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確認過眼神,臉上多兩條肌肉讓狗狗賣萌無辜動人

柏諺_96
・2019/07/31 ・3937字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 529 ・七年級

雖然今年才過一半,但如果要討論今年最熱門的「狗發現」,莫過於英國樸茨茅斯大學 Juliane Kaminski 所發表的論文了──「小狗眼神」的確存在。

Juliane Kaminski 透過解剖發現,在狗的眼睛周圍比狼多出了兩條肌肉,使得狗狗可以使出超級無辜的小狗眼神,讓人母愛大爆發。不過 Juliane Kaminski 好端端的,沒事去切什麼狗呢?這一搞不好可是會暴動的呀!

牠的表情,只為吸引你注意

狗狗超級會看人臉色,而天生也會使眼色?圖/pixabay

故事還要從 2017 年說起,那一年 Juliane Kaminski在《科學報告(Scientific Reports)上發表的論文中,發現了狗狗超級會看人臉色。

Juliane Kaminski 在這篇論文中,以研究員面向或背向狗狗、手上有無拿食物等條件,觀察狗狗對不同動作的實驗者有什麼反應?在統計了 24 隻狗狗後發現,狗狗對於研究員的注意力程度(attentional state)極度敏感,當研究員面向狗狗的時候,狗狗的臉部表情相當積極表現,遠比其他實驗條件下豐富──尤其是「挑眉」(inner eyebrow raise)與「吐舌頭」的表情更是明顯。

過去人們總認為,動物臉部的表情不僅呆板,還不由自主的反映著心中情緒,並不會用於主動溝通上──但是近年來我們早在大猩猩(Gorilla gorilla gorilla)身上發現,牠們也會如同人類一般會利用臉部表情進行溝通;另一個例子更跨到了馬來熊(Helarctos malayanus)身上,同樣是來自樸茨茅斯大學大學的Derry Taylor團隊,也在今年三月的《科學報告》(Scientific Reports)上,發表了他們在婆羅洲馬來熊保育中心(Bornean Sun Bear Conservation Centre)的研究:馬來熊會精準的互相模仿玩伴表情。

顯然生物學一再告訴我們,事情沒有那麼簡單。

Juliane Kaminski 在 2017 年的這篇研究裡也強調,統計顯示研究員手上有沒有拿食物並沒有影響,這打破了過去人們認為狗狗的積極表現是出自於食慾的誘惑,真正有影響的是眼神的接觸

確認過眼神,催產素上升

而人犬之間的眼神凝視重要性,早在 2015 年由日本麻布大學的菊水建史發表過論文證實。

菊水建史的研究指出,當飼主與寵物犬凝視的時候,彼此體內的催產素濃度都會上升。催產素何許物也?催產素是由下視丘分泌,影響情感的一重要激素,舉凡分娩、性行為、情侶熱戀、母子溫情、同伴信任、同儕關係等,都受到催產素濃度影響。甚至有人給它一個別名──愛的荷爾蒙。

球棍模型所示的催產素。圖/wikipedia

菊水建史請來 30 位犬飼主與 11 位狼飼主,並測量飼主與寵物尿液中催產素的濃度。接著,請飼主與寵物(狼或狗)互動三十分鐘,研究者在旁記錄飼主與寵物間的凝視、說話與碰觸等動作,並在活動結束後再次測量催產素的濃度。

結果發現,唯有凝視的時間長短,足以解釋催產素在互動前後的濃度變化──凝視的時間越長,彼此體內的催產素濃度就越高。當狗狗與飼主互動後,體內的催產素濃度約上升了 130%,而飼主體內的催產素濃度更是一舉上升了 300%;至於狼與飼主的組別呢?狼根本不太愛瞧著飼主,數據也就毫不顯著啦。

就像個小孩,獲得了寵愛

不過為什麼與狗狗眼睛對望,會讓我們分泌催產素,感到一陣幸福呢?或許我們可以從 Bridget M. Waller 在 2013 年發表在《公共科學圖書館:綜合》(PLoS one)的文章尋找答案。此發表中指出,幼態成熟(paedomorphism)或許是諸多狗之所以馴化的假說中,最引人注目的一個。

我們以後可以安慰自己是「幼年靈長類」的頭身比例。圖/pixabay

所謂幼態成熟,指的是某些物種在發育成熟過程中,保留了幼年期的身體特徵。舉例來說,人類的身體四肢相較於其他靈長類動物發育要緩慢,使得人類維持了「幼年靈長類」的頭身比例;而以水族市場上很熟悉的六角恐龍(墨西哥鈍口螈 Ambystoma mexicanum)來說,其他種類蠑螈的成熟過程會將幼年期的外鰓吸收退化、改為以肺部與皮膚呼吸,但六角恐龍達到性成熟時仍保留了幼體特徵的外鰓

狗其實就是幼態成熟的狼?圖/pexels

而關於狗的馴化由來,有一個假說是這麼說的──狗其實就是幼態成熟的狼。相較於狼種,狗在馴化過程中,不論是短縮的鼻吻、較寬的頭蓋骨(cranium)、甚至是搖尾巴的行為,在野生的狼身上都較常出現在幼狼時期,不過狗卻將這些特徵延伸到了成犬階段。

這麼做有什麼好處呢?還真有。由於較短的鼻吻、較寬的頭蓋骨、挑眉所帶來的放大眼睛效果,都與人類嬰兒的型態不謀而合。這類似的臉部組成,激發了史上第一位狗奴才的母愛,也翻開了人犬互動的第一頁。

