Обоняние собак

15

© Северо-Западный кинологический центр.

© Черейская Т.А.

О Б О Н Я Н И Е   С О Б А К:

СПЕЦИФИКА СЕНСОРНОЙ СИСТЕМЫ

В ПРИЛОЖЕНИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

СЛУЖЕБНЫХ СОБАК

ТАМОЖЕННЫХ ОРГАНОВ

Санкт-Петербург  2001

В настоящее время одной из самых острых проблем во всех странах мира стала борьба с незаконным оборотом наркотиков. Зло, наносимое наркомафией уже давно приобрел международный масштаб, и вскоре его последствия могут стать необратимыми. В сложившейся ситуации лишь скоординированные действия  всех государственных структур прямо или косвенно связанных с борьбой против незаконного оборота наркотиков могут привести к положительному результату. Одной из наиболее важных организаций этой системы является таможенная служба, обеспечивающая пресечение контрабанды наркотических средств перевозимых через границы. Какой способ борьбы с контрабандой наркотиков самый эффективный? В этом отношении мнение специалистов многих стран мира едино – один из самых надежных “барьеров для наркотиков” создают кинолог и его собака. Эффективность этой связки определяется, во-первых, удивительной способности собаки улавливать малейшие концентрации запаха наркотика на больших территориях или в сложных местах, и, во-вторых, знаниями, умениями и профессионализмом кинолога, способного верно истолковывать сигналы своего четвероногого партнера. В этой статье  сделана попытка не только обобщить имеющиеся знания, относящиеся к вопросу обоняния собак, но также проанализировать данную информацию в отношении поисковой работы служебных собак, работающих по поиску наркотических средств, и мы надеемся, что это поможет кинологам, и, возможно, будет просто интересно широкому кругу читателей.

Известно, что большинство животных ориентируются в окружающем мире благодаря пяти основным органам чувств – вкусу, обонянию, слуху, зрению и тактильной чувствительности. Они являются основными каналами, по которым информация о явлениях внешнего мира доходит до мозга, давая возможность ориентироваться в окружающем. Анатомо-физиологический аппарат, специализированный для приема воздействий определенных раздражителей из внешней и внутренней среды и переработки их в ощущения называется сенсорной системой. В ходе эволюции благодаря естественному отбору у различных видов животных выделились определенные  сенсорные системы, обеспечивающие максимальное приспособление к постоянно изменяющимся условиям среды. Для человека и приматов наиболее важным является зрительная сенсорная система. Летучие мыши ориентируются преимущественно благодаря слуху, причем способны воспринимать акустические сигналы волн не только в звуковом но и в ультразвуковом диапазоне. Собака же относится к так называемым макросматикам[1] – животным с преобладающей обонятельной чувствительностью. Так же, как для людей важно видеть окружающий мир, собакам важно чувствовать запахи, окружающего их мира, но эта позиция ни в коем случае не умаляет значения других сенсорных систем.

Удивительные способности собак использовались еще в древности - собака помогала нашим далеким предкам выслеживать и преследовать добычу.  Охотничьи собаки высоко ценились в древнем Риме. О них писал Овидий, Варрон давал первые советы начинающим собаководам. Грек Оппиан, автор книги “Кинегетика” (охота), сам занимался разведением собак небольшого, по сравнению с травильными, размера, которые, по его мнению, больше подходили для охоты в лесу.

Поисковое поведение современных служебных собак, следовая работа  является производной моделью охотничьего поведения. Большинство собак охотничьих пород, пригодных для поиска и преследования зверя обладают удивительной, по человеческим меркам, способностью быстро распознавать, в какую сторону ведут, например, следы зайца. Предполагают, что эта реакция является врожденной и не может быть истолкована иначе, как способность определять, в каком направлении запах животного ослабевает, а в каком усиливается. Опытной собаке достаточно обнюхать след на протяжении всего нескольких метров, чтобы “уяснить” ситуацию.

Обоняние собаки стоит на службе людей в самых различных отраслях – при поиске наркотических средств и взрывчатых веществ, при обнаружении и преследовании преступников, при работах по спасению людей, погребенных под завалами или лавинами, при обнаружении утечки газа в газопроводах, обнаружении залежей полезных ископаемых. У служебного собаководства есть и своя история, и свои герои. Наиболее известным собакам люди даже ставили памятники. Так, в Париже установлен памятник сенбернару Барри, спасшему во время снежных заносов в Альпах сорок человек, а в Ногие на Аляске - вожаку упряжки Болту, доставившему во время эпидемии в занесенный снегом поселок противодифтерийную сыворотку. Работа служебных собак отражена также в ряде отечественных и зарубежных фильмов, таких как “Ко мне, Мухтар”, “Пограничный пес Алый”, “К9”, “Комиссар Рекс” и другие. В настоящее время собаки востребованы и в горячих точках планеты, обнаруживая взрывные устройства, установленные террористами. Возможности собак достаточно велики, но не все и не всегда зависит только от собаки. Чрезвычайно важен при поисковой работе и опыт кинолога. От его знаний и профессионализма во многом зависит успешность действий самой собаки.

