих, людей, страдающих диабетом или кариесом. В случаях, когда собакам давали нюхать выдыхаемый человеком воздух, собранный на полипропиленовую губку, никакие посторонние запахи не могли сбить их с толку [4]. В одном из исследований все образцы высушенной и заново разведенной мочи были взяты от пациентов с различными заболеваниями почек и мочевого пузыря [7]. В результате собаки все же справились с задачей, они выбирали образцы мочи раковых больных и не обращали внимания на образцы мочи с ненормальным химическим составом из-за других заболеваний. Однако при попытках определить рак молочной железы и рак предстательной железы, собаки показали очень низкие результаты. Невозможно сказать, повлиял ли на их выбор запах пищи, которую употребляли люди перед тем, как сдавать анализы [2].

Что же дальше?

Если раковое заболевание дает специфический запах, это означает что существуют какие-то химические элементы, его определяющие, что и было доказано экспериментально [1]. Природа наделила собаку уникальным чутьем. Ей не нужна химическая лаборатория, для того, чтобы различить по запаху один химический элемент от другого и эти два элемента от их соединения. К тому же, собака всей душой стремится быть полезной своему хозяину и, если только мы научаемся ее слушать, предупреждает нас о всевозможных опасностях. И все же собаке не так просто рассказать хозяину, что она чувствует. Если мы хотим быть уверенными в том, что мы поняли ее правильно, нужны постоянные проверки и тренировки. Это не может стать частью больничной практики – слишком хлопотно и ненадежно.

Гораздо больше перспектив в этом отношении оказывается у «искусственного носа» – прибора, улавливающего и анализирующего различные запахи. В отличие от собаки, «искусственный нос» не устает, не требует «двойного слепого метода» или набора образцов с запахами здоровых людей. Такие приборы, улавливающие опасные газы, например, в шахте. Но «искусственный нос» по определению показывает наличие в воздухе только того вещества, к которому у них есть встроенный сенсор. Для того, чтобы сконструировать прибор для определения раковой опухоли, как минимум нужно знать, какое химическое вещество он должен улавливать, а для этого — где такое вещество искать и можно ли отличить его от запахов других заболеваний. И это именно то, о чем собаки могут рассказать нам в будущих исследованиях.

За последние десять лет неоднократно стали появляться новые сообщения о способности собак выявлять различные типы рака.

В ноябре 2010 года группа японских ученных под руководством Хидето Сонода (Hideto Sonoda) из Университета Кюсю (Kyushu University) сообщила о том, что собака с помощью обоняния способна выявлять случаи заболевания раком кишечника с 98-процентной точностью. Доктор Тревор Локетт (Dr Trevor Lockett) из Организации по научным и производственным исследованиям Австралии назвал исследование японских ученых настоящим прорывом.

В конце 2009 года, австралийские ученые на основании экспериментальных данных предположили, что собаки, благодаря своему обонянию, способны распознавать онкологические заболевания, в том числе и на ранних стадиях.

В июне 2009 года Американские медики обучили собак по запаху определять людей, больных раком груди и легких.

В начале 2008 года появилось сообщение о том, что японский центр обучения собак по определению раковых опухолей, клонирует в биотехнологической компании RNL Bio одну из своих подопечных, которая достигла успехов в этом направлении.

В начале 2004 года сообщалось о том, что ученые из больницы Amersham в графстве Бэкингем в течение семи месяцев обучали шесть собак разных пород различать мочу больных раком мочевого пузыря и мочу здоровых людей и пациентов с другими заболеваниями и доказали, что собаки способны учуять рак.

Японские ученые предполагают, что раковые клетки могут «испускать определенные ароматы», то есть синтезировать ряд специфических веществ, которые с легкостью распознаются собаками. Они предполагают, что если удастся определить структуру этих веществ, то, возможно, в будущем удастся разработать особый датчик, способный диагностировать рак кишечника на ранних стадиях.

Ветеринар Австралийского национального совета питомников, доктор Питер Хиггинс говорит о том, что "Научные исследования подтвердили то, что долгое время считалось необычным и удивительным.

Ветеринарный врач Роб Заммит заявил о том, что обоняние собак в 10 тыс. раз сильнее, чем у людей. "Столь уникальный нюх позволяет животным обнаружить запах, который исходит от разлагающихся тканей, пораженных раком. Поистине собака и с научной точки зрения является другом человека".