收容所裡的狗狗,每個都爭向與人類互動。圖/pxhere

Bridget M. Waller在論文中從收容所拍攝了 29 隻狗與人類的互動,在實驗中研究員走入籠中狗狗所在的房間,在站籠子前伸出一隻手,並拍攝下 2 分鐘的影片。針對每段影片,研究人員分析狗狗的臉部表情、搖尾巴持續時間、在籠中靠近眼前人類的時間長短──以及狗狗最終在被領養前,在收容所待了多久。

結果出爐,根據統計所得數學公式,如果狗狗在兩分鐘內做了 5 次挑眉的動作,牠們在收容所平均停留的時間為 49.83 天;而如果狗狗在兩分鐘內做了 10 次挑眉動作,時間則縮短為 34.88 天;當次數來到 15 次時,時間則落在 28.31 天內──雖然隨著次數增加也浮現了邊際效應,不過顯然,豐富的臉部表情有助於狗狗博得人類歡心!

出乎意料的是,原本認為代表友善的「搖尾巴」,卻與停留在收容所的時間長短沒有什麼相關,這也再度佐證了「挑眉」是一項多麼強大的人擇壓力。

大眼睛挑眉頭,狗狗這樣賣萌

在理解「賣萌」是多麼有效的招數之後,科學家可就好奇起來,既然狼、犬之間在表情上差異如此顯著,那麼是否有著紮實的生理證據呢?別急,這不是「切」回主題了嗎?

Juliane Kaminski 在 2019 的論文中解剖了 4 狼 6 犬(個別是米克斯、拉不拉多獵犬、尋血獵犬、西伯利亞哈士奇、吉娃娃與德國牧羊犬),發現所有狗狗在眼睛內緣上方,都有一條發達的「內側提眼角肌」(levator anguli oculi medialis muscle, LAOM),正是這條肌肉讓狗狗得以在眼睛上方擠出一條,彷彿隱藏在皮毛之下的內眉毛(inner eyebrow);而狼在相同的生理位置上,卻只有稀疏薄弱的一些肌纖維,以及大量的結締組織而已,根本無法利用這些組織「進行一個挑眉的動作」。

無獨有偶,狗狗在眼睛外側還有一條眼外拉伸肌(retractor anguli oculi lateralis muscle, RAOL),雖然這條肌肉是狼、犬皆有,不過在狗身上可要發達多了。藉由這條肌肉,狗狗可以進一步將周圍肌膚往外拉,這一睜眼睛可又更大了。

這條RAOL唯獨在哈士奇身上不見,真不愧是月月。圖/pixabay

不過弔詭的是,這條 RAOL 唯獨在哈士奇身上不見,雖然 Juliane Kaminski 認為,這是因為哈士奇是較為古老的犬種之故,不過可別忘了──在遺傳分析上並沒有哪一種狗的親緣關係,比起其他種狗更接近狼。

這是因為狗並不是直接由我們今天在野外看到的狼演化而來,而是在約三萬三千年前,某一種狗與狼的共同祖先,分出幾支有些相異的後代。這些後代一支逐鹿山野,成了今天我們所看到的狼;另一支則跟隨人類的腳步,逐漸被馴化成了狗。

這就好比與兄弟各自成家立業,但各自小孩去討論誰與叔叔比較像並沒有意義,因為「姪子們與叔叔的距離」都是相同的。回到狼、犬身上,我們也只能說「某一種狗保留了與狼最多的共同祖先特徵」,並無法宣稱哪一種狗在親緣關係的演化時序上,更接近狼一些。

不如也來試試其他與狼最接近的基礎種,例如沙皮狗。圖/pxhere

依據中國昆明動物研究所王國棟2015年發表在《細胞研究》(Cell Research)的研究所示,東南亞的鬆獅犬、秋田犬與沙皮狗等品種,是目前與狼最接近的基礎種群。

如果從這個結果反觀 Juliane Kaminski 的研究,就顯得 Juliane Kaminski 所採取的六種品種狗有些不足──是否缺乏RAOL的情況只在哈士奇身上?同為雪橇犬的阿拉斯加雪橇犬(Alaskan Malamute)、薩摩耶犬(Samoyed)是否也需要檢視?更加古老的東南亞犬種需要納入考量嗎?

進一步思考,哈士奇是從未演化出 RAOL?還是在後來的培育過程中丟失了?人們當初在培育哈士奇的時候,主要以「工作犬」導向選拔,那麼對於眼睛的人擇壓力還強烈嗎?大眼睛對於在雪地奔跑是有助益的特徵嗎?或許我們需要的證據還遠遠不夠。

狗狗眼睛的動作,可以放大眼球並且模仿人類悲傷時的表情。右圖即為明顯的挑眉動作。圖片/Waller et al, 2006

回到 Juliane Kaminski 論文的下半場,研究團隊另外觀察了 9 匹狼、27 隻狗與人類的互動。研究員同樣以 2 分鐘的影像拍攝,在籠中的狼與狗對眼前的人類有何反應?結果並不意外,狗做出挑眉動作的強度與頻率,要遠遠高過於狼。

至此故事也大約有個輪廓了,Juliane Kaminski 的團隊認為,狗將眼角拉起的舉動:

  • 一來可以放大眼球在臉部的比例,形成猶如人類嬰兒的臉部組合,誘發人類產生照顧欲望(nurturing response);
  • 二來提高內側眉毛的臉部動作,也恰如人們悲傷時的表情,更進一步激起了人們的憐憫;