Возможно, кинологам таможенной службы и другим специалистам, работающим со служебными собаками, будет интересно узнать, каким образом ученые добывают знания в области обоняния собак. Почти все методы исследования обоняния проводятся преимущественно в лабораторных условиях и не применимы в практической деятельности кинолога.  Однако представления о некоторых методах помогут кинологу понять, насколько сложна система обоняния у собак.

При исследовании обоняния у собак используется, в основном, обыкновенное “нюхание”. Интересный эксперимент по исследованию пороговой концентрации обонятельной чувствительности собак был проведен Нейхаусом /9/. Он сконструировал  прибор, с помощью которого можно было добавлять к потоку воздуха чрезвычайно малое, но точно контролируемое количество пахнущего вещества. В помещении было установлено три источника с токами воздуха, один из которых содержал запах, два других – нет. За токами воздуха  были установлены три ящика с подвешенными на петлях крышками. В одном из ящиков, располагавшемся именно за током воздуха, содержащего запах, лежал кусочек сахара. Собаку учили связывать подаваемый с воздухом запах с поощрением сахаром, и, следовательно, по наличию определенного запаха выбирать нужный ящик. Когда искомый запах становился очень слабым, собака прижимала нос непосредственно к отверстию, из которого шел ток воздуха, и делала глубокий продолжительный вдох.

В отдельную группу методов можно вынести методы, исследующие анатомические и физиологические особенности обоняния. Один из таких методов носит название электроольфактограмма (ЭОГ). Данный метод заключается в том, что электрод, расположенный на поверхности обонятельной выстилки, регистрирует в ответ на стимуляцию пахучим веществом медленное колебание электрического потенциала. Метод ЭОГ производится исключительно в лабораторных условиях и при помощи сложных технологических приспособлений. В научной литературе нет указаний на то, что этот метод использовали в исследованиях обоняния конкретно у собак, и, следовательно, данные полученные с его помощью носят общий, концептуальный характер.

Другой метод, используемый при исследовании обоняния у собак, заключается в том, что железный “стакан” с источником запаха герметично накрывают стандартными фильтрами, мешающими собаке уловить запах. По количеству наложенных фильтров можно судить о чувствительности обоняния животного. Этот метод был разработан С.А. Корытиным специально для служебного собаководства. Но если данный метод и позволяет нам судить о способности собаки улавливать запах в малых и очень малых концентрациях, то он никак не приближает нас к пониманию самого процесса обоняния. Для решения этого вопроса необходим более глубокое изучение строения и работы обонятельной сенсорной системы.

Приступая к ознакомлению с обонятельной сенсорной системой, в первую очередь необходимо остановиться на особенностях ее строения. Она представляет собой единую систему, где, в отличие от других сенсорных  систем невозможно определенно выделить периферический и центральный отделы. Для удобства мы условно обозначим два отдела: рецепторный (там, где происходит улавливание запаха) - расположенный в полости носа и центральный (мозговой, где осуществляется анализ полученных сигналов) - расположенный в мозговых отделах (иллюстрация №1). При этом будем иметь в виду, что сенсорная система обоняния едина. Характеризуя сенсорную систему обоняния собак необходимо также отметить тот факт, что в отличие от человека, у собаки, как и у других макросматиков, представлен в полной мере и имеет большое значение не только основной орган обоняния, но и добавочный, или вомеро-назальный, который имеет отдельные рецепторы как в рецептором так и в центральном отделах системы.

Рассмотрим, сперва, рецепторный отдел системы обоняния. Термин рецептор происходит из латинского языка, на котором он означает “принимающий”. Согласно общепринятому определению, рецепторами называют высокоспециализированные чувствительные образования, способные воспринимать и трансформировать энергию внешнего стимула и передавать информацию в центральную нервную систему. Особое положение рецепторов среди других элементов нервной системы определяется тем, что только за счет их активации нервная система и мозг в частности получает информацию о внешних воздействиях, в том числе о запахах.

Анатомическое строение рецепторного отдела.

