O cheiro da doença: 5 perguntas respondidas sobre o uso de cães - e camundongos e furões - para detectar doenças

O cheiro da doença: 5 perguntas respondidas sobre o uso de cães, ratos e furões para detectar doenças
Moose, um cão de raça mista da Sociedade Humanitária de Nebraska, treina no trabalho de detecção de odores.
Bill Cotton / CSU, CC BY-ND

Nota do editor: Como COVID-19 continua a se espalhar pelo mundo, os cientistas estão analisando novas maneiras de rastreá-lo. Uma abordagem promissora é treinar cães para detectar pessoas infectadas cheirando amostras de urina ou suor humano. O cientista pesquisador Glen Golden, que treinou cães e furões para detectar a gripe aviária em pássaros, explica por que certos animais são adequados para farejar doenças.

1. Quais espécies têm faro para doenças?

Alguns animais têm olfato altamente desenvolvido. Eles incluem roedores; cães e seus parentes selvagens, como lobos e coiotes; e mustelídeos - mamíferos carnívoros, como doninhas, lontras e furões. Os cérebros dessas espécies têm três ou mais neurônios receptores olfativos funcionais - células nervosas que respondem a odores - do que espécies com habilidades olfativas menos agudas, incluindo humanos e outros primatas.

Esses neurônios são responsáveis ​​por detectar e identificar compostos olfativos voláteis que enviam sinais significativos, como a fumaça de um incêndio ou o aroma de carne fresca. Uma substância é volátil se muda facilmente de líquido para gasoso em baixas temperaturas, como a acetona que dá ao removedor de esmalte seu cheiro de frutas. Depois de vaporizar, pode se espalhar rapidamente pelo ar.

Quando um desses animais detecta um odor significativo, o sinal químico é traduzido em mensagens e transportado por todo o cérebro. As mensagens vão simultaneamente para o córtex olfatório, que é responsável por identificar, localizar e lembrar odores, e para outras regiões do cérebro responsáveis ​​pela tomada de decisões e emoção. Portanto, esses animais podem detectar muitos sinais químicos a grandes distâncias e fazer associações mentais rápidas e precisas sobre eles.

2. Como os pesquisadores escolhem um perfume alvo?

Na maioria dos estudos que usaram cães para detectar câncer, os cães identificaram amostras físicas, como pele, urina ou hálito, de pacientes que foram diagnosticados com câncer ou tiveram câncer não diagnosticado em um estágio inicial. Os cientistas não sabem que sinal de odor os cães usam ou se ele varia de acordo com o tipo de câncer.

O Departamento de Agricultura dos EUA Centro Nacional de Pesquisa da Vida Selvagem no Colorado e no Centro de Sensores Químicos Monell na Pensilvânia treinaram ratos para detectar gripe aviária em amostras fecais de patos infectados. A gripe aviária é difícil de detectar em bandos selvagens, e pode se espalhar para os humanos, portanto, este trabalho foi projetado para ajudar biólogos de vida selvagem a monitorar surtos.

O laboratório Kimball em Monell ensinou os ratos a obter uma recompensa quando cheirassem uma amostra positiva confirmada de um animal infectado. Por exemplo, os ratos beberiam água ao percorrerem o braço de um labirinto em forma de Y que continha fezes de um pato infectado com o vírus da gripe aviária.


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Ao analisar quimicamente as amostras fecais, os pesquisadores descobriram que a concentração de compostos químicos voláteis nelas mudou quando um pato foi infectado com a gripe aviária. Então, eles inferiram que esse perfil de cheiro alterado foi o que os ratos reconheceram.


Membros da família dos mustelídeos, como furões, texugos e lontras, têm olfato altamente desenvolvido. Aqui, um carcaju fareja carne congelada enterrada na neve.

Com base nesse trabalho, treinamos furões e cães para detectar a gripe aviária em aves, como patos selvagens e galinhas domésticas, em um estudo colaborativo entre a Colorado State University e o National Wildlife Research Center que está atualmente sendo revisado para publicação.