而拉開眼球週邊肌肉,露出更多眼白,則又如視覺合作假說(cooperative eye hypothesis)所說──人們在溝通時因看見對方眼神所向、獲知對方意圖,因而博得信任感。是以我們回望演化之路,似乎暫時有了這麼一個答案:

狗狗遠祖在肌肉上的突變,無意間取得了人類好感,不僅興起照顧慾望,也引發了對這個物種的偏愛。

不過,貓呢?或許跟寄生蟲有關吧。

參考資料

  • Kaminski, J., Hynds, J., Morris, P., & Waller, B. M. (2017). Human attention affects facial expressions in domestic dogs. Scientific reports, 7(1), 12914.
  • Nagasawa, M., Mitsui, S., En, S., Ohtani, N., Ohta, M., Sakuma, Y., … & Kikusui, T. (2015). Oxytocin-gaze positive loop and the coevolution of human-dog bonds. Science, 348(6232), 333-336.
  • Waller, B. M., Peirce, K., Caeiro, C. C., Scheider, L., Burrows, A. M., McCune, S., & Kaminski, J. (2013). Paedomorphic facial expressions give dogs a selective advantage. PLoS one, 8(12), e82686.
  • Wang, G. D., Zhai, W., Yang, H. C., Wang, L., Zhong, L., Liu, Y. H., … & Irwin, D. M. (2016). Out of southern East Asia: the natural history of domestic dogs across the world. Cell research, 26(1), 21.
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柏諺_96
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大學念生科系,碩班是生科所,喜歡以生物冷知識和迷因推翻大家的三觀。

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狗狗小「鼻」立大功?訓練犬隻來檢測 COVID-19 的可行性
森地內拉_96
・2022/07/09 ・3853字 ・閱讀時間約 8 分鐘

狗(Canis lupus familiaris)是人類馴化最悠久、最廣泛的動物,牠們幾乎存在於全世界每個人類社區中,並在不同時代與文化裡扮演著不同的角色,其中包括狩獵、放牧、運輸、守衛、警報、追踪、商品、精神媒介及民俗醫療等等不勝枚舉的功能 [4]

狗狗一直以來都是人類最好的朋友。 圖/ Pixabay

根據目前研究,已成功訓練犬隻來檢測人類的各種代謝狀況及疾病,其中包括低血糖和高血糖 [10, 20]、癲癇發作 [3] 、癌症 [13] 以及細菌和病毒感染 [1]

而在 COVID-19 大流行時代當然也不會缺少牠們的位置,因此陸陸續續就有相關的研究團隊開始著手訓練犬隻來檢測 COVID-19 [7, 9, 11],且總體都表現出不錯的準確率,以 Essler 等人的研究為例 [7],其靈敏度(真陽性率)為 71% ;特異度(真陰性率)為 98% 。

本篇文章將從狗狗的嗅覺原理,談到訓練方式與臨床上的可能性與限制。

狗靠什麼原理來聞出疾病?

  • 疾病聞得出來嗎?

早在公元前 1 世紀的古印度醫學典籍《Sushruta Samhita》中就有提及到,確實是有一些疾病是可以改變人類的氣味的,而這些疾病從滲出液中會釋放出特定的揮發性有機化合物 (volatile organic compounds,VOCs),並可用作於診斷參考 [5]。大概 19 世紀開始,西方文化也開始通過嗅覺線索來診斷一些疾病,例如天花及壞血病 [14]

使用嗅覺來判斷疾病,已有近百年的歷史。 圖/ Chalabala
  • 狗聞到的是什麼?

雖然人類的嗅覺沒比想像中差,一定程度上人類確實是可以通過汗液識別出含有細菌衍生內毒素(bacteria-derived endotoxins)的個體 [17] ,但這相比於狗,那可就是小巫見大巫了。因為狗的氣味檢測能力大概至少是普通人的一千至一萬倍 [23] ,牠們除了可以識別具有更細緻氣味變化的人類病原體外,甚至是可以聞出人類在不同情緒狀態下的差異 [5]

這使我們難以得知牠們的「鼻」中世界,即使是使用上複雜的氣相層析質譜法 (Gas chromatography–mass spectrometry)也無法檢測到不同疾病間 VOCs 的差異,因為它甚至會因個體差異而有所不同,所以狗對氣味的反應可能不是單一一種氣味,而更可能是一種獨特的氣味組合模式 [18]

如何有效訓練狗狗檢測疾病?

  • 訓練的方式

基本上訓練流程都與教狗來偵查炸彈及毒品大同小異,首先團隊會將患有特定疾病的人和沒有患有特定疾病的人身上採集生物樣本,例如汗液和尿液。然後會讓狗用嗅聞裝有樣品的容器,如果有做出正確反應了話,狗將會被賦予獎勵(食物),如果沒有了的話則非 [18]

裝填樣本的裝置。圖/ 參考文獻 [7]
  • 樣本的採集

檢測犬的訓練盡量要使用來自不同個體的許多樣本,因為如果樣本不足了話,狗學會的將是區分個體的氣味,而不是疾病的氣味。所以狗的工作就是尋找這些樣本的共通點,並記住它,即使這些氣味存在個體差異 [18]

此外我們還必須注意樣本中的其他變數,例如如果我們所有陽性樣本都是從醫院採集過來的,而所有陰性樣本又剛好是從社區採集過來的,那狗可能只會分辨誰去過醫院,而不是誰得了病。

總而言之樣本的多樣性越高,狗的類化(generalization)範圍也就會越廣,準確度也就越高 [18]

臨床上的可行性與障礙

  • 環境轉移效應(context shift effect)

