参观狗狗学院

风刮得很猛，每隔几秒钟就换一个方向，毛发被吹到我的眼睛里。尽管风很冷，安迪还是很热衷于嗅觉追踪。这只黑色拉布拉多犬刚满一岁，接受训练已有数月，它熟练地在混凝土块、砖块、金属格栅和木托盘之间穿行。凭借灵敏的爪子和敏锐的嗅觉，它几秒钟内就能找到躲在瓦砾堆里的人，它不停地吠叫，直到得到柔软的篮球玩具和训练员的热情称赞。

在废墟中接受测试的四只狗都追上了模拟受害者，但安迪追得最快——这清楚地表明他即将毕业并准备投入工作。宾州兽医工作犬中心 (PVWDC) 的工作人员同意这一观点，这就是为什么加拿大第二特遣队成员肯最近来到这里，花了两周时间了解安迪。如果一切顺利，他和这只狗将作为一支联合搜救队一起离开费城前往艾伯塔省。

这只是工作犬中心为犬类学员准备的众多职业之一。自中心成立以来的 12 年多时间里，近 200 名不同品种的毛茸茸毕业生已进入灾难响应、尸体搜索、爆炸物和毒品检测、入侵物种监测甚至疾病检测研究等领域工作。几乎每只进入 PVWDC 的狗都从事与嗅觉相关的稳定工作，因为与导盲犬或警犬的更具体训练计划不同，PVWDC 的工作人员会尽力跟随狗的脚步。如果狗被证明是格格不入的，那么几乎肯定有合适的地方。

“最重要的是，它们在做自己喜欢做的​​事，”中心志愿者兼外联协调员露丝·德西德里奥 (Ruth Desiderio) 说道，她带领我参加了公众参观。她解释说，这些狗通过明显的热情和矛盾来表明它们的兴趣和才能，并被允许继续前进。如果一只狗喜欢嗅出隐藏的人的挑战，但对突然的巨响感到恐惧——也许它们注定要去荒野而不是城市搜救。如果他们喜欢嗅闻和获得奖励，但渴望常规，那么长期在实验室工作可能是完美的选择。

狗通常由工作犬饲养者捐赠给该机构，并在八周大时开始训练。它们来自成功嗅探犬的知名血统。大多数是拉布拉多犬、马里努阿犬和不同血统的牧羊犬——不过在我参观的那天，还有一只意大利松露犬和一只德国短毛指示犬。即使有血统，PVWDC 的毕业率也高达 90% 以上。科学家和工作人员说，少数未能成功毕业的狗通常是由于医疗原因而非行为原因而退学。

每只从门里蹦蹦跳跳的小狗都有机会大放异彩。“我们认为所有的狗都会成为超级明星，”该中心的执行主任、宾夕法尼亚大学兽医学教授辛迪·奥托说。高强度的城市搜救是所有狗开始接受训练时的工作，但当小狗对挑战没有明显的兴奋感时，它们就会转向其他机会，奥托解释说。通过这种以狗为中心的协作方式，PVWDC 加深了我们对狗的能力、如何最好地确保它们在工作中的健康和安全以及嗅觉检测科学的理解。

2001 年 9 月 11 日，奥托在世贸中心遗址待了 10 天，帮助照顾现场的搜救犬（后来还负责尸体搜救犬），这一事件的发生让她萌生了成立该中心的想法。这次事件促使她开始思考动物的健康状况，以及如何训练和照顾工作犬以最大限度地发挥它们的能力。在最初的长期研究项目中，她和同事们在 15 年的时间里密切关注了被派往世贸中心遗址的 95 只狗，并将它们与未派往世贸中心遗址的 55 只狗进行了比较。在这项研究期间，2012 年，PVWDC 正式成立。最终，研究人员发现，帮助嗅出 9/11 幸存者和死者的狗并没有遭受严重的长期健康后果或增加疾病风险（与人类急救员不同）。然而，这一研究方向引发了许多其他研究。

现在，每周五天，大约有二十几只狗被寄养家庭（有时也是中心的工作人员）轮流送到 PVWDC，就像一所日间学校一样。这座小小的单层建筑里有几个铺着泡沫地板的房间，里面摆满了玩具、坡道、桶和其他训练工具，还有一个研究区，可以在那里安装电脑控制的嗅觉盒和摄像头，仔细记录狗在各种嗅觉试验中的表现。

