اخبار علمی, مطالب
ردیابی بیماری به کمک حس بویایی
مطالعات متعدد نشان داده است که سگ های آموزش دیده می توانند انواع مختلف بیماری ها – از جمله سرطان ریه ، پستان ، تخمدان ، مثانه و پروستات و احتمالاً Covid-19 – را به راحتی از طریق بویایی تشخیص دهند. به عنوان مثال ، در برخی موارد ، از جمله سرطان پروستات ، سگ ها با بو کردن نمونه ادرار بیماران ، در تشخیص بیماری، 99 درصد موفقیت داشتند.
اما آموزش چنین سگ هایی زمان بر است و همواره در دسترس نیست؛ همچنین زمان نیز بسیار محدود است. به همین دلیل، دانشمندان در جستجوی روش هایی اتوماتیکی هستند که توانایی بویایی شگفت انگیز بینی و مغز این سگ ها را در خود داشته باشد. اکنون ، گروهی از محققان در دانشگاه MIT و سایر موسسات سیستمی ارائه داده اند که می تواند محتوای شیمیایی و میکروبی نمونه هوا را با حساسیتی بالا حتی بیشتر از بینی سگ تشخیص دهد. آن ها این کار را با یک فرایند یادگیری ماشینی همراه کردند که می تواند خصوصیات متمایز نمونه های بیماری را شناسایی کند.
Mershin می گوید: “حدود 15 سال است که سگ ها نشان داده اند که اولین و دقیق ترین ردیاب بیمار برای هر بیماری هستند.” وی می گوید: “عملکرد آن ها در تست های کنترل شده است حتی در برخی موارد از بهترین تست های آزمایشگاهی فعلی فراتر رفته است. تا کنون ، انواع مختلف سرطان ها، زودتر از هر فناوری دیگر توسط سگ ها تشخیص داده شده است.”
علاوه بر این ، سگ ها ظاهراً ارتباطاتی را دریافت می کنند که تاکنون از محققان انسانی دور مانده است. برخی از سگ ها پس از آموزش، در پاسخ به نمونه های بیماران مبتلا به یک نوع سرطان ، چندین نوع دیگر از سرطان را نیز شناسایی کرده اند – حتی اگر شباهتی بین نمونه ها باشد، این شباهت برای انسان ها مشهود نبود.
Mershin بیان کرد: این سگ ها می توانند سرطان هایی را شناسایی کنند که هیچ یک کدام سیگنال های بیومولکولی مشابهی نداشتند. با استفاده از ابزارهای تحلیلی قدرتمند از جمله طیف سنجی جرمی کروماتوگرافی گازی (GCMS) و پروفایل میکروبی ، “اگر نمونه هایی از سرطان پوست و سرطان مثانه و سرطان سینه و ریه را بررسی کنید – همه سرطان هایی که سگ ها نشان داده اند می توانند تشخیص دهند – هیچ وجه مشترکی ندارند.”
در جدیدترین آزمایشات ، تیم تحقیقاتی، 50 نمونه ادرار از موارد تایید شده ای که سرطان پروستات داشتند و نمونه های کنترلی که عاری از بیماری بودند را با استفاده از سگ آموزش دیده و تحت کنترل تشخیص پزشکی انگلیس و سیستم تشخیص طراحی شده؛ بررسی کردند. آن ها سپس با استفاده از یک برنامه یادگیری ماشینی ، هرگونه شباهت و اختلاف بین نمونه هایی را که می توانست به سیستم مبتنی بر حسگر کمک کند تا بیماری را شناسایی کند، بررسی کردند. در آزمایش این نمونه ها ، سیستم طراحی شده توانست موفقیتی نظیر سگ ها کسب کند. هر دو روش با هم، امتیاز تشخیص را به بیش از 70 درصد رساندند.
مرشین می گوید ، سیستم طراحی شده ، در واقع 200 برابر حساس تر از بینی سگ ها است که می تواند مقدار کمی از مولکول های مختلف را شناسایی کند. اما از نظر تفسیر این مولکول ها ، “صد در صد گنگ است.” این همان جایی است که یادگیری ماشین موثر واقع می شود؛ تا الگوهای دست نیافتنی و پیچیده ای را که سگ ها از رایحه در می یابند تفسیر کنند، اما انسان ها هنوز نتوانسته اند از تجزیه و تحلیل شیمیایی آن ها را تحلیل کنند.
مرشین می گوید: “سگ ها شیمی نمی دانند.” “آن ها نمی فهمند که لیستی از مولکول ها در مغزشان پدیدار می شود. وقتی بوی یک فنجان قهوه را حس می کنید ، لیستی از اسامی و غلظت هایی را که نمی بینید ، به طور یکپارچه احساس می کنید. این درک از خصوصیات رایحه همان چیزی است که سگ ها می تواند دریافت کنند. ”