По словам профессора, руководителя Австралийского совета по борьбе с раком, Яна Олвера, научные исследования показывают, что собаки практически безошибочно определяют рак легких и молочной железы, принюхиваясь к дыханию человека.

Англичане также предположили, что собак можно научить определять раковую опухоль по запаху больного.

Итак, определенно доказано, что собаки по запаху могут диагностировать различные типы онкологических заболеваний. И прорыв в использовании собак в диагностике рака принадлежит не только японцам. Каждый ученый, который занимался этой темой, безо всякого сомнения внес значительную лепту в «прорыв», о котором сказал Доктор Тревор Локетт.

В основном все ученые пришли к выводу о том, что природный нюх собаки способен уловить «определенные ароматы – специфические вещества», которые испускаются раковыми клетками и разлагающимися тканями, которые поражены раком.

Это, пожалуй, единственное общее предположение ученых о механизме диагностики рака собаками. Вне сомнений, что в этом предположении что-то определенное есть. Но этот вывод опровергается результатами ученых из больницы Amersham в графстве Бэкингем. Собака смогла выявить у пациента рак, у которого опухоль проявилось спустя только несколько месяцев. Но, ученые так и не смогли понять исключительность феномена диагностики собакой этого онкобольного задолго до появления раковой клетки.

Какова же природа диагностики на этапе до образования раковой клетки, когда этой клетки еще нет и ткань совершенно здоровая? Значит, собака чует нечто иное, чем раковая клетка. Именно случаи диагностики рака у больных еще задолго до возникновения раковой клетки, убедительно доказывают то, что природный феномен способности собаки диагностировать рак имеет совершенно иную природу, чем предположили ученые, занимающиеся задачей собачьей диагностики. Каков же механизм лежит в основе собачьего феномена раковой диагностики?

К большому сожалению, значительным пробелом в науке является этап онкологического процесса – этап до возникновения раковой клетки и опухоли. По нему еще не ступала нога ученых онкологов. Здесь вообще не существует методик проведения экспериментов и исследований. Да и никто на данном этапе не ищет решения проблем рака.

Итак, эксперименты убедительно показали, что в основе собачьего феномена лежит не определение запаха раковой клетки или ткани, в которой развивается рак, а нечто иное. Если собака смогла обнаружить онкопациента задолго до возникновения раковой клетки и опухоли, то это означает, что в ткани есть нечто такое, которое собака способна учуять. Это нечто безусловно имеет отношение к онкологическому процессу.

Не так давно в результате проведенных исследований, удалось раскрыть феномен собачей диагностики рака. Кроме запаха, идущего от раковых клеток и тканей, собака действительно чует нечто иное. А ведь в ткани, в которой возник рак, содержится еще одни элемент, имеющий отношение к раку. Это канцероген, который на определенном этапе становится пусковым механизмом возникновения раковой клетки.

Феномен собачей диагностики рака заключается именно в том, что собака способна учуять канцероген в ткани, где может возникнуть по истечении определенного времени или уже возник рак. Но далеко не каждый тип канцерогена может учуять собака.

Проведенные эксперименты показывают, что не все типы рака может учуять собака, и не у всех пациентов. Как неоднократно показывали результаты экспериментов в иных областях, собака без исключений реагирует на «негативные энергии». Причем чувствует это она безошибочно. Отсюда следует вывод о том, что собаки способны диагностировать канцероген, обладающий «негативной энергией».

Сюда необходимо отнести различные «негативные биоэнергии», психические воздействия и поражения, стрессы, эмоции и т.п. Этот вид канцерогенов был назван «биоэнергетическим». Еще в конце 90 годов прошлого века удалось сделать открытие в том, что основная особенность онкологических заболеваний заключается в том, что в основе их этиологических факторов в более 80% случаев онкологических заболеваний, лежат так называемые психологические (нервно-эмоциональные, энергетические или биоэнергетические) факторы – канцерогены, и только в 20% - остальные (химические, физические). Поэтому собака сможет диагностировать большинство типов рака.

Доказательством правильности данного вывода явились исследования группы американских ученых, совершивших «поразительное открытие» на крысах – они обнаружили связь между чувством страха и онкологическими заболеваниями. Причем, проявилось полное совпадение относительно значения 80%.