在费城 Forgotten Bottom 的停车场和工业区外，有一条敏捷训练场，里面有梯子、平衡木、平台和跷跷板，还有一片碎石场，里面有大约 50 个不同的人类藏身点。每只动物的日常活动都是定制的，但通常包括一些身体素质的组合（平板撑、深蹲、侧步和旋转都是日常活动的一部分）；训练任务，如敏捷性试验或搜索和救援挑战；嗅觉练习；以及充足的玩耍、休息和散步时间。作为工作研究动物的一部分狗也会花一部分时间参与检测实验，试图找到隐藏的气味样本或对新的气味浓度或气味刺激做出反应。

训练或测试课程很短，有时不超过几分钟，但仍然很有成效。就像肌肉需要定期锻炼才能维持一样，鼻子也是如此。“嗅探是一种膈肌锻炼，”该中心的搜救主任 Emma Gaalaas Mullaney 说。这也是一项精神挑战，可能是一项令人沮丧、情绪紧张的任务。“你必须训练它们适应嗅探时间，”她补充道。

在训练犬只用于服务工作的同时，该中心的科学家还研究这些动物及其训练过程。最近，研究人员确定了哪些行为特征造就了最成功的搜救犬，设计并测试了减少在高温条件下工作的犬只过热危险的方案，微调了健身训练和评估以帮助犬只避免受伤和从伤病中恢复，并发现犬只可以检测出与假肢相关的感染。

嗅觉本质上是一种基于化学成分识别和辨别事物的能力，也是狗探索世界的主要感官，认知科学家、PVWDC 博士后研究员 Amritha Mallikarjun 说道。狗通过不断混合和漂浮在空气中的环境分子来评估和了解周围环境。Mallikarjun 表示，它们敏锐的嗅觉能力加上狗与人类良好的沟通能力，可以成为一种宝贵的工具，用于检测各种事物，包括疾病和环境污染物。

我们的四足朋友嗅觉非常灵敏，在很多情况下，它们的灵敏度比现有的机器和技术还要高。奥托解释说，狗“能嗅出颜色”。她补充道：“这就像《威利在哪里》中我们靠视觉，而它们则用鼻子找出不同之处。”犬类嗅觉和行为科学家、PVWDC 博士后克拉拉·威尔逊指出，狗的鼻子非常灵敏，研究人员有时不得不重新审视和修改最初的研究设计。在 2010 年的一项医学研究中，一只探测犬从最初通过活检归类为健康对照的样本中正确地识别出一例早期前列腺癌病例。在狗坚称患者患有癌症后，对其进行了再次活检，结果发现了癌症。

嗅觉能力可以通过气味检测阈值来量化，即空气样本中目标分子的相对量，这样才能察觉到气味。不同的气味可以在不同的水平上被检测到，但狗无疑是嗅觉冠军。在训练和让狗适应实验室实验时，PVWDC 的工作人员依靠一种名为“通用检测化合物”的霉味合成气味剂。威尔逊说，普通人的鼻子可以检测到万分之一的 UDC。另一方面，当 UDC 的浓度低至百万分之几时，狗就能嗅出它。

至关重要的是，威尔逊指出，当狗在一片混乱的气味中遇到许多其他气味时，它们仍可以在这个低阈值下检测到目标气味。这意味着，即使周围有很多人，或者风吹来远处的气味，训练有素的搜救犬也能追踪到废墟下隐藏的人的气味。这也意味着，在一个人的体味或血液样本中存在的所有其他化合物中，侦查犬可以分析出他们闻起来是否像癌症或感染。

在我访问期间，我看到科学家们让马利卡琼收养的研究犬道尔顿参加一系列气味盒试验。黑色塑料立方体大小与大型烤箱相当，配备精确的气味释放系统，以随机顺序从一个圆形孔中释放出一小团气味。道尔顿被训练在检测到目标气味（在这种情况下是 UDC 而不是疾病样本）时，站在一个特定的盒子前，将鼻子伸进洞里，一动不动。盒子顶部的红外检测光束测量道尔顿的鼻子在任何给定盒子前停留的时间，在经过预先设定的秒数后，装置发出哔哔声，确认狗的选择。哔哔声释放道尔顿后，它会跳到训练员那里领取奖励（一点奶酪、一些热情的宠物或一个玩具）。为了避免干扰测试，人类站在隔墙后面，从电脑屏幕观察。