因為大部分實驗還是處於實驗室裡的模型,更多實際操作的臨床數據是缺乏的,例如當動物在環境中的刺激下學會執行行為被轉移到新的環境中時,可能會有表現能力下降的情況,而這種現象被稱為環境轉移效應(context shift effect)[2]

並且這種效應曾在經過高度訓練以檢測爆炸物的狗身上發現過[8],以一項針對肺癌患者的檢測犬研究為例,通過從醫院轉移到另一個地點,犬隻的表現會有顯著的降低,其假陽性的發生率也會增加[22]

環境轉移效應也會影響犬隻檢測疾病的準確度。 圖/ Chalabala
  • 人畜共患風險

除了訓練技術及成本方面的問題外,這技術還涉及 SARS-CoV-2 的人畜共患病傳播相關的公共衛生及動物福利問題,根據目前研究,還是無法確定狗在檢測 SARS-CoV-2 變體以及多種病毒感染者上的有效性[5]

有鑑於 SARS-CoV-2 起源於蝙蝠一說,仍然是形成人類大流行的最可能原因[24],並且目前已發現幾種野生及圈養動物物種被感染,其中包括貓、狗及水鼬(minks) [6, 16]

D’Aniello 等人認為 [5] ,在沒有足夠的報告來確定狗能不能成為宿主物種,或甚至是與人類交叉感染之前,故意將狗暴露於 SARS-CoV-2 之前都是是草率的。在面對這議題時我們必須更加謹慎,限制大流行最重要的策略之一,就是預防潛在病毒宿主的任何溢出感染(spillover infection)。

教機器人辨識 COVID-19 ,可能比教狗狗更實際

教狗狗檢測疾病,執行上可能比想像困難。 圖/ ababaka

如果配合正確的部屬策略了話,那相比於一次性的檢測試劑,訓練犬隻來檢測 COVID-19 確實還是一種高機動性、自主性及非侵入性的篩檢方法,並可一次篩檢一定範圍內的大量人員或樣本 [15]

可惜的是,儘管訓練有素的個體具有臨床應用價值,但學界仍未詳細了解不同品系及個體的狗的反應差異以及將這些訓練廣泛推廣的可能性 [5]

如獸醫師Otto在《nature》的採訪 [18] 中表示:「狗將在早期診斷中發揮作用,但我們還沒有找到最好的方法去實踐,這需要從科學和動物福利的角度繼續探索,但最大的問題是資金」。

如果要考慮到訓練成本(包含檢測犬的育種、培育和安置等等)、人畜共患風險及動物福利了話,與其「教狗辨識 COVID-19 」,不如「讓機器學會辨識 COVID-19 」。

一份令人振奮的據報導指出 [21] ,由物理學家 Johnson 和 Abella 醫生等人領導的團隊已經獲得了美國國家衛生院 (NIH)為期兩年 200 萬美元的資助,該項目將結合納米感測器陣列與機器學習的技術,以支持開發一種可以檢測到 COVID-19 患者 VOCs 的手持設備,並宣稱其初步測試靈敏度可超過 90% ,預計會在 2023 年初向食品藥物管理局提出申請。

參考資料

1. Angle, C., Waggoner, L. P., Ferrando, A., Haney, P., & Passler, T. (2016). Canine Detection of the Volatilome: A Review of Implications for Pathogen and Disease Detection. Frontiers in Veterinary Science, 3. https://doi.org/10.3389/fvets.2016.00047

2. Balsam, P., & Tomie, A. (1984). Context and Learning (1st ed.). Psychology Press.

3. Catala, A., Grandgeorge, M., Schaff, J. L., Cousillas, H., Hausberger, M., & Cattet, J. (2019). Dogs demonstrate the existence of an epileptic seizure odour in humans. Scientific Reports, 9(1). https://doi.org/10.1038/s41598-019-40721-4

4. Chambers, J., Quinlan, M. B., Evans, A., & Quinlan, R. J. (2020). Dog-Human Coevolution: Cross-Cultural Analysis of Multiple Hypotheses. Journal of Ethnobiology, 40(4). https://doi.org/10.2993/0278-0771-40.4.414

5. D’Aniello, B., Pinelli, C., Varcamonti, M., Rendine, M., Lombardi, P., & Scandurra, A. (2021). COVID Sniffer Dogs: Technical and Ethical Concerns. Frontiers in Veterinary Science, 8. https://doi.org/10.3389/fvets.2021.669712

6. Deng, J., Jin, Y., Liu, Y., Sun, J., Hao, L., Bai, J., Huang, T., Lin, D., Jin, Y., & Tian, K. (2020). Serological survey of SARS‐CoV‐2 for experimental, domestic, companion and wild animals excludes intermediate hosts of 35 different species of animals. Transboundary and Emerging Diseases, 67(4), 1745–1749. https://doi.org/10.1111/tbed.13577

7. Essler, J. L., Kane, S. A., Nolan, P., Akaho, E. H., Berna, A. Z., DeAngelo, A., Berk, R. A., Kaynaroglu, P., Plymouth, V. L., Frank, I. D., Weiss, S. R., Odom John, A. R., & Otto, C. M. (2021). Discrimination of SARS-CoV-2 infected patient samples by detection dogs: A proof of concept study. PLOS ONE, 16(4), e0250158. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0250158

8. Gazit, I., Goldblatt, A., & Terkel, J. (2004). The role of context specificity in learning: the effects of training context on explosives detection in dogs. Animal Cognition, 8(3), 143–150. https://doi.org/10.1007/s10071-004-0236-9