Можно ли научить собаку чувствовать какой-либо вид канцерогена из 20% числа? Нет сомнений, что собаку можно научить определять по запаху практически все, например, химический канцероген. Но только не диагностику рака, ибо здесь кроется одна существенная специфическая особенность, которая будет давать ложные результаты. Но это уже отдельный разговор непосредственно среди специалистов. Природа феномена собачьей диагностики заключается не только в способности «нюхать» тот или иной тип канцерогена.

Задача обучения собак в распознавании раковых заболеваний требует поступательного решения. Может показаться удивительным, но собака обладает природной способностью чувствовать заболевание безо всякого обучения. Наша задача заключается в обучении собаки проявлять это чувство определенной реакцией, т.е. в обучении показать нам понятной реакцией о наличии заболевания.

p>Открытие феномена собачей диагностики вселяет надежду в решение проблем раковых заболеваний и позволяет проводить определенное обучение собак диагностике рака не только на стадии возникновения раковой клетки, а и на более ранних стадиях, когда раковая клетка отсутствует. Нет смысла и в клонировании собак, ибо любую собаку можно научить методам диагностики раковых заболеваний.

С уважением, к читателю, Петр Савченко

Многие владельцы домашних животных знают, что они способны унять мигрень, облегчить боль и поднять настроение. Но некоторые истории и вовсе вводят в ступор. Получается, что любимые питомцы могут даже почувствовать, что их хозяин чем-то болен. В рубрике "Окей Гугл" мы попытались разобраться, действительно ли это так.

Удивительный нюх

52-летняя Стефани рассказала, что ее собака породы хаски Сьерра внезапно стала странно себя вести. Она постоянно принюхивалась к низу живота своей хозяйки, которая страдала от болей. Стефани решила обратиться к специалисту-гинекологу. Спустя три недели женщине диагностировали третью стадию рака яичников. Она перенесла операцию по удалению матки и селезенки, а также прошла курс химиотерапии, и к апрелю 2014 года была здорова. Однако еще дважды, в 2015 и 2016 годах, Сьерра снова начинала принюхиваться к своей хозяйке, и оба раза не зря — собака совершенно верно диагностировала у Стефани возвращение болезни, что подтверждалось в ходе медицинского обследования. Сейчас женщина снова победила рак. Она полностью уверена, что была бы уже мертва, если бы не Сьерра и ее удивительный нюх.

Или история кота Тео, который спас жизнь своей хозяйке Шарлотте. Женщина проснулась и поняла, что очень плохо себя чувствует. Она попыталась уснуть, но Тео помешал ей.

Я проснулась ночью от того, что плохо себя чувствовала. Мутило, мысли путались, но я решила, что это простуда или грипп и просто надо еще поспать. Однако Тео был другого мнения, он начал бить меня лапами, громко мяукать и прыгать по мне, просто не давая уснуть. Он никогда себя так не вёл. Я решила позвонить маме, а та вызвала скорую помощь. Приехавшие по вызову врачи сказали, что у меня тромб, и если бы я заснула, то, скорее всего, уже не проснулась бы, — рассказала историю своего спасения Шарлотта.

Такие истории не редкость. Домашние питомцы действительно очень чувствительны к боли своих хозяев. Почему же так происходит?

Собаки диагностируют рак

Какой-то достоверной научной информации по поводу особых способностей домашних животных не существует. Но есть отдельные исследования, которые показывают, что в некоторых случаях братья наши меньшие оказываются куда проницательнее людей. Все дело в том, что собаки лучше различают запахи и реагируют на изменения в поведении хозяина. Чуткое обоняние позволяет собакам предсказывать начало различных болезней у человека, когда традиционные способы диагностики и анализа не указывают на них. Эти способности при должной тренировке очень помогают людям.

Первая публикация в научном издании, поставившая вопрос об использовании животных для диагностики рака, появилась в 1989 году, с 2004 года в этом направлении ведутся планомерные исследования.

В 2011 году, в ходе научного исследования в Университете Кюсю (Япония), 8-летний лабрадор должен был по запаху отличить образцы биологического материала больного раком толстого кишечника от образцов здоровых людей. Ему удалось сделать это правильно в 37 из 38 случаев. Причем лабрадор «диагностировал» болезнь на ранней стадии, когда традиционными методами обнаружить ее сложно.

Но пока метод находится на стадии проверки. Дело в том, что у разных собак разные обонятельные способности, так что спроектировать на их основе стабильно работающую диагностическую систему не представляется возможным.

