Werfen Sie den Hund nicht weg, der Ihr Haus zerstört. Vielleicht handelt es sich um einen wandelnden „Wärmemelder“.

Autor: Su Chengyu

Der Artikel stammt vom offiziellen Account der Science Academy (ID: kexuedayuan)

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Ich muss nicht erklären, wie leistungsfähig die Nase eines Hundes ist. Doch Wissenschaftler haben vor kurzem entdeckt, dass Hunde nicht nur einen ausgeprägten Geruchssinn haben, sondern auch als Wärmemelder fungieren können.

Der bekannteste Wärmemelder ist der thermische Infrarot-Lebensmelder. Es kann Leben erkennen, da es durch die Erfassung von Temperaturunterschieden verschiedene Ziele unterscheiden kann. Jeder Gegenstand mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt erzeugt Infrarotstrahlung, und der menschliche Körper ist natürlich auch eine Quelle von Infrarotstrahlung. Infrarot-Lebensdetektoren nutzen den Temperaturunterschied zwischen dem menschlichen Körper und anderen Objekten, um das Ziel bildlich vom Hintergrund zu trennen.

In der Natur gibt es viele Tiere, die Temperaturen wahrnehmen können, beispielsweise Kakerlaken, Schnellkäfer, Vampirfledermäuse und Grubenschlangen. Die Gruben von Schlangen verfügen über ein einzigartiges Sinnessystem, das Infrarotlicht wahrnehmen kann, sodass sie ein Wärmebild eines Raubtiers oder Beutetiers erstellen können.

Schlangengruben Quelle: Wikipedia

Ein neues Mitglied der Brunsterkennungsfamilie: Hunde

Biologen der Universität Lund in Schweden führten ein Experiment durch.

Die Forscher entwarfen ein Gerät, das in zwei geschlossene Fächer unterteilt war, die vollständig mit schwarzem Isolierband umwickelt waren. Eines der Fächer hatte eine hohe Temperatur (etwa 11 Grad über der Raumtemperatur und konnte Mikrowärmestrahlung, also Infrarotstrahlung, abgeben) und enthielt Lebensmittel, die durch eine Schiebestange aufgeschoben werden konnten; Das andere Abteil hatte etwa die gleiche Temperatur wie das Zimmer und enthielt ebenfalls Lebensmittel, ließ sich jedoch nicht aufdrücken.

Die linke Seite hat keine Temperatur und kann überhaupt nicht geöffnet werden, während die rechte Seite Temperatur hat und geöffnet werden kann. Quelle: Dokument 1

Abgesehen vom Temperaturunterschied gibt das Gerät weder Geräusche noch Gerüche von sich. Daher gibt es nur einen Faktor, der das Urteilsvermögen von Hunden beeinflusst: die Temperatur.

Anschließend suchten die Forscher drei Haushunde aus gewöhnlichen Haushalten und brachten den Hunden nach einer gewissen Trainingszeit bei, das warme Abteil mit Futter zu assoziieren.

Bei der Infraroterkennung entspricht die Temperatur des linken Fachs der Raumtemperatur, während die Temperatur auf der rechten Seite höher als die Raumtemperatur ist und eine gewisse Menge an Infrarotstrahlung vorhanden ist. Anschließend wurden die Golden Retriever gebeten, die Temperatur des Abteils aus einer bestimmten Entfernung einzuschätzen. Bildquelle: Dokument 1

Der nächste Schritt war das formale Experiment. Die Forscher entfernten das Futter aus den Fächern und baten die Mäuse, aus einer Entfernung von 1,6 Metern zwischen den beiden Fächern zu wählen. Der Hund kann nicht zurückgehen und eine neue Entscheidung treffen, da eine Barriere zwischen ihnen besteht. In einem Doppelblindversuch konnten alle drei Hunde das Abteil mit der höheren Temperatur erfolgreich erkennen.

Um genauer zu beweisen, dass Hunde Wärme wahrnehmen können und dass dieser Detektor die Nase des Hundes ist, führten Wissenschaftler weitere Experimente durch. Die Wissenschaftler rekrutierten 13 Haushunde, darunter fünf Golden Retriever, vier Border Collies, einen Australian Shepherd, einen Chinesischen Schopfhund und zwei Mischlinge. Die Wissenschaftler platzierten zunächst einige Objekte vor den Hunden (in einer bestimmten Entfernung), wobei der Temperaturunterschied zwischen den Objekten derselbe war wie im vorherigen Experiment, und scannten gleichzeitig ihre Gehirne mit einem funktionellen Magnetresonanztomographen.

Die Ergebnisse zeigten, dass der linke somatosensorische Kortex des Hundehirns, der für die Informationsübermittlung von der Nase zuständig ist, stärker auf warme thermische Reize reagierte als auf neutrale (Raumtemperatur) thermische Reize. Als ein heißeres Objekt vor dem Hund erschien, erschien in der linken Hemisphäre des Hundehirns ein Cluster aus 14 Voxeln (3D-Pixeln), in der rechten Hemisphäre des Gehirns gab es jedoch keinen solchen Cluster. Dies bedeutet, dass das Gehirn den Temperaturreiz gespürt und ihn über eine große Distanz mit der Nase wahrgenommen hat. Als den Hunden Gegenstände mit Raumtemperatur vorgesetzt wurden, gab es überhaupt keine Reaktion.

Unter Stimulation durch Wärmestrahlung traten 14 Voxel im linken somatosensorischen Assoziationskortex auf. Bildquelle: Dokument 1

Durch diese beiden Experimente haben Wissenschaftler bewiesen, dass die Nasen von Hunden Wärmequellen über große Entfernungen wahrnehmen können und der linke Bereich ihres Gehirns durch Infrarotstrahlung aktiviert wird.

Warum können Hunde Hitze spüren?

Zu den Gründen führten die Forscher lediglich eine einfache Analyse durch. Denn die Nase eines Hundes ist normalerweise feucht und kalt, nur etwa 22 Grad, was seine Nase besonders empfindlich auf die Umgebungstemperatur macht.

Bei Infrarotbeobachtung ist die Temperatur der Hundenase relativ niedrig, nur etwa 22 Grad. Quelle: Dokument 1

Daher kann ein Hund seine Nase als Wärmemelder verwenden, um ein bestimmtes Ziel zu finden, beispielsweise eine zu fangende Beute. Wie die Nase eines Hundes Infrarotsignale erkennt und in Nervenimpulse umwandelt, ist jedoch noch unklar und bedarf weiterer Forschung.

Nun bedeutet „Hundenase“ nicht nur einen ausgeprägten Geruchssinn, sondern auch die Fähigkeit, Wärme zu erkennen.

Quellen:

Bálint, A., Andics, A., Gácsi, M., Gábor, A., Czeibert, K., Luce, CM, … Kröger, RHH (2020). Hunde können schwache Wärmestrahlung wahrnehmen. Wissenschaftliche Berichte, 10(1). doi:10.1038/s41598-020-60439-y

Gracheva, EO, Ingolia, NT, Kelly, YM, Cordero-Morales, JF, Hollopeter, G., Chesler, AT, … Julius, D. (2010). Molekulare Grundlagen der Infraroterkennung durch Schlangen. Nature, 464(7291), 1006–1011. doi:10.1038/nature08943