一起喵喵喵喵喵！貓草真的會讓貓 HIGH 起來嗎？

人類必恭必敬稱家貓為「主子」，並自貶為「奴才」。陛下身體微恙，一團絨毛癱軟，表情內斂，叫貓奴如何揣測上意？懷疑牠受苦，便心急如焚。幾乎上演《還珠格格》裡，人家紫薇說沒事，爾康卻捨不得的虐心互動。貓咪說不定覺得：「……有這麼多人關心我，我已經不痛了……」人類仍在一邊：「可是，我好痛！」^[1]

在治療人類時，醫護人員會用視覺類比量表（Visual Analogue Scale）、臉譜疼痛量表（Wong-Baker faces pain scale）或 FLACC 量表^[註] 等工具，來評估患者疼痛的狀況。前二者靠病人自我評估，以數字或表情，象徵由舒適無恙，漸進到痛徹心扉的程度差異。 FLACC 則是醫護觀察嬰幼兒或無法言語溝通者，就其身體不適產生的行為變化來計分。^[2] 儘管每個人敏感的程度不同，至少單一病患前後的得分，能相互對照出疼痛是否得到緩解，或者更加惡化。因此，這些量表均可視為有效測量疼痛的方法。

問題是有口難言，又行徑鬼祟的貓咪怎麼辦？人貓猜心的瓊瑤戲碼，自古不斷重演，沒完沒了。

直到有天，獸醫們看不下去了…

貓咪苦臉量表

2017 年的時候，加拿大蒙特婁大學 Paulo Steagall 副教授以及他的團隊，招募了一票被送急診的病貓。在得到飼主同意後，他們比較疼痛的病貓、服用止痛藥的病貓，還有健康貓咪的表情舉止，研發出「貓咪苦臉量表」（Feline Grimace Scale），並將結果發表於 2019 年的《科學報告》（Scientific Reports）。^{[3, 4]} 其中列出幾個徵兆，可依級別給分，就此將貓咪的疼痛量化：

耳朵姿態（ear position）：貓耳的尖角向外分開，並略為朝後旋轉。^{[3, 5]}

_{圖／參考資料 5}

瞇眼程度（orbital tightening）：上下眼瞼之間的空隙，小於眼睛的寬度，或是完全緊閉。^{[3, 5]}

_{圖／參考資料 5}

口鼻緊繃（muzzle tension）：口鼻（即臺語所謂「喙管」的部位）由圓轉扁，而呈橢圓形。^{[3, 5]}

_{圖／參考資料 5}

觸鬚變化（whiskers change）：觸鬚從平常放鬆的圓弧，撐直且稍微向前。^{[3, 5]}

_{圖／參考資料 5}

頭部位置（head position）：原本處於全身最高處的貓頭，降至低於肩膀，並往下垂。^{[3, 5]}

_{圖／參考資料 5}

貓臉疼痛辨識技術

目前受惠於物種專屬苦臉量表的，除了貓，還有鼠、兔、馬、羊、豬和貂等動物。受過訓練的獸醫，能精準判讀牠們的表情，用這些工具，來評估牠們的疼痛指數。隨著科技的進步，到了 2022 年《科學報告》期刊再次關懷貓咪的痛楚時，另一群科學家拿出「貓臉辨識技術」，試圖取代專業的肉眼觀察。^[6]

臉部校正

臉部校正是建立辨識系統的要務。先調整貓臉的特徵（landmarks，即照片上標有號碼的黑點），讓它們在空間中對齊，減少幾何上的變異，方便接下來的步驟進行。原則上，校正後的貓臉必須：^[6]

1. 在畫面正中央；
2. 旋轉直到雙眼的連線呈水平；
3. 尺寸都約略相同。

_{圖／參考資料 6 ，figure 1}

模型１：特徵基準（landmark-based）

在找到貓臉的特徵後，依據「貓咪苦臉量表」的觀察部位，將貓臉特徵（黑點）分為：左眼、右眼、額頭與耳朵，以及口鼻和觸鬚，四個區塊向量。然後，多加一些貓鼻子的照片，進行「資料擴增」（data augmentation），^[6] 彌補原始資料的不足，以強化機器學習。^[7] 不過，團隊事後發現，這次的資料擴增，成效不彰。^[6]