9. Grandjean, D., Sarkis, R., Lecoq-Julien, C., Benard, A., Roger, V., Levesque, E., Bernes-Luciani, E., Maestracci, B., Morvan, P., Gully, E., Berceau-Falancourt, D., Haufstater, P., Herin, G., Cabrera, J., Muzzin, Q., Gallet, C., Bacqué, H., Broc, J. M., Thomas, L., . . . Desquilbet, L. (2020). Can the detection dog alert on COVID-19 positive persons by sniffing axillary sweat samples? A proof-of-concept study. PLOS ONE, 15(12), e0243122. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0243122

10. Hardin, D. S., Anderson, W., & Cattet, J. (2015). Dogs Can Be Successfully Trained to Alert to Hypoglycemia Samples from Patients with Type 1 Diabetes. Diabetes Therapy, 6(4), 509–517. https://doi.org/10.1007/s13300-015-0135-x

11. Jendrny, P., Schulz, C., Twele, F., Meller, S., von Köckritz-Blickwede, M., Osterhaus, A. D. M. E., Ebbers, J., Pilchová, V., Pink, I., Welte, T., Manns, M. P., 12. Fathi, A., Ernst, C., Addo, M. M., Schalke, E., & Volk, H. A. (2020). Scent dog identification of samples from COVID-19 patients – a pilot study. BMC Infectious Diseases, 20(1). https://doi.org/10.1186/s12879-020-05281-3

13. Jezierski, T., Walczak, M., Ligor, T., Rudnicka, J., & Buszewski, B. (2015). Study of the art: canine olfaction used for cancer detection on the basis of breath odour. Perspectives and limitations. Journal of Breath Research, 9(2), 027001. https://doi.org/10.1088/1752-7155/9/2/027001

14. Liddell, K. (1976). Smell as a diagnostic marker. Postgraduate Medical Journal, 52(605), 136–138. https://doi.org/10.1136/pgmj.52.605.136

15. Maughan, M. N., Best, E. M., Gadberry, J. D., Sharpes, C. E., Evans, K. L., Chue, C. C., Nolan, P. L., & Buckley, P. E. (2022). The Use and Potential of Biomedical Detection Dogs During a Disease Outbreak. Frontiers in Medicine, 9. https://doi.org/10.3389/fmed.2022.848090

16. Molenaar, R. J., Vreman, S., Hakze-van Der Honing, R. W., Zwart, R., de Rond, J., Weesendorp, E., Smit, L. A. M., Koopmans, M., Bouwstra, R., Stegeman, A., & van der Poel, W. H. M. (2020). Clinical and Pathological Findings in SARS-CoV-2 Disease Outbreaks in Farmed Mink (Neovison vison). Veterinary Pathology, 57(5), 653–657. https://doi.org/10.1177/0300985820943535

17. Olsson, M. J., Lundström, J. N., Kimball, B. A., Gordon, A. R., Karshikoff, B., Hosseini, N., Sorjonen, K., Olgart Höglund, C., Solares, C., Soop, A., Axelsson, J., & Lekander, M. (2014). The Scent of Disease. Psychological Science, 25(3), 817–823. https://doi.org/10.1177/0956797613515681

18. Photopoulos, J. (2022). The dogs learning to sniff out disease. Nature, 606(7915), S10–S11. https://doi.org/10.1038/d41586-022-01629-8

20. Reeve, C., Cummings, E., McLaughlin, E., Smith, S., & Gadbois, S. (2020). An Idiographic Investigation of Diabetic Alert Dogs’ Ability to Learn From a Small Sample of Breath Samples From People With Type 1 Diabetes. Canadian Journal of Diabetes, 44(1), 37–43.e1. https://doi.org/10.1016/j.jcjd.2019.04.020

21. Sucar, E. (2021, February 4). An ‘electronic nose’ to sniff out COVID-19. Penn Today. Retrieved July 1, 2022, from https://penntoday.upenn.edu/news/electronic-nose-sniff-out-covid-19

22. Walczak, M., Jezierski, T., Górecka-Bruzda, A., Sobczyńska, M., & Ensminger, J. (2012). Impact of individual training parameters and manner of taking breath odor samples on the reliability of canines as cancer screeners. Journal of Veterinary Behavior, 7(5), 283–294. https://doi.org/10.1016/j.jveb.2012.01.001

23. Walker, D. B., Walker, J. C., Cavnar, P. J., Taylor, J. L., Pickel, D. H., Hall, S. B., & Suarez, J. C. (2006). Naturalistic quantification of canine olfactory sensitivity. Applied Animal Behaviour Science, 97(2–4), 241–254. https://doi.org/10.1016/j.applanim.2005.07.009

24. Wong, G., Bi, Y. H., Wang, Q. H., Chen, X. W., Zhang, Z. G., & Yao, Y. G. (2020). Zoonotic origins of human coronavirus 2019 (HCoV-19 / SARS-CoV-2): why is this work important? Zoological Research, 41(3), 213–219. https://doi.org/10.24272/j.issn.2095-8137.2020.031

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森地內拉_96
3 篇文章 ・ 11 位粉絲
總覺得自己是理組中的文科生,一枚資工念一半就轉去生科的傻白甜。 關注於生態、演化生物學、生物多樣性及動物行為等議題,想要把自己的想法與接受到的新知傳達給大家,所以就開始嘗試寫科普......