Рецепторный отдел расположен в полости носа собаки. Изнутри носовую полость собаки делят четыре хода. Нижний, – самый большой и предназначен исключительно для дыхания. В обычной ситуации собака постоянно использует именно этот ход, и поэтому не может улавливать низкие концентрации запахового вещества. Средний и общий ходы имеют смешанную функцию и служат как для дыхания, так и для обоняния. Верхний – является основным органом обоняния в рецепторном отделе, но для того чтобы запаховые молекулы попали в этот ход собаке необходимо с силой втянуть воздух (Иллюстрация №2). Теперь становится понятно, почему собаки необходимо интенсивно принюхиваться, когда она пытается уловить запах. Только попав в верхний ход носа, запаховые молекулы будут “замечены” сенсорной системой собаки.

Фактически всю носовую полость собаки выстилает слизь, предназначенная для увлажнения мочки и полости носа, а также для выноса пыли и микрочастиц. При определенных заболеваниях, когда слизистая  забивает носовые ходы, обоняние становится затруднено.

В верхнем носовом ходе располагаются обонятельные (рецепторные) клетки, пронизывающие его насквозь по всей толщине и являющиеся основным инструментом  первичного восприятия запаха. Особенностью этих клеток является их способность  к периодическому (каждые 30-40 дней) обновлению. Это нервные клетки веретеновидной формы, несущие на поверхности короткий отросток с булавовидным расширением в верхнем отделе – обонятельной булавой, лежащей на поверхности эпителия.[2] На ее вершине располагаются нитевидные отростки (жгутики) погруженные в обонятельную слизь, продуцируемую боумановыми железами[3] (иллюстрация № 3). Интересно отметить, что внутри обонятельной слизи, выделяемой боумановыми железами у людей возможны временные качественные изменения. Так, известно, что беременные женщины начинают иначе воспринимать знакомые им запахи. Учеными было установлено, что в период беременности меняется  качественный состав обонятельной слизи, что и приводит к такому результату.  Относительно собак мы не располагаем научно подтвержденными данными, но можно предположить, что определенные соматические изменения (беременность, болезнь и т.п.) и у них могут привести к изменению состава обонятельной слизи.

Многие исследователи обоняния указывают на то, что основным чувствительным аппаратом обонятельной клетки служат жгутики /3,8,10/. Существенным доводом в пользу хеморецептивных свойств жгутиков обонятельных клеток являются данные о том, что воспринимающими структурами самых разных фото-, хемо- и механорецепторных клеток как у беспозвоночных так и у позвоночных животных служат видоизменившиеся в процессе эволюции и приобретшие специфические рецептивные свойства реснички, жгутики и микровиллы индифферентных ранее эпителиальных клеток .

Наконец, более или менее прямым доказательством того, что основные чувствительные к запахам зоны действительно располагаются в продолговатой части жгутиков, могут служить эксперименты с регистрацией ЭОГ при постепенном их разрушении детергентами. Как оказалось, способность обонятельных клеток к генерации рецепторных потенциалов в ответ на воздействие пахучих веществ достаточно тесно связана с сохранностью их жгутикового аппарата.

Некоторые отличия между обонятельными клетками определяются особенностями их жгутикового аппарата. Прижизненные наблюдения за состоянием обонятельных клеток показали, что жгутики могут различаться по длине, толщине и степени подвижности, встречаются также жгуты, объединяющие под одной оболочкой целый комплекс жгутиков. Перечисленные разновидности жгутиков встречаются довольно закономерно в органе обоняния как низших, так и высших позвоночных, и, вероятно, обладают определенными функциональными особенностями. Однако, чтобы отнести клетки, снабженные различными по строению жгутиками, к особым типам обонятельных рецепторов, требуются дополнительные данные/3/.

Физиология рецепторного отдела.

Чтобы пахучие вещества были восприняты, они должны быть доставлены  к обонятельной слизистой с воздухом, затем раствориться в жидкой фазе, покрывающей слизистую, и, наконец, адсорбироваться поверхностью обонятельного эпителия. Как степень растворимости, так и степень адсорбции различных веществ, влияют на их способность воздействовать на обонятельные рецепторы.

Обонятельные рецепторные клетки перерабатывают информацию о запахах в нервный импульс, который будет “понятен” выше лежащим отделам головного мозга. Каким же образом это происходит? Исчерпывающего объяснения этому феномену пока нет. Рассмотрим две теории механизма восприятия запахового материала. Согласно первой теории восприятие клеткой запаха может зависеть от формы молекулы. Молекулы “застывшей” формы входят в жесткий рецепторный участок. Эта теория носит название “замка и ключа”. Другую теорию предлагает Райт. Он объясняет запах колебанием молекул. Райт предположил, что колебания молекулы запахового вещества возбуждает резонирующие рецепторы. В таком случае специфичность обонятельных клеток определялась бы соответствием резонансных частот молекул стимула и рецептора /9/.