_{圖／參考資料 6 ，figure 3}

處理這些照片的計算模型，是一種叫做「多層感知器」（Multi-Layer Perceptron）的人工神經網路（artificial neural network）。^[6] 就像人的神經系統，有好多神經元相互連結，將輸入的資料從上一層送到下一層，經過多層運算後再輸出。^{[8, 9]}

模型２：深度學習（deep learning）

研究團隊把大量沒有標註特徵的貓照，在校正角度和尺寸後，餵給 ResNet50 。^[6] 這是一種有五十層的深度學習模型，早已預先訓練好怎麼逐層辨識貓咪的輪廓、曲線及其它識別特徵。^[10] 套用該模型的同時，還要進行實驗需要的特定調整，例如：加上「痛」與「不痛」的分類標籤。^[6]

貓的痛，AI 有多懂？

上述兩個模型的實測，在判讀貓咪是否疼痛時，都有超過 72% 的準確率，算是相當不錯的成果。不過，在完全替代人工判讀之前，可能還要擴建訓練辨識系統的資料庫。因為當初請來的照片模特兒，是 29 隻準備接受卵巢子宮切除術的短毛母貓，年紀約幾個月到一歲多。拿牠們術前、術後，以及使用止痛劑前後的照片來訓練 AI ，雖然是個不錯的點子，但無法代表多元的貓咪社群。^[6] 將來的實驗，若能涵蓋其他性別、年齡和品種，相信貓咪們會覺得更加窩心。

備註

FLACC 量表： FLACC 是臉（face）、腿（legs）、活動（activity）、哭（cry）與  安撫（consolability）的縮寫。每個項目依觀察到的狀態，給 0 到 2 分，總分最高 10 分。^[2]

參考資料

1. 瓊瑤經典台詞》小時候看超感動，長大看卻啼笑皆非的 7 大經典場景（風傳媒，2020）
2. Pain assessment and measurement (The Royal Children’s Hospital Melbourne, 2019)
3. Evangelista MC, Watanabe R, Leung VSY, et al. (2019) ‘Facial expressions of pain in cats: the development and validation of a Feline Grimace Scale’. Scientific Reports, 9, 19128.
4. Me-owch — could resting cat face tell us about kitty’s pain? (CBC, 2020)
5. Feline Grimace Scale – Practice your pain assessment skills using the FGS! (Université de Montréal, 2019)
6. Feighelstein M, Shimshoni I, Finka LR, et al. (2022) ‘Automated recognition of pain in cats’. Scientific Reports, 12: 9575.
7. 2021 iThome 鐵人賽－DAY21 資料正規化與資料增強（Data Normalization & Data Augmentation）（IT邦幫忙，2021）
8. 2019 iT 邦幫忙鐵人賽－06. 深度學習的架構分析：多層感知器（IT邦幫忙，2019）
9. 神經網路（IBM，2020）
10. 何謂遷移學習?（NVIDIA，2019）

人類培育下，如今狗狗們有眾多「品種（breed）」，它們其實仍然屬於同一個物種，只是體形、外觀等特徵差異明顯。不同狗狗和人一樣有個性差異，屬於同一品種的不同個體，也會有類似的行為、個性嗎？

上述問題需要不少資料與交叉比對的分析，才有機會回答。於 2022 年發表，花費多年搜集材料的論文報告，狗的行為確實與遺傳有關，但是同一品種狗的行為並不一致。例如拉布拉多和拉布拉多不同，邊境牧羊犬和邊境牧羊犬不同，拉布拉多和邊境牧羊犬卻可能相同……^{[參考資料 1, 2, 3]}

寵物狗的公民科學

成為馴化動物超過一萬年來，狗狗們千變萬化，過往研究證實很多外貌與型態特徵可以遺傳，例如毛色、體型、藍眼睛。但是對於行為方面的了解比較少，而且想來也更難研究，畢竟行為不像顏色、尺寸那樣能直接識別與量化。

• 延伸閱讀：狗與狼的遺傳調色盤——怎麼調配黃狗、棕狗，還是黑狗？

若想釐清狗狗的行為，和遺傳、品種的關係，需要搜集很多品種，每一品種都包括多位個體，以及牠們的基因組定序，再加上大批各種特徵的紀錄，才能獲得比較可靠的答案。

任何研究團隊光靠自己，都不可能取得如此龐大的資料量。研究者們成立「達爾文方舟（Darwin’s Ark）」網站，算是公民科學的應用，邀請許多飼主各自上傳狗狗的資訊，從中進一步分析（大部分參與者應該是美國人和美國狗）。

