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犬类与神经技术相结合 气味实时解码 这就是“电子鼻”?

IP属地 北京 编辑:苏婉清 手机中国 时间:2025-03-19 12:31:29

在嗅觉领域,狗堪称“超级侦探”,数百年来,它们凭借出色的嗅觉能力,在追踪野生动物、搜寻罪犯等方面立下赫赫战功。然而,传统模式下,每只狗通常只能接受训练来检测一类气味化合物,这不仅极大地限制了它们能够检测的气味范围,而且训练费用高昂,可达数万美元,训练周期更是长达数月。

不过,佛罗里达州的初创公司Canaery带来了创新的解决方案——将犬类与神经技术相结合。该公司致力于开发用于大鼠和狗的神经植入物,构建“鼻子-计算机接口”,以实现实时解码动物闻到的气味。Canaery首席执行官加布里埃尔·拉维拉表示:“如果只需按下一个按钮,取一个蒸汽样本并立即获得读数,那不是更容易吗?”

Canaery与美国能源部下属的劳伦斯利弗莫尔国家实验室展开合作,共同开发一种能从动物那里读取气味信息的阵列。这个阵列薄如纸巾,大小仅是美国邮票的四分之一,它被放置在动物嗅球的表面,这里是大脑的气味接收中心。当动物闻到气味时,嗅球中的神经元会放电,阵列便收集这些神经信号,并将其发送到一个小型无线计算机单元进行解码。

目前,该阵列已在大鼠身上完成测试,狗的版本也即将推出。在演示中,Canaery科学家用一根魔杖从四个不同培养皿中捕获空气样本,每个培养皿含有不同气味剂。魔杖将气味分子通过管道送到装有“鼻子 - 计算机接口”的大鼠盒子中。动物闻到气味几秒钟后,气味信息就被发送到盒子顶部的手机,手机上的移动应用程序会显示动物闻到的化合物名称及质量分数。

在哺乳动物中,鼻子和大脑协同工作检测气味。气味分子进入鼻孔后,会与嗅觉感受器结合。人类的嗅觉感受器约450种,而狗的是人类的两倍。每种气味会刺激不同组合的感受器,产生独特电信号,该信号被发送到嗅球处理。拉维拉将嗅球表面比作棋盘,气味进入时,棋盘上的方格会以特定模式亮起。

Canaery利用人工智能软件识别这些模式并与气味关联。植入阵列后,科学家让动物接触气味训练人工智能模型,大约三次训练就能完成,每次训练会向动物展示同一气味的20多个样本,之后动物再次接触气味以验证模型。当前植入大鼠的阵列有128个电极,而研究人员正在开发有767个电极的新阵列,以捕获更多信息,提升在复杂环境中的性能。

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