La Scienza del Naso del Cane
Per comprendere perché i cani sono così straordinariamente efficaci nel rilevare gli odori, è utile iniziare dall'anatomia. Un naso umano contiene approssimativamente sei milioni di cellule ricettive olfattive. Il naso di un cane ne contiene circa 300 milioni. Questa differenza nella densità dei recettori da sola darebbe al cane un vantaggio significativo, ma la disparità va oltre il semplice conteggio delle cellule.
Negli umani, l'area olfattiva — la regione del passaggio nasale dedicata al rilevamento degli odori — rappresenta approssimativamente il cinque per cento della cavità nasale. Nei cani, rappresenta approssimativamente il 12 per cento, e la superficie dedicata all'analisi degli odori è molto più ampia grazie alla complessa struttura pieghettata del tessuto. Il cervello del cane dedica anche una regione proporzionalmente molto più grande all'elaborazione delle informazioni olfattive rispetto al cervello umano.
Il risultato è un sistema sensoriale stimato essere tra 1.000 e 100.000 volte più sensibile di quello umano, a seconda della sostanza rilevata. Per la maggior parte degli scopi pratici, si utilizza come stima di lavoro una cifra di circa 10.000 volte più sensibile. I cani possono rilevare concentrazioni di odore misurate in parti per trilione — equivalente a identificare una singola goccia di liquido diluita in una piscina olimpionica.
I cani possiedono anche un organo olfattivo secondario, l'organo di Jacobson o organo vomeronasale, situato nel palato. Questo organo rileva segnali chimici che potrebbero non registrarsi come odore convenzionale, aggiungendo un ulteriore livello alla capacità sensoriale del cane.
Rilevamento di Stupefacenti ed Esplosivi
L'applicazione più familiare della capacità olfattiva di un cane è nel rilevamento di farmaci illeciti e materiali esplosivi. I cani fiutatori vengono utilizzati negli aeroporti, nei porti marittimi, ai valichi di frontiera e in eventi pubblici nel Regno Unito e in tutto il mondo. I cani addestrati per questo scopo imparano a riconoscere i profili odorosi specifici delle sostanze target e a indicarne la posizione al loro conduttore — attivamente, grattando o abbaiando, o passivamente, sedendosi o fermandosi alla fonte.
La gamma di droga che i cani da rilevamento possono essere addestrati a trovare include cannabis, cocaina, eroina, MDMA e sostanze sintetiche. I cani per il rilevamento di esplosivi possono identificare i prodotti chimici componenti trovati in dispositivi esplosivi commerciali e improvvisati. Generalmente, cani diversi vengono addestrati per narcotici o esplosivi piuttosto che per entrambi, poiché l'addestramento e i comportamenti di indicazione possono entrare in conflitto.
Rilevamento Medico: Cancro, COVID-19 e Altro
Forse l'applicazione più straordinaria del rilevamento olfattivo canino è in medicina. La ricerca ha dimostrato che i cani possono essere addestrati a rilevare una gamma di malattie gravi identificando i composti organici volatili distintivi prodotti dalle cellule malate.
Rilevamento del Cancro
Numerosi studi hanno dimostrato che i cani possono rilevare in modo affidabile diverse forme di cancro, incluso il cancro della vescica, il cancro ai polmoni, il cancro alla prostata e il cancro colorettale. La ricerca condotta da Medical Detection Dogs, un'organizzazione benefica con sede nel Regno Unito, è stata particolarmente influente in questa area. In uno studio fondamentale, i cani sono stati in grado di rilevare il cancro della vescica da campioni di urina con una sensibilità paragonabile o superiore ai test diagnostici convenzionali.
Il cancro ai polmoni è stato rilevato da campioni di respiro, e il cancro alla prostata da urine, con tassi di accuratezza superiori al 90 per cento in alcuni trial. Il meccanismo è pensato sia correlato a specifici composti organici volatili che vengono rilasciati in quantità maggiori dal tessuto maligno e che producono un odore rilevabile anche a concentrazioni molto basse.
Rilevamento di COVID-19
Durante la pandemia di COVID-19, i team di ricerca nel Regno Unito e in tutta Europa hanno addestrato cani a rilevare l'infezione da SARS-CoV-2 da campioni di sudore. I risultati pubblicati dai trial presso la London School of Hygiene and Tropical Medicine hanno suggerito che i cani addestrati potrebbero rilevare COVID-19 con alta sensibilità e specificità, sollevando la possibilità di utilizzare cani come uno strumento di screening rapido e non invasivo in ambienti ad alto rendimento come aeroporti e locali.
Epilessia e Allarme di Crisi
Alcuni cani sembrano essere in grado di rilevare un'imminente crisi epilettica prima che si verifichi, possibilmente identificando sottili cambiamenti nell'odore prodotto dalla persona al variare dell'attività neurologica nel periodo precedente una crisi. Medical Detection Dogs e altre organizzazioni addestrare cani specificamente per questo ruolo, fornendo ai loro proprietari un avviso anticipato che consente loro di spostarsi in una posizione sicura o assumere farmaci preventivi. Il tempo di preavviso può essere fino a 20-45 minuti prima di una crisi, il che è significativo per la sicurezza e l'indipendenza della persona.
Rilevamento di Ipoglicemia
I cani addestrati a rilevare l'ipoglicemia — glicemia pericolosamente bassa — nelle persone con diabete di tipo 1 possono avvertire il proprietario prima che la persona si accorga del calo. Si ritiene che funzioni attraverso il rilevamento di isoprene e altri composti volatili la cui concentrazione nel respiro cambia durante gli episodi di ipoglicemia. Per le persone che sperimentano l'ipoglicemia asintomatica, una condizione in cui i normali sintomi di avvertimento non si verificano, un cane da allarme medico addestrato può salvare la vita.
Rilevamento di Cimici da Letto e Ambientale
Al di là della medicina e della sicurezza, i cani vengono addestrati a rilevare le cimici da letto — un problema sempre più significativo negli hotel, nelle case di cura e nelle proprietà residenziali. I cani rilevatori di cimici da letto possono localizzare insetti vivi e uova vitali all'interno di muri, mobili e biancheria da letto con alta precisione, consentendo il trattamento mirato piuttosto che l'applicazione generalizzata di pesticidi. I cani vengono utilizzati anche in contesti di conservazione per rilevare specie invasive, prodotti della fauna selvatica illegale, e persino gli escrementi di animali in via di estinzione per la ricerca ecologica.
Metodologia di Addestramento
I cani fiutatori vengono addestrati utilizzando un metodo basato sul condizionamento classico e operante. Il processo inizia abbinando l'odore target a un premio — in genere un giocattolo o cibo — in modo che il cane impari ad associare l'odore a qualcosa di altamente desiderabile. Nel tempo, il cane viene addestrato a cercare l'odore in ambienti sempre più complessi e a indicarne la posizione in modo coerente.
Medical Detection Dogs UK addestra i cani utilizzando un protocollo di laboratorio rigoroso, presentando campioni sia di casi positivi che di soggetti di controllo e ricompensando solo le identificazioni corrette. L'addestramento continua durante tutta la vita lavorativa del cane, e i test regolari garantiscono che l'accuratezza del rilevamento sia mantenuta. I cani utilizzati tendono a essere razze ad alto impulso come Springer Spaniel, Labrador e Cocker Spaniel, sebbene la razza specifica conti meno del temperamento e della motivazione al lavoro del singolo cane.