這項研究採用的資料包括來自 18385 狗的資訊，大約一半是「比較純的品種狗」；又從其中 2155 狗取得遺傳訊息，純種狗、混種狗都有。根據人為定義，全部共有 128 款品種。

個體×遺傳×品種：相關性與相關性

論文做了一大堆統計學分析，基本上是這種關聯性分析、那種關聯性分析、這種關聯性和那種關聯性的關聯性分析，層層疊疊，一定很合統計魔人的胃口。有興趣的讀者請自行觀摩體驗，我只講我的理解。

結合基因體學與關聯性分析，光是原理並不太難。基因組上每個 DNA 位置有 ATCG 四種可能，比方說某個位置，不同個體為 A 或 C，配備 A 的狗都親人、C 的狗都兇兇，那麼便能推測，A 變異與親近人類有所關聯，C 變異的效果相反。

實際狀況卻複雜很多。例如配備 A 的狗有 70% 親人、C 的狗有 55% 兇兇，並非 100% 的狗都有影響。或是同一種行為，涉及多個遺傳變異，例如基因組上有 50 處位置影響親人、30 處影響兇人。反正就是有一大堆可能的組合與關聯性，樣本愈大、分項愈多，需要愈繁複的統計學分析。

要是鑽進論文的分析迷宮，恐怕很容易失掉方向，繞不出來，反而搞不懂問題是什麼，我們直接跳到外面。

外貌形態與內在行為，都受遺傳影響

一番分析後得知，不論體型、外觀等外在特徵，或是行為這類內在特徵，都與遺傳相關，只是不同特徵的程度有別，有些相關性非常高，有些沒那麼高。因此狗狗的行為，確實取決於相當的遺傳成分。

假如每款品種狗的個體們，彼此都表現共通的行為，那麼我們應該能看到：某個品種多半都展現某些行為，而不同品種間情慾交流的混血狗，也會獲得不同品種各有比重的行為。

實際上發現，某些行為確實和少數品種的關聯性比較高，但是多數行為似乎不分品種。江湖傳說中的兇狗不見得更容易兇，容易激動的品種也不一定激動。另一方面，不同品種的狗狗，也可能表現類似的行為。

所有狗狗一起考慮，總共偵測到基因組上 11 處位置（以及 136 處沒那麼確定），可能和行為有關。鍵盤分析它們影響的基因，大部分在腦部的表現較高。

還好沒有脫離想像，不然要是影響行為的基因在腸道大量表現，該怎麼解釋？！

• 延伸閱讀：小王子能馴服狐狸嗎？一場歷經近60年的銀狐馴化實驗

人擇結果：以貌取狗，不管內在

上述的分析方式，只能判斷遺傳與表現的關聯性，無法證實因果關係，不過還是能提供有意義的指引。

大量交叉比對得知，與行為有關的遺傳變異，在不同品種間缺乏明確的差異，這大概就是不同品種內，行為缺乏一致性的根本原因。相對地，和外型有關的某些 DNA 變異，在不同品種間差異明顯。

人類與狗相處的歷史超過一萬年，可是絕大部分品種狗的歷史並不久遠。早於 200 年前的狗狗，不是沒有人為選擇培育，卻著重在工作上的狩獵、守衛、駝獸等功能性特色。

要等到 160 年前，也就是 50 到 80 代以前的狗狗開始，人類才大量刻意創造出不同的品種，形成馬爾濟斯、拉布拉多、雪納瑞、貴賓狗、巴哥犬等多采多姿的品種狗。

或許有讀者認為，品種狗的行為之所以缺乏各自的特異性，是由於各品種經歷的時間太短，不足以產生差異，但是這是錯的。因為絕大部分品種狗的歷史雖短，人擇依然已經足以造成明顯的影響，反映在不同品種間，有別的毛色、體型等外觀特徵。

同一批分析指出，行為與型態一樣都可以遺傳，理論上也可以由人擇控制。然而，不同品種的狗狗，行為與個性依然有不少共通性，品種間卻缺乏明顯差異，品種內的不同個體並不一致。

根據這些資訊，我們似乎可以這麼說：近兩百年來的品種培育，人類更偏好挑選外在特色，以貌取狗，不那麼在乎狗狗內在的行為。

最後也提醒各位讀者，作為寵物飼養的品種狗，只是如今全世界龐大狗群的一小部分而已。眾多的狗狗們，有些是人類親近的伴侶，還有些順利融入各地的半野生或野生環境。然而，也有不少所謂的流浪狗，成為人類與自然生態系的禍患。養狗要有責任感，不要因衝動而養狗，養了就不要直接棄養。