Собаки помогают эпилептикам

Так, в США, Канаде и Европе существуют даже специальные школы для собак, которых обучают помогать эпилептикам. Дело в том, что собаки могут предчувствовать надвигающийся приступ по незначительному изменению запаха, цвета кожи и величины зрачков хозяина.

Интересно, что способность распознавать припадки может развиться у пса со временем, например, при появлении эпилепсии у хозяина, который раньше был здоров.

Тренированные животные не дают своим владельцам перед началом припадка выйти на проезжую часть, подставляют тело под падающего хозяина и «напоминают» человеку о том, что нужно заблаговременно лечь или сесть. Если припадок все-таки случился, то собака будет терпеливо сидеть рядом с хозяином и оберегать его от грабителей.

Как могут помочь домашние питомцы?

Интересно, что о положительном влиянии собак и кошек на здоровье человека писал еще Гиппократ (об этом свидетельствует некоторые раскопки и сохранившиеся документы). Но первый зафиксированный случай «врачевания» собакой датируется 1792 годом — в английском городе Йорке собаки помогали в больнице для душевнобольными.

Само понятие терапии с участием животных (или пет-терапии) было впервые сформулировано американским специалистом в области детской психиатрии Борисом Левинсоном в 1960 году. Врач обратил внимание на то, что его собака оказывает на маленьких пациентов положительное влияние. С тех пор данный метод терапии получил широкое распространение.

Даже простое общение с собаками может серьезно помочь пациента. Собаки выступают докторами в рамках медицинской и социальной реабилитации. Здесь тоже проводится специальное обучение — далеко не каждая собака может стать таким «доктором».

В каких ситуациях канистерапия может быть эффективной?

Помощь людям, страдающим психическими заболеваниями. Собаки активно привлекаются к терапии детей с аутизмом, ДЦП. Канистерапия даже благотворно влияет на болезнь Альцгеймера.
Нормализация психического состояния. Кошки и собаки отлично помогают бороться со стрессом. Прогулки, игры, объятия — все это снимает чувство тревоги и одиночества. Особенно актуально для тех, у кого мало социальной поддержки.
Успокоение и мобилизация внимания. Канистерапия применяется в работе с детьми, которым сложно сконцентрироваться (гиперактивность). Животные уменьшают агрессию и возбуждение.
Собаки-поводыри, которые помогают людям с ограниченными возможностями передвигаться и социализироваться.

Достоверно влияние кошек и собак на болезни не доказано. Но так как многие недуги идут от стресса, а кошки и собаки его снижают, то взаимосвязь очевидна. А если питомца завести нет возможности, то можно заглянуть в приют и пообщаться с одинокими пушистиками.

Ученые: скоро в каждом телефоне будет «нос», и это изменит мир

Фото: news.mit.edu (на фото — Андреас Мершин)

Люди с древних времен используют сверхчувствительность животных, чтобы получать информацию об окружающем мире и о себе. Самый известный пример — канарейки в шахтах, которые раньше людей обнаруживали утечку угарного газа и переставали петь, подавая людям сигнал: пора спасаться. В конце XX века птиц заменили специальные приборы — газоанализаторы. Но, например, с чуткостью медицинских собак, умеющих распознавать болезни, до сих пор не мог сравниться ни один сенсор. И вот совсем недавно такой прибор изобрели. Научный журналист Илья Колмановский поговорил с ученым из MIT Андреасом Мершином о том, зачем нужно снабжать смартфоны электронными «носами». В подкасте образовательного проекта «Голый землекоп» была выложена запись этого разговора. В «Реальном времени» — адаптированная и сокращенная текстовая версия материала.

Хрупкость канарейки, помет чайки и сияние маленькой рыбки

Мы используем сверхчувствительность разных животных, чтобы предсказывать будущее и получать информацию об окружающем мире и о себе. Таких животных называют индикаторами. Они помогают усиливать сигнал, который нам с нашими органами чувств и даже с нашими приборами может быть недоступен. Петухи будили нас потому, что чувствовали рассвет. Другой пример: низкий полет стрижей рассказывал о росте атмосферного давления перед бурей.

Позже появились будильники и барометры, но мы все равно продолжаем использовать суперспособности разных животных. Самая известная такая история, конечно, это канарейки в шахте. Люди 100 лет использовали суперчувствительность этой маленькой птицы к угарному газу. Это смертельно ядовитое вещество, которое не имеет цвета и запаха, и в угольных шахтах легко можно было не уследить за его накоплением и запросто угореть. Но канарейки гораздо чувствительнее людей и перестают петь, если им что-то не так. Так, благодаря своей хрупкости канарейки спасли не одну сотню жизней.

