Die Nase weiß es

Florin bei der Arbeit

Florin, ein Krankheitsspürhund, liegt in über 70 % der Fälle richtig.MEDIZINISCHE DIAGNOSE HUNDE / NEIL POLLOCK

Hunde, die darauf trainiert sind, bestimmte verräterische Gerüche im Urin zu erschnüffeln, gehören zu den besten Krebsdetektoren, die der Wissenschaft bekannt sind. Forscher am MIT und anderswo arbeiten daran, ihre bemerkenswerten Fähigkeiten in einer Technologie zu duplizieren, die zwar weniger kuschelig, aber in großem Maßstab viel einfacher zu verwenden wäre.

Hunde haben sich seit etwa 15 Jahren als die frühesten und genauesten Krankheitsdetektoren für alles erwiesen, was wir jemals versucht haben, sagt MIT-Forscher Andreas Mershin, Mitautor von a neues Papier auf dieser Arbeit. Bisher wurden viele verschiedene Krebsarten von Hunden früher erkannt als mit jeder anderen Technologie.



Hunde haben Lungen-, Blasen-, Eierstock-, Brust- und Prostatakrebs entdeckt – und sie konnten sogar Covid-19 erkennen. Darüber hinaus haben einige Hunde, die darauf trainiert wurden, auf Proben von Patienten mit einer Krebsart zu reagieren, mehrere andere identifiziert, selbst wenn die Ähnlichkeiten zwischen den Proben für den Menschen nicht offensichtlich waren.

In den letzten Jahren haben Mershin und das Team an einem miniaturisierten Detektorsystem gearbeitet, das Riechrezeptoren von Säugetieren enthält, die so stabilisiert sind, dass sie als Sensoren fungieren, und Daten erzeugen, die in Echtzeit mit der Rechenleistung eines Smartphones verarbeitet werden können. Das System, sagt Mershin, ist tatsächlich viel empfindlicher als die Nase eines Hundes, wenn es darum geht, das Vorhandensein winziger Spuren verschiedener Moleküle zu erkennen – aber was die Interpretation dieser Moleküle angeht, ist es 100 % dümmer. Daher versuchen die Forscher mithilfe von maschinellem Lernen, die schwer fassbaren Muster zu finden, die Hunde aus dem Geruch ableiten können, die Menschen jedoch nicht anhand einer chemischen Analyse erfassen konnten.

Mershin mit Florin

Florin besucht Andreas Mershin in seinem Büro am MIT.

MEDIZINISCHE DIAGNOSTISCHE HUNDE

Die Hunde kennen keine Chemie, sagt Mershin. Sie sehen keine Liste von Molekülen, die in ihrem Kopf erscheinen. Wenn Sie an einer Tasse Kaffee riechen, sehen Sie keine Liste mit Namen und Konzentrationen – Sie fühlen eine integrierte Empfindung. Diese Empfindung des Geruchscharakters ist es, was die Hunde abbauen können.

In den neuesten Tests testete das Team 50 Urinproben von bestätigten Fällen von Prostatakrebs und Kontrollpersonen, von denen bekannt war, dass sie frei von der Krankheit sind, und das maschinelle Lernprogramm ermittelte alle Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den Proben, die der sensorbasierten Untersuchung helfen könnten System erkennt die Krankheit. Sowohl das künstliche System als auch die Hunde erreichten Genauigkeitsraten von über 70 %.

Wir wussten, dass die Sensoren in Bezug auf die Erkennungsgrenze bereits besser sind als das, was die Hunde leisten können, aber was wir bisher nicht gezeigt haben, ist, dass wir eine künstliche Intelligenz trainieren können, um die Hunde nachzuahmen, sagt er. Und jetzt haben wir gezeigt, dass wir das können. Wir haben gezeigt, dass das, was der Hund tut, bis zu einem gewissen Grad nachgeahmt werden kann.

Er stellt sich einen Tag vor, an dem Telefone routinemäßig mit Geruchsdetektoren ausgestattet sind, die frühe Anzeichen von Krankheiten viel früher erkennen könnten als typische Bildschirme – und sogar vor Rauch oder einem Gasleck warnen könnten.

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