延伸閱讀

• 哈士奇的藍眼睛，基因
• 怎麼調配黃狗、棕狗，或是黑狗？——狗與狼的遺傳調色盤
• 影響胰島素，讓小狗變成大狗的基因變異
• 短篇 狗消化澱粉的能力，在何時開始加強？
• 小王子能馴服狐狸嗎？一場歷經近60年的銀狐馴化實驗
• 天殺的月月！你的狼性呢？從 DNA 追尋狗勾起源！
• Genes unleashed: how the Victorians engineered our dogs

參考資料

1. Morrill, K., Hekman, J., Li, X., McClure, J., Logan, B., Goodman, L., … & Karlsson, E. K. (2022). Ancestry-inclusive dog genomics challenges popular breed stereotypes. Science, 376(6592)
2. Your dog’s breed doesn’t determine its personality, study suggests
3. Massive study of pet dogs shows breed does not predict behaviour

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁。

• 本文轉載自科技大觀園，原文為《貓主子會傳播新冠病毒給我嗎？目前無證據但提高警覺》
• 作者／李宗祐｜科技大觀園特約編輯

 寵物會不會感染新冠肺炎？甚至成為傳播源？

COVID-19（新冠肺炎）風暴席捲全球，隨著香港漁農自然護理署今年 3 月從女富商周巧兒飼養的博美狗血液中檢測出新冠病毒抗體，成為全球「人傳狗」確診首例後，陸續傳出貓狗被飼主傳染案例，美國紐約布朗克斯動物園飼養的馬來亞虎也被驗出新冠病毒，中國科學院武漢病毒研究所研究員石正麗更研究發現，武漢貓群 14.7％ 曾感染新冠病毒，懷疑是跟新冠肺炎患者密切接觸才被感染。

世界衛生組織（WHO）、世界動物衛生組織（OIE）、世界小動物協會（WSAVA）與我國行政院農委會在新冠病毒（SARS-CoV-2）出現跨物種傳播確診案例後，接連發表聲明強調尚無證據顯示新冠病毒可能透過犬貓傳播。但貓狗是人類最親蜜的伴侶動物，大家還是會擔心毛小孩萬一被飼主傳染後，再把病毒傳染給其他人，成為人畜共通傳染病，跨物種傳播導致疫情加速擴散。

目前僅偶發性感染，寵物傳播病毒機率低  

「這有點像思想的超前部署！」臺灣大學獸醫學系副教授陳慧文說，科學家接受所有可能性，但有幾分證據、說幾分話，有些病毒確實很容易跨物種傳播，例如狂犬病毒可以感染所有溫血動物；而新冠病毒全球確診病例超過數百萬人，最主要還是人際之間的傳播，即使有研究證實貓會被新冠病毒感染，但它在貓身上並沒有適應得很好，顯示目前僅是偶發性感染，大家可以稍微放心。 

中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所研究員陳化蘭團隊為了釐清除人類之外，禽畜與貓狗等伴侶動物是否會被新冠毒感染，甚至成為疫情傳播者，利用貓、狗、雪貂、豬和雞、鴨做實驗，研究成果發表在《SCIENCE》期刊。豬狗雞鴨完全不會被感染，而常被用做病毒感染實驗動物的貂，毫無意外地全部淪陷。

但陳慧文說，「貓是我們的伴侶動物，而非實驗動物，大家更關心牠會不會被感染、散播病毒。」

在易感程度方面，陳化蘭團隊研究發現，7 隻亞成貓與 7 隻幼貓被強迫從鼻腔吸進高濃度病毒後，全部遭新冠病毒感染，並出現不同程度的臨床症狀。而在傳播能力方面，研究團隊將亞成貓與幼貓中，各 3 隻「染毒」的貓與另外 3 隻正常的貓 1 對 1 配對分組，同組的 2 隻貓在不同飼養籠比鄰而居。3 天後，亞成貓與幼貓皆僅有 1 隻被「鄰居」感染新冠肺炎。