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減壓方式百百種!和伴侶來個愛的抱抱,就能讓人壓力變小?
Bonnie_96
・2022/06/05 ・2678字 ・閱讀時間約 5 分鐘

想像一下,十分鐘後你有場很重要的工作面試,這將決定你能不能拿到 offer。你歷盡千辛萬苦,終於走到面試的最後一輪,但現在壓力超大的你,會怎麼幫助自己減壓、緩解情緒?

你可能會想到廁所洗把臉,或是大口深呼吸等等,但這些方法不一定有效。近期,發表在 PLOS ONE 的研究發現,有伴侶的女性只要和另一半來個「愛的抱抱」,就能減少「壓力荷爾蒙」皮質醇(cortisol)。

面對巨大的壓力你可能會想到廁所洗把臉。圖/Pexels

當看到很久沒見的家人、朋友,你會給他們一個大大的擁抱。不管是在日常生活,或是跨文化中最普遍的社交接觸形式,就是「擁抱」。它不只表現出傳達愛意、感情和友好等正向情緒,也能在安慰感到沮喪、悲傷的人。

擁抱一下,真的可以讓人減少壓力?

過去有研究發現,和擁抱其他對象相比,擁抱伴侶的人在行為和神經生理層面,都會引起更強烈的正向情緒。

擁抱產生的正向情緒,也和擁抱持續多久的時間有關。和只有短短 1 秒的擁抱相比,持續更久的擁抱會讓人感覺更愉快。

擁抱所帶來的正向情緒,也可能解釋了它和身心健康的益處有關。像是擁抱已被證明可以降低血壓、減少發炎,以及增進主觀幸福感有關。

過去有研究發現,和擁抱對象相比,擁抱伴侶的人在行為和神經生理層面,都會引起更強烈的正向情緒。圖/Pixabay

另一項研究解釋,這些健康好處可能是因為擁抱對壓力反應有「潛在緩衝作用」(potential buffering effects)有關。尤其,是在人際關係緊張的日子裡,這樣的緩衝作用會更加明顯。

在談壓力源(Stressor)時,通常會以面對到的壓力、威脅情境持續時間的長短,來進行區分。像是等待成績公布、考試、面試等,都屬於持續時間較短、能預期結束時間的「急性壓力」(acute stress)。

「慢性壓力」(chronic stres)則是持續時間長、難以預期壓力事件結束的時間。包含嚴重的經濟壓力、持續影響身心的慢性疾病等。長期暴露在壓力環境下,是憂鬱症、焦慮症和倦怠等心理疾患的主要因素。

當我們面臨壓力時,交感神經系統會釋放正腎上腺素(norepinephrine)等,導致心率、血壓和呼吸頻率增加。以及由下視丘-垂體-腎上腺軸組成的 HPA 軸(hyothalamus-pituitary-adrenal axis)也會開始運作。

這導致腎上腺皮質釋放糖皮質激素(glucocorticoids),而皮質醇就是人類主要的糖皮質激素,它在面對壓力情況時扮演重要角色,也被稱為「壓力荷爾蒙」

所以,這也是為什麼在接下來實驗裡,研究團隊會主要測量參與者的血壓和皮質醇。

直接來場實驗!但要如何創造有壓力的情境?

為了進一步了解擁抱的潛在減壓效果,德國波鴻魯爾大學 Gesa Berretz 等人,找來 76 位戀人來進行實驗,並分成擁抱組、控制組。

基本上,整個實驗流程兩組都是相似的,不同的地方在擁抱組在實驗進行前,要先和伴侶擁抱 20 秒。

一開始,兩組的人都要先填寫問卷、測量唾液中的皮質醇、血壓,以及情緒狀態的基準值。在實驗開始前,擁抱組要先和伴侶擁抱 20 秒。

接著,兩組都開始進行 SECPT(socially evaluated cold-pressor test),也就是將手放在 0 – 4°C 的冷水中最多三分鐘。當然,在過程有任何不適,參與者可以隨時將手移出。

SECPT(socially evaluated cold-pressor test)也就是將手放在 0 – 4°C 的冷水中直到無法忍受。圖/Pexels

除了有實驗前的皮質醇、血壓和情緒狀態基準值。在整個過程中,實驗當下、實驗結束後 15 和 25 分鐘,又再測量了各一次。

透過愛的抱抱,真的會讓女性的壓力減少嗎?!

值得一提的是,研究團隊在實驗結束後,讓所有參與者做了關係評估量表(Relationship Assessment Scale,RAS)來評估關係的品質。結果發現,這些參與者的關係滿意度都很高,且在男女之間沒有差異。

接著,研究團隊檢視實驗前後所測到的皮質醇濃度,有沒有差異?

他們發現在參與者的皮質醇濃度,在實驗結束後的 15、25 分鐘,都比實驗前基準線有增加的情況。整體來說,這也表示 SECPT 有成功誘發皮質醇反應。

統計分析顯示,擁抱組女性在壓力測試下的皮質醇反應低於控制組的女性。但是在男性身上,卻沒有觀察到擁抱、皮質醇反應的關聯。但是在血壓、情緒狀態上,擁抱組和控制組織間,是沒有差異的。

這些結果表示,在面對讓人感到壓力的情境,像是學校考試、工作面試或提案報告等,和伴侶有短暫擁抱的女性,都能降低皮質醇反應。但是這樣的現象,只出現在女性身上,目前在男性上並沒有觀察到。

實驗指出和伴侶有短暫擁抱的女性,都能降低皮質醇反應。但是這樣的現象,只出現在女性身上,目前在男性上並沒有觀察到。圖/Pixabay

研究團隊也解釋,可能是在擁抱後的男女性,釋放出不同濃度的催產素(oxytocin)有關。有「擁抱荷爾蒙」之稱的催產素,因為它的分子結構類似於升壓素(vasopressin)。催產素升高和升壓素的降低有關,也導致人體內皮質醇分泌減少。