Com os furões, começamos treinando-os para alertar ou sinalizar que haviam detectado o odor alvo, arranhando uma caixa que continha altas proporções desses compostos voláteis e ignorando as caixas que continham proporções baixas. Em seguida, mostramos aos furões amostras fecais de patos infectados e não infectados, e os furões imediatamente começaram a alertar para a caixa contendo a amostra fecal de um pato infectado.

Essa abordagem é semelhante à maneira como os cães são treinados para detectar odores voláteis conhecidos em explosivos ou drogas ilegais. Às vezes, porém, temos que deixar o animal detector determinar o perfil do odor ao qual ele responderá.

3. Os animais podem ser treinados para detectar mais de um alvo?

Sim. Para evitar confusão sobre o que um animal treinado está detectando, podemos ensinar a ele uma resposta comportamental diferente para cada odor-alvo.

Por exemplo, os cães do Departamento de Agricultura dos EUA Programa de detecção de doenças caninas da Wildlife Services respondem com um alerta agressivo, como arranhar, quando detectam uma amostra de um pato infectado com a gripe aviária. Quando eles detectam uma amostra de um cervo de cauda branca infectado pelo príon que causa doença debilitante crônica, eles respondem com um alerta passivo, como sentar.

Uma pesquisa na Universidade de Auburn mostrou que os cães podem lembrar e responder a 72 odores durante uma tarefa de memória de odores. A única limitação é quantas maneiras um cão pode se comunicar sobre diferentes pistas de odor.

Uma placa notifica os viajantes sobre um estudo piloto no aeroporto de Helsinque que oferece testes gratuitos de coronavírus usando cães para detectar infecções pelo cheiro.
Uma placa notifica os viajantes sobre um estudo piloto no aeroporto de Helsinque que oferece testes gratuitos de coronavírus usando cães para detectar infecções pelo cheiro.
Shoja Lak / Getty Images

4. Que tipos de fatores podem complicar este processo?

Primeiro, qualquer organização que treina animais para detectar doenças precisa do tipo certo de laboratório e equipamento. Dependendo da doença, isso pode incluir equipamentos de proteção individual e filtragem de ar.

Outra preocupação é se o patógeno pode infectar os animais de detecção. Se isso for um risco, os pesquisadores podem precisar inativar as amostras antes de expor os animais. Em seguida, eles precisam ver se esse processo alterou os voláteis que estão ensinando os animais a associar à infecção.

Por fim, os manipuladores precisam pensar em como reforçar a resposta desejada da detecção de animais no campo. Se eles estiverem trabalhando em uma população de pessoas não infectadas - por exemplo, em um aeroporto - e um animal não tiver a chance de receber uma recompensa, ele pode perder o interesse e parar de trabalhar. Procuramos animais que tenham um forte impulso para trabalhar sem parar, mas trabalhar por muito tempo sem recompensa pode ser um desafio até mesmo para o animal mais motivado.

5. Por que não construir uma máquina que faça isso?

No momento, não temos dispositivos tão sensíveis quanto animais com olfato bem desenvolvido. Por exemplo, o olfato de um cachorro é pelo menos 1,000 vezes mais sensível do que qualquer dispositivo mecânico. Isso poderia explicar por que os cães detectaram câncer em amostras de tecido que foram medicamente liberado como não canceroso

Também sabemos que os furões podem detectar a infecção da gripe aviária em amostras fecais antes e depois que análises laboratoriais mostram que o vírus parou de se espalhar. Isso sugere que, para alguns patógenos, pode haver mudanças nos voláteis em indivíduos infectados, mas assintomáticos.

À medida que os cientistas aprendem mais sobre como funciona o olfato dos mamíferos, eles têm uma chance melhor de criar dispositivos que são tão sensíveis e confiáveis ​​para farejar doenças.

Sobre o autorA Conversação

Glen J. Golden, Cientista Pesquisador / Acadêmico I, Colorado State University

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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