陳慧文解釋，把 2 隻貓放這麼近，就是要觀察貓是否會透過呼吸道飛沫傳播病毒？結果機率非常低！被感染的貓體內病毒量和抗體量也很低，沒有出現明顯病徵。這個結論很重要，貓確實對新冠病毒有感受性，但病毒要複製足夠的病毒再散播出去的機率很低。既然「二手傳播」機率都這麼低，在自然環境下要把病毒回傳給人的可能性就更低。陳慧文強調，病毒與受體結合進入宿主細胞，必須利用細胞當工廠完整複製核酸跟蛋白質，成功組裝出病毒顆粒，再釋放出去感染其他細胞，過五關斬六將方能散播出去。若無法在細胞裡面複製完成生活史，表示病毒沒有辦法適應這個宿主，「進得來、出不去」。就現有科學證據而言，貓狗絕對不是新冠病毒傳播者。

密切觀察病毒變化，提高警覺

但目前的科學證據不支持，卻不見得永遠不會發生。陳慧文表示，新冠病毒透過棘狀蛋白（spike protein）與人類細胞受體 ACE2（第二型血管收縮素轉換酶）結合來入侵人體，問題是所有哺乳動物都有 ACE2，也有研究分析人跟貂、蝙蝠、貓和狗的 ACE2 非常像，新冠病毒可以在人群大量散播，大家當然會擔心它可能藉由 ACE2 感染狗貓傳播疫情，「我相信會有越來越多的科學家關注這個議題。」

從科學研究的觀點，陳慧文雖不排除任何可能性，卻也說美國確診病例超過百萬人，到現在還是不建議做寵物普篩，並再三強調沒有證據顯示寵物會傳播病毒。然而考量疫情嚴重，美國疾病管制暨預防中心也公布寵物篩檢評估準則，讓民眾清楚了解家裡寵物在什麼情況下要做篩檢，例如跟新冠肺炎確診者或疑似患者同住的動物，出現咳嗽或肺炎等呼吸道症狀時，就可考慮請獸醫師幫忙篩檢。

在此同時，美國獸醫協會（AVMA）則提醒所有獸醫師應該審慎診斷，不要碰到有呼吸道症狀的貓狗，就覺得牠是新冠肺炎。貓狗病徵跟人類很像，但寄生蟲和鏈球菌，甚至慢性過敏都會引發毛小孩肺炎，建議獸醫師依照原有診斷方式，按部就班排除各種病因，並了解飼主是否為新冠肺炎確診者或疑似病患再做評斷。

陳慧文以美國為例，重申目前並沒有證據顯示貓狗會傳播新冠病毒，「臺灣更不需要過度擔心！但是我們要保持警覺，蒐集國內外最新疫情資訊，隨時做好準備。」貓狗是人類的同伴動物，也是這個地球的居民，「我們也希望了解更多這個病毒對牠們的可能威脅性，這也是我們目前要密集追蹤的方向！」

不過度接觸或不當食用野生動物，阻絕冠狀病毒

在 2003 年起相繼出現 SARS、MERS 和 SARS-CoV-2，對人類造成致命性危害之前，雖然已有 4 種冠狀病毒會感染人類，卻都僅止於傷風感冒，症狀輕微，幾天之後自然痊癒。但對其他動物，冠狀病毒可說是橫行多年，天上飛的，水裡游的；哺乳類、非哺乳類、脊椎動物、非脊椎動物，都有自己的冠狀病毒，豬狗雞貓牛等家畜禽已有預防疫苗。

「全世界的每隻雞都打過冠狀病毒疫苗，不管肉雞、蛋雞，還是種雞。」陳慧文透露，冠狀病毒歷史就是從雞開始，1937 年，科學家首次發現冠狀病毒就是在雞身上，隨後又在豬身上發現，人類到很晚才被發現也會感染冠狀病毒。科學家在數十年前就開發出動物疫苗，但每個疫苗都需要時間發展，以高致命性的貓冠狀病毒為例，雖然已有疫苗，效果卻很有爭議，到現在仍未普遍施打。

至於新冠病毒是否會為了適應貓的身體環境而逐漸突變，陳慧文認為還要持續觀察。根據減毒疫苗的設計原理，新冠病毒若真的完全適應貓的身體環境，住在牠身上，再回過頭感染人類，毒性可能會減弱，對人類反而相對安全。

但值得深思的是，在人類以外的世界，冠狀病毒一直在那裡，非常「精彩」地生活在不同動物身上，卻與人類井水不犯河水，「只要我們不過度接觸牠們，甚至不當食用牠們，野生動物身上有什麼病毒，根本不干我們的事。」