一項關於情感性觸摸性別差異的後設分析研究指出,和男性相比,女性對情感性觸摸有更顯著地愉快情緒。而催產素已被證明與溫柔觸摸的愉悅感,有直接相關。

因此,研究團隊解釋擁抱後性別間有不同的壓力反應,主要是和男性相比,女性在擁抱後會引起更多的愉悅感,促使釋放更多的催產素。但研究總是有限制,在這份研究中主要測量血壓、皮質醇,就沒有進一步測量到催產素。

參考資料

  1.  Gesa Berretz, Chantal Cebula, Blanca Maria Wortelmann, Panagiota Papadopoulou, Oliver T. Wolf, Sebastian Ocklenburg, Julian Packheiser. Romantic partner embraces reduce cortisol release after acute stress induction in women but not in men. PLOS ONE, 2022; 17 (5): e0266887 DOI: 10.1371/journal.pone.0266887 
  2. Packheiser J, Berretz G, Rook N, Bahr C, Schockenhoff L, Güntürkün O, et al. Investigating real-life emotions in romantic couples: a mobile EEG study. Scientific reports. 2020; 11.
  3. Dueren AL, Vafeiadou A, Edgar C, Banissy MJ. The influence of duration, arm crossing style, gender, and emotional closeness on hugging behaviour. Acta Psychologica. 2021; 221:103441. Epub 2021/11/02. pmid:34739902.
  4. Light KC, Grewen KM, Amico JA. More frequent partner hugs and higher oxytocin levels are linked to lower blood pressure and heart rate in premenopausal women. Biological psychology. 2005; 69:5–21. pmid:15740822
  5. van Raalte LJ, Floyd K. Daily hugging predicts lower levels of two proinflammatory cytokines. Western Journal of Communication. 2020:1–20.
  6. Ocklenburg S, Malek IM, Reichart JS, Katona L, Luhmann M, Packheiser J. Give me a hug–More frequent everyday embracing is associated with better daily mood in lonely individuals. 2021.
  7. Cohen S, Janicki-Deverts D, Turner RB, Doyle WJ. Does hugging provide stress-buffering social support? A study of susceptibility to upper respiratory infection and illness. Psychological science. 2015; 26:135–47. pmid:25526910
  8. Gimpl G, Fahrenholz F. The oxytocin receptor system: structure, function, and regulation. Physiol Rev. 2001; 81:629–83. pmid:11274341.
  9. Russo V, Ottaviani C, Spitoni GF. Affective touch: A meta-analysis on sex differences. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 2020; 108:445–52.
  10. Portnova GV, Proskurnina EV, Sokolova SV, Skorokhodov IV, Varlamov AA. Perceived pleasantness of gentle touch in healthy individuals is related to salivary oxytocin response and EEG markers of arousal. Experimental Brain Research. 2020; 238:2257–68. pmid:32719908
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口臭去去走!噴的口腔益生菌,強化口腔健康,壞菌走開!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/04/26 ・2976字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文由 IN-Plus 全方位專業寵物營養品 委託,泛科學企劃執行。

天天刷牙,確保毛小孩擁有一口好牙

你家有狗狗嗎?除了平時裡的梳毛、餵罐罐、修剪指甲、出門散散步之外,毛小孩的口腔健康,也得密切注意。可是,有些毛小孩非常任性,不僅挑食、還排斥刷牙。(人類要刷牙,狗兒當然也要!)要是不常清潔牙齒,口腔中的食物殘渣被壞菌分解後,就會產生具有難聞氣味的分子,並且衍生各種口腔健康問題,比如口臭、齒垢、牙菌斑、牙齦炎,甚至是牙周病,造成毛小孩沒有健康、強壯的牙齒可以進食。

那麼,該怎麼確保毛小孩有一口健康的牙齒呢?最理想的做法就是天天刷牙!

問題在於刷牙並非易事,因為毛小孩不知道牠們需要刷牙、通常也不喜歡刷牙。試想如果你父母突然抓住你的下顎,將異物塞進嘴裡攪拌,你肯定會感到驚恐萬分,然後拼命掙扎,不肯乖乖就範。為了解決這個問題,IN-Plus 全方位專業寵物營養品推出了一款「用噴的」狗兒專用口腔益生菌「IN-Plus 好好益菌潔牙噴噴」,只要將瓶內熱處理過後的特殊益生菌萃取物噴進毛小孩嘴裡,就可以改變口腔內的微生物組成,達到保健效果。

經實驗證明,口腔益生菌有益口齒健康

讀到這裡,你可能不禁心想:只要噴一噴就能維持口腔健康,真有這麼神奇?沒錯,就是這麼神奇,而且背後還有科學根據喔!