这项特殊练习的目标很简单：在进行其他气味任务几周后，研究人员只是想让道尔顿重新适应这种检测方式。但结果仍然令人印象深刻。一轮又一轮，道尔顿很快就找到了正确的盒子，普通人闻不到任何气味——他经常从房间的另一边直接走到盒子前，甚至不看其他盒子。即使在没有一个盒子散发气味的测试中，这只 5 岁的拉布拉多犬也确切地知道该怎么做。他会快速查看每个选项，然后返回测试区门口，满怀期待地看着训练员。

沟通和训练并不是单向的，Gaalaas Mullaney 指出，她经常带着自己的狗 Toby 作为志愿者工作队的一员参加搜救任务。她说，狗会不断地提供反馈，并影响人类的反应。“一旦我们训练狗理解它们在说什么，我们就会与狗进行非常微妙的交流，”她解释道。在气味检测中，人们经常向狗提出它们不知道答案的问题。为了解读回答的含义，必须建立一种关系。其他动物，如猪、大象和熊，嗅觉可能与狗一样好，甚至更好——但很少有动物能够将这种不可思议的感觉转化为人类的语言。

马利卡琼回忆起在一次鼻腔肿瘤检测研究中，她和同事们突然从给狗提供血浆样本改为提供粘液样本。“我们想看看它们对这种新样本类型的反应，”她解释说。据推测，气味标记的某些方面仍会存在于疾病阳性样本中，但在新的背景下，狗可能无法识别它。作为回应，其中一只狗即兴发挥：它站在那里，张开嘴巴悬在阳性样本上方，同时回头看着训练员。这并不是它被训练来对血浆阳性做出的坐下警觉，但这清楚地表明它明白特定的粘液样本中有一些值得注意的东西，同时也传达了不确定性并寻求指导。“这是一次完整的对话，”马利卡琼说。

训练和维护侦查犬的费用很高。在 PVWDC，Desiderio 指出，照顾和训练每只狗的费用高达 50,000 美元。（尽管隶属于宾夕法尼亚大学，但该中心并未从学校获得直接资助。相反，他们通过捐款和补助金来维持工作。）这个想法并不是说每项医疗测试都可以或应该被狗的鼻子取代。相反，通过评估狗能够察觉到什么，研究人员希望分离出构成疾病特征气味的化学成分并开发更好的诊断工具。

在 2022 年的一项研究中，马利卡琼、奥托和他们的合著者训练狗从卵巢癌患者身上挑选出血液样本。然后，他们进行了多项测试，以查看狗对血液样本中的哪些成分有反应。他们发现，卵巢癌可以通过许多挥发性有机化合物检测出来，而最重要的生物标志物是最轻、蒸发最快的。了解这一点可以指导如何收集、储存和测试患者的血液样本。通过进一步研究，科学家们可以帮助建立更好、更具体、更准确的筛查测试。

嗅觉科学不仅仅对人类疾病有用。PVWDC 的研究人员还表明，狗可以用来检测一种致命且难以诊断的犬类癌症。在另一个正在进行的项目中，Mallikarjun 和同事发现，狗可以在实验室和野外发现一种有害的环境病原体。

慢性消耗性疾病是一种致命且无法治愈的朊病毒感染，会影响野生鹿、麋鹿和驼鹿，几十年来一直蔓延到美国。根据 2023 年的一项研究，鹿群中这种疾病的明显症状可能需要很长时间才能显现出来，但通过闻粪便颗粒（甚至只是在粪便颗粒附近存放一段时间的棉球），狗可以很容易地识别出这种疾病的存在，准确率超过 80%。如果在后续工作中，狗确实能够比其他检测方法更早地快速调查某个区域是否存在慢性消耗性疾病，那么它可以帮助野生动物管理人员更快地建立检疫和管理协议——从而有可能减缓疾病的传播。保护犬以前曾被用于类似的应用中，以寻找隐藏的入侵物种群、追踪濒危动植物以及识别真菌病原体。

“我认为所有东西都有气味，”奥托说。她指的是所有东西。威尔逊之前的一些研究发现，狗可以嗅出压力和人类的负面情绪状态。奥托补充道，所有侦查犬研究的主要问题不是气味是否存在，而是我们是否可以分离出任何特定的气味，然后训练动物识别。随着 PVWDC 和其他地方的科学家继续探究这个问题，答案一再是肯定的。探究已经发现了疾病的新气味标记、增强搜救气味检测和挽救生命的新方法，以及评估环境健康的新方法。到目前为止，她和她的合作者（包括人类和犬类）唯一尚未发现的是可能性的极限。