あなたの家を破壊している犬を捨てないでください。歩く「熱探知機」なのかもしれません。

著者: 蘇成宇

この記事はサイエンスアカデミー公式アカウント（ID: kexuedayuan）から引用したものです。

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犬の鼻がどれほど強力であるかは説明する必要はないでしょう。しかし科学者たちは最近、犬は鋭い嗅覚を持っているだけでなく、熱を感知する機能も果たすことを発見した。

熱検出器といえば、熱赤外線生命検出器が最も有名です。温度差を感知することで異なる対象を区別できるため、生命を検知することができます。絶対零度以上の温度を持つ物体は赤外線を放射しますが、人体も当然赤外線の放射源となります。赤外線生命検出器は、人体と他の物体の温度差を利用して、対象物を画像化して背景から分離します。

自然界には、ゴキブリ、コメツキムシ、吸血コウモリ、アメリカムシなど、温度を感知できる動物がたくさんいます。 ヘビの穴には赤外線を感知できる独特の感覚システムがあり、捕食者や獲物の熱画像を作成することができます。

蛇の穴 出典: Wikipedia

熱感知ファミリーの新メンバー：犬

スウェーデンのルンド大学の生物学者が実験を行った。

研究者らは、2つの密閉された区画に分かれた装置を設計し、それらを黒い絶縁テープで完全に包まれた。区画の 1 つは高温 (室温より約 11 度高く、微小熱放射、つまり赤外線を放射可能) になっており、スライド棒で押し開けられる食品が入っていました。もう一つの部屋は室温とほぼ同じ温度で、食べ物も入っていたが、開けることはできなかった。

左側は温度が無く全く開けられませんが、右側は温度があり開けることができます。出典: 文書1

温度差を除けば、デバイスは音も臭いも発生しません。したがって、犬の判断に影響を与える要因は温度だけです。

その後、研究者たちは一般家庭から飼い犬3匹を探し出し、ある程度の訓練を施した後、犬たちに暖かい部屋と食べ物を関連付けさせた。

赤外線検出では、左側の区画の温度は室温と同じですが、右側の区画の温度は室温よりも高く、一定量の赤外線が放射されています。その後、ゴールデンレトリバーたちは一定の距離からその部屋の温度を判断するように求められました。画像出典: 文書 1

次のステップは正式な実験でした。研究者らは、区画から餌を取り除き、マウスに1.6メートル離れたところから2つの区画のどちらかを選ぶように指示した。犬と飼い主の間には障壁があるため、犬は戻って新たな選択をすることができません。二重盲検実験では、3匹の犬すべてが温度が高い区画をうまく検出しました。

犬が熱を感知できること、そしてその感知器が犬の鼻であることをより正確に証明するために、科学者たちはさらなる実験を行った。科学者たちは、ゴールデンレトリバー5匹、ボーダーコリー4匹、オーストラリアンシェパード1匹、チャイニーズクレステッドドッグ1匹、雑種犬2匹を含むペットの犬13匹を集めた。科学者たちはまず、犬の前にいくつかの物体を（一定の距離を置いて）置き、物体間の温度差は前回の実験と同じにし、同時に機能的磁気共鳴画像スキャナーで犬の脳をスキャンした。

結果は、鼻からの情報を伝達する役割を担う犬の脳の左側体性感覚皮質が、中性（室温）の熱刺激よりも温かい熱刺激に強く反応することを示した。より熱い物体が犬の目の前に現れると、犬の脳の左半球に 14 個のボクセル (3D ピクセル) のクラスターが現れましたが、脳の右半球にはそのようなクラスターは見られませんでした。これは、脳が温度刺激を感じ、それを鼻で遠くから感じたことを意味します。室温の物体を犬の前に置いても、全く反応がありませんでした。

熱放射刺激を受けた左体性感覚連合皮質には 14 個のボクセルが存在しました。画像出典: 文書 1

これら2つの実験を通じて、科学者たちは犬の鼻が遠くにある熱源を感知でき、脳の左側の領域が赤外線によって活性化されることを証明しました。

犬はなぜ熱を感知できるのでしょうか?

その理由については、研究者らは簡単な分析を行っただけである。犬の鼻は通常、22度程度と湿っていて冷たいため、周囲の温度に特に敏感です。

赤外線観察では、犬の鼻の温度は比較的低く、わずか22度程度でした。出典: 文書1

そのため、犬は鼻を熱検出器として使用し、捕まえるべき獲物などの特定のターゲットを見つけることができます。しかし、犬の鼻がどのようにして赤外線信号を感知し、神経インパルスに変換するのかはまだ不明であり、さらなる研究が必要です。

さて、「犬の鼻」は鋭い嗅覚だけでなく、熱を感知する能力も意味します。

参考文献:

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