А вот история про птиц, которые могут стать великолепным усилителем сигнала, но, наоборот, за счет живучести. Ученые предложили использовать помет чаек, чтобы оценивать количество опасных бактерий вокруг нас. Такие бактерии, например сальмонелла, вызывают кишечные инфекции, иногда устойчивые к антибиотикам. Можно вести обычный мониторинг канализаций и помоек, но ничего там не найти. А вот сбор помета в колониях чаек, которые питаются на тех же наших помойках, дает отличный сигнал. Потому что чайки очень живучие и отлично размножают в себе такие бактерии, они им нипочем. Размножают — значит, усиливают сигнал о том, что нас окружили опасные бактерии. Это еще и мерило давления антибиотиков в конкретной местности, насколько у нас запущена ситуация с бесконтрольным выписыванием антибиотиков или покупкой их без рецепта. Там, где процветает такой подход, и в помете чаек будет больше устойчивых к антибиотикам бактерий.

Фото: chepetsk.ru

Следующая история — про рыбку данио, которая не умеет нам рассказывать про свои суперчувства, поэтому пришлось ее проапгрейдить. Данио очень чувствительны к присутствию тяжелых металлов в воде, но, конечно, никак не могут о них сообщить. С помощью генной инженерии ученые прикрутили к рыбке «усилитель» — ген, взятый у морских медуз, который заставляет медуз светиться. И теперь в специальном тестовом аквариуме на станции мониторинга в Сингапуре течет вода из водохранилища, и там сидят рыбки данио. В момент, когда содержание опасных веществ повышается, у такой рыбки начинается безмолвный стресс, но благодаря генной инженерии она вспыхивает ярко-зеленым медузьим светом, и это засекает специальный компьютер.

Собаки умеют вынюхивать рак

Но главное животное, суперчувствительность которого люди используют уже много тысяч лет, — это собака. Она помогает на охоте, охраняет дом, находит потерянные вещи и контрабанду, спасает людей из-под завалов и в горах, а в последние годы собачий нюх все чаще используют для диагностики болезней.

На этой неделе группа ученых из MIT (Массачусетского технологического института) опубликовала первое в истории исследование, в нем они пишут, что наконец-то изобрели чип, который умеет «вынюхивать» рак простаты из анализов мочи не хуже, чем собаки. Илья Колмановский позвонил одному из авторов работы — профессору Андреасу Мершину. Профессор рассказал:

— Самое важное про собак — что они могут обобщать. Они учатся на одном раке и умеют потом понимать, где есть другого типа рак. И никакая аналитическая версия нашей науки не может это сделать, потому что собаки чувствуют, каков характер запаха, а наши аналитические техники нам дают лишь имена молекул и их концентрации. Знать, из чего что-то сделано, не то же самое, что знать, чем это будет пахнуть. А вот собаки знают, как рак пахнет, при этом не знают, из чего этот запах сделан. Им это неважно, они не химики. Они просто нюхают.

Много лет назад Андреас Мершин узнал удивительную историю о собаке, которая была натренирована на обнаружение рака мочевого пузыря у людей. И это изменило его жизнь.

Фото: alev-biz.livejournal.com

— Это очень известный случай. Эта собака упорно неправильно диагностировала одного пациента — точнее сказать, не пациента, это был человек из контрольной группы. У него не нашли рака мочевого пузыря, и у него взяли анализ мочи, чтобы натаскивать на него собаку — чтоб пес понимал разницу. Но проблема была в том, что собака упорно указывала на анализы этого человека. Об этой собаке вышла даже публикация, исследование показало ее эффективность в 41%. Шанс угадать случайно был 14%, а собака отгадывала рак с точностью в 41% . Это в 3 раза выше. Хорошо, да? Но не отлично, а просто хорошо. Отлично не получалось как раз из-за того «непациента». Этот человек, конечно, запаниковал и пошел снова сдавать анализы, и снова, и снова, пока на какой-то раз анализы не показали раннюю стадию рака мочевого пузыря.