IN-Plus所使用的口腔益生菌,是日本專利研發的益生菌,又稱捲曲乳酸桿菌(Lactobacillus crispatus),主要存在於產道和新生兒的腸道中,是母親傳承給寶寶的珍貴益生菌,也是維持寶寶腸道微生物平衡的主要菌種之一。

2015 年的一項小鼠研究[1]指出:

  • 熱處理後的捲曲乳桿菌作用原理類似疫苗,能刺激免疫系統產生更多抗體,進而強化免疫力。
  • 這種功能性益生菌能在小鼠體內誘發免疫反應,增加唾液中的抗體來對抗口腔內的壞菌。
  • 在唾液中,會出現由捲曲乳桿菌誘發的特異型 IgG 抗體,能有效殺死「牙齦卟(ㄅㄨˇ)啉(ㄌ一ㄣˊ)單胞菌」(Porphyromonas gingivalis),也就是牙周病的主要致病菌。

2018 年的另一項人體研究[2]也指出:

  • 每日攝取捲曲乳桿菌可以大幅減少卟啉單胞菌的數量,保持口氣清新,可以提升黏膜組織的保護力,預防牙齦紅腫。

上述兩項研究的臨床實驗結果都證明口腔益生菌可以有效預防並改善慢性牙周病。

捲曲乳酸桿菌(Lactobacillus crispatus主要存在於產道和新生兒的腸道中,是母親傳承給寶寶的珍貴益生菌,也是維持寶寶腸道微生物平衡的主要菌種之一。
動物與人體研究證實,熱處理後的捲曲乳酸桿菌 KT-11,能刺激免疫系統產生更多抗體,進而強化免疫力。

捲曲乳桿菌能消滅「牙齦卟啉單胞菌」

寵物口臭、口水變多、牙齦發炎都是「牙周病」的徵兆,但牙周病的致病菌「牙齦卟啉單胞菌」又是何方神聖?

首先,「牙周」指的是支持牙齒穩固的組織,包括牙齦和齒槽骨,而「牙齦卟啉單胞菌」可以抑制白血球殺壞菌的能力,只要少量感染,就能使口腔內部的細菌無限增長。當牙周組織不堪負荷,長期處在發炎狀態時,將造成牙齦和齒槽骨萎縮,最終使牙齒動搖、脫落,這就是「牙周病」。

可怕的是,卟啉單胞菌不但無法被抗生素殺死,還可以躲進牙齦細胞,分泌牙齦蛋白酶(Gingipain)誤導自體免疫系統,使其不被攻擊。

這種時候,口腔益生菌就能派上用場啦!

雖然大多數益生菌都屬於活菌,無法通過胃酸和膽鹼的考驗,還來不及發揮效果就提前陣亡,可是 IN-Plus 潔牙噴噴所使用的益菌屬於去活菌,透過特殊的熱處理技術鎖住活性因子後,就會變得更耐熱、耐酸鹼,能夠順利抵達腸道,協助免疫系統發揮作用。此外,如上文所說,捲曲乳桿菌所誘發的特異型 IgG 抗體不僅能殺死牙齦卟啉單胞菌,同時也能藉此改變口腔內的菌叢生態,提高生物體內的免疫力!

牙齦卟啉單胞菌存在在口腔中,能抑制白血球殺壞菌的能力。只要少量感染,就能讓口腔壞菌無限增長,造成長期發炎並形成「牙周病」。
牙齦卟啉單胞菌可以躲過免疫系統、抗生素的攻擊,十分難纏。

病從口入!如何輕鬆向狡猾的細菌說掰掰?

說了這麼多,究竟要怎麼簡單做好毛小孩的口腔衛生保健呢?那就是使用含有捲曲乳桿菌的「IN-Plus 好好益菌潔牙噴噴」,讓益生菌成為預防口腔疾病的好夥伴!除了狗狗專用的噴劑,也有貓貓專用的版本,讓不愛刷牙的毛小孩們也能擁有健康的一口牙。

捲曲乳桿菌能殺死牙齦卟啉單胞菌,雖然牙齦卟啉單胞菌近乎無敵,但實驗證實,捲曲乳桿菌所誘發的特異型抗體,是牙齦卟啉單胞菌剋星。

維護毛孩口齒健康,就用毛孩專用的口腔益生菌噴劑

IN-Plus 全方位專業寵物營養品推出「IN-Plus 好好益菌潔牙噴噴」,用自然、溫和的方式呵護毛小孩口齒健康,讓飼主可以更放心、自在地與牠們互動。這款毛孩專用的口腔益生菌噴劑,每 1 毫升就含有 1.2 億個 KT-11口腔益生菌,能夠有效抑制壞菌。

日本專利研發的 KT-11 乳酸菌也通過歐洲食品安全局(EFSA)審查,獲得歐盟安全菌株認可(QPS),在用途、安全性及菌種鑑定等方面都有嚴格保障,可以強化口腔防禦力,有效降低牙菌斑形成機率,並且減少各種口腔及牙齦問題。

與此同時,「IN-Plus 好好益菌潔牙噴噴」也含有天然植萃淨味成分。經日本リリース科学工業株式会社實驗證實,只要短短 30 分鐘,即可降低 99% 的口腔異味,常保口氣清新。此外,「IN-Plus 好好益菌潔牙噴噴」也有針對貓貓用的版本,更添加了貓薄荷精油提升適口性,不用擔心貓主子嫌棄。

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註解

  1. Taguchi, C., Arikawa, K., Saitou, M., Uchiyama, T., Watanabe, I., Tobita, K., … & Nasu, I. (2015). Orally Ingested Lactobacillus crispatus KT-11 Inhibits Porphyromonas gingivalisinfected Alveolar Bone Resorption. International Journal of Oral-Medical Sciences, 13(3), 102-109. https://doi.org/10.5466/ijoms.13.102
  2. Tobita, K., Watanabe, I., Tomokiyo, M., & Saito, M. (2018). Effects of heat-treated Lactobacillus crispatus KT-11 strain consumption on improvement of oral cavity environment: a randomised double-blind clinical trial. Beneficial Microbes, 9(4), 585-592. https://doi.org/10.3920/BM2017.0137

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