То есть получилось, что собака обнаружила рак раньше, чем наши лабораторные методы и, возможно, спасла человеку жизнь. Об этом случае были написаны книга и куча статей. И позже Андреас Мершин узнал еще о другой собаке. Она тоже была натренирована на поиск рака мочевого пузыря, а в итоге учуяла у пациентки другой рак — опухоль груди. Профессор рассказывает:

— Получается, собака как бы выучила «мелодию» рака, она знает, как он проявляется на самом деле на любых пробах, которые ты ей даешь. Эти две вещи поменяли мое представление о том, чем я в этой жизни должен заниматься. Я решил, что «засуну» собак к нам в телефоны.

Почему сенсор «тупее» собаки

Профессор Мершин рассказывает:

— Я работал в лаборатории, где оборудования на 100 с лишним миллионов долларов, но оно находит рак хуже, чем собака, которая тренировалась несколько недель. Почему же собака способна на такое, а все мое оборудование — нет? 10 лет назад мы сделали сенсор, в 200 раз чувствительнее, чем собачий нос. Но он, конечно, был очень-очень тупым, совсем не таким умным, как собака. Это был просто сенсор.

Он просто улавливал, но не понимал, что за запах чувствует и что этот запах означает. Его надо было научить отдельно на одной молекуле, потом на другой, и еще, и еще, а ведь наш мир состоит из миллионов разных запахов. А вот у собак нет проблем с тем, чтобы выделить нужный запах на общем фоне.

Мы не знаем, почему рак пахнет так, как он пахнет, и мы не знаем, болен ли конкретно этот человек. Нужно, чтобы нейросеть могла забыть про первый вопрос и просто решать второй. А для этого важно понять, как это делает собака.

Фото: alev-biz.livejournal.com

Собаки не знают химии, не понимают, что такое рак. Они не знают ни названий пахнущих веществ, ни химического состава — вообще ничего не знают. Они просто делают то, что делаете вы, когда чувствуете запах кофе. В кофе 802 летучих вещества, и у вас нет никакого списка названий и их концентрации, у вас просто возникает некоторое чувство ассоциации. Вот и собаки действуют похожим образом, они что-то чувствуют, интерпретируют это как рак, потому что их натренировали искать его проявления.

А значит, эту идею надо использовать в обучении машины — научить ее распознавать рак, оставаясь необразованной, оставив за скобками суть и определение десятков типов молекул.

Даешь «собачий нос» каждому смартфону!

Итак, главной задачей ученых было сделать высокочувствительный «нос» и сымитировать собачий интеллект. Мершин с коллегами начали обучать эти механические «носы» различным факторам. Добавили к механическим «носам» искусственный интеллект и машинное обучение. Профессор рассказывает:

— Как натренировать машину, чтобы она вела себя как собака? Это очень просто. Надо просто тренировать машины так же, как собак. Вот и все! Дрессировщик выгуливает собаку, потом нажимает на кнопку, которая издает звук, чтобы собака могла начать унюхивать и выдавать ответ.

Мы хотели добиться того же на аппарате, поэтому мы сымитировали это обучение и «скормили» машине те же данные, дали ей те же физические объекты, на которые она должна была реагировать, чтобы их определять. И если сымитировать обучение на тех же предметах, что есть в распоряжении у собаки, результаты выходят примерно одинаковыми. То есть сказать, какой список результатов был получен носом собаки, а какой — машиной, невозможно, и это то, что называют эквивалентами Тьюринга. Это значит, что я, опытный ученый, не могу различить результаты, полученные собакой и машиной.

Профессор предлагает пойти дальше и оснастить смартфоны «собачьим носом». В смартфон можно встроить необходимые сенсоры, а еще у него есть вычислительные мощности для анализа данных. Если у многих людей будут сенсоры на телефонах, и днем и ночью через них будет проходить мощный поток данных, ученые смогут эти данные собирать, отфильтровывать, находить новые признаки болезней, о которых у людей даже представления не было. Это такое светлое будущее — постоянное обучение нейросети и развитие механических «носов».

Фото: nachedeu.com

Андреас Мершин утверждает:

— Думаю, «нос» скоро станет частью смартфона. И это вызовет резонанс, сопоставимый с появлением камеры в телефоне. Когда на смартфоне появилась первая камера, это полностью изменило журналистику. И полностью изменило мир. И теперь скоро будет фотоаппарат для молекул на телефоне, который будет помогать диагностировать разные болезни, в том числе и ковид, и рак, и другие!

Читайте также: