《嗅聞高手》:狗的鼻子可能聞出癌症嗎?

《嗅聞高手》:狗的鼻子可能聞出癌症嗎?
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我們想讓你知道的是

「或許惡性腫瘤(例如黑色素瘤)有突變的蛋白質合成物,會散發出獨特的氣味」──一種具有代表性的氣味──「雖人類無法察覺,但狗卻能輕易發現。」

文:亞歷山德拉.霍洛維茨

我慢慢從夢鄉醒來時,發現芬尼根在我眼前。牠鼻子離我的嘴僅有幾毫米,正在嗅聞。我睜開眼睛,牠察覺我竟然和那不知是什麼的氣味相連時,看起來很訝異。我心想,得打個電話給醫生。

1980年代晚期,英國有隻邊境牧羊與杜賓的混種犬注意到一件事──主人的左大腿。這位44歲的狗主人也發現,狗對她突然在左大腿冒出的痣很注意。那隻狗會花好幾分鐘的時間用鼻子檢查那顆痣,甚至透過褲子嗅聞。若她在天熱時穿短褲,狗會開始啃那顆痣,像要把它咬掉。

幾年後,一隻名叫帕克的拉布拉多犬,格外注意到主人的左大腿。帕克老是在狗主人左大腿上長的濕疹上磨蹭,這66歲的男性狗主人總是把狗從褲子推開。

美國有隻小臘腸犬對主人的左腋下開始特別有興趣。這位44歲的婦女相當健康,有時和狗坐在電視前的沙發時,就任由狗嗅聞。有天,她趁狗不在時自己觸摸這塊區域,赫然發現有個腫塊。

在上述例子中,引起狗注意的都是惡性腫瘤。第一個案例是發現黑色素瘤──切除可能救了婦女一命。這名男子的濕疹其實是癌瘤(carcinoma)。第三個例子的凸塊經過切片,發現是乳癌。在乳房切除術後,婦女的臘腸犬依然很注意她的腋下。這名婦女接受放療與化療,但1年後仍因癌病逝。

第一項案例是在醫學期刊《刺胳針》(The Lancet)刊載,作者指出:「或許惡性腫瘤(例如黑色素瘤)有突變的蛋白質合成物,會散發出獨特的氣味」──一種具有代表性的氣味──「雖人類無法察覺,但狗卻能輕易發現。」這項案例是在1989年發生,在這之前,狗能偵測(其實是診斷)癌症的想法只能貽笑大方。這些狗雖然都和醫學訓練扯不上邊,卻憑著自己與生俱來的天性,對主人的生命有所貢獻,有時甚至延長了狗主人的生命。

要證明偵查犬能以鼻子偵測到搜獵目標,最好的例子莫過於能偵測到最鬼鬼祟祟的惡霸──癌細胞。這些研究報告的作者在描述案例時,皆保守稱之為「只是軼聞」。不過這些故事頗能引發話題。不僅如此,標準的癌症檢查非常昂貴、冗長,有時頗為痛苦。若有希望能以狗來掃描,取代看醫生、做活組織檢查與電腦斷層掃描,實在令人心動。這些軼聞衍生出一小批研究產業,專門探究狗到底注意到了什麼,以及狗能不能透過訓練來發現癌症。癌細胞的生長必然會產生揮發性的化合物,而這些化合物會湧入血液、尿液或呼吸中。讓狗搖搖擺擺進入醫療領域,除了「奇怪」之外,實在沒有其他理由認定狗無法成為診斷專家。

在賓州大學的工作犬訓練中心,另一個訓練者強納森.波爾(Jonathan Ball)正在「研究癌症」。換言之,他讓狗進行測試,這項測試要訓練狗能習慣癌細胞的氣味,進而聞到這種氣味時示警。

通往訓練室的大門打開,波爾讓我進來。他髮型看似小男孩,身穿牛仔褲,腰間掛著一包狗點心。房間裡最顯眼的是特殊設計的訓練「輪盤」:在房間的一側擺著類似圓桌的輪盤,輪盤分成12等份,每1份末端懸掛著小金屬盒,裡頭裝著和餐廳小鹽罐差不多大的玻璃瓶,金屬盒子可隱藏視覺線索,也避免過分熱情的狗來舔,但這金屬盒子上有條狀開口,可讓氣味散出。其中3個瓶子裡,是微量的捐贈標本。目標瓶子裡,有50微升(0.05毫升)的血漿,那是從一群有惡性卵巢癌的病患中採集的樣本,另外2小瓶是用來對照的,裡面有同樣多的良性瘤病人血漿,或是正常血漿。剩下9個瓶子則是空的。

我瞥看瓶子,看起來似乎都是空的,50微升的量根本看不出來。我也只聞到隔壁廚房的披薩味、用來清潔輪盤的異丙醇刺鼻味;我還聞到自己手上的肥皂味,但就是沒有聞到血漿味。一隻修長精瘦的黃色拉布拉多芙絲特(Ffoster),優雅踏著步伐,和領犬員走過廚房。從狗籠到廚房的途中,牠特別仔細聞廚餘桶。牠很快巡了房間:一座櫃子、2個不起眼的人坐在牆邊。波爾來到牠身邊,芙絲特的注意力馬上到他身上。他給了芙絲特點心,說「專心!」,直到芙絲特看他的臉。芙絲特似乎凝視他的雙眼,視線甚至進入他頭顱3吋。芙絲特的棕色眼睛有點鬥雞眼,似乎在歪著頭沉思。「去找!」波爾一聲令下,狗就乖乖去輪盤附近。

芙絲特的下顎以不到1秒的時間,平順撫過盒子。牠沒有停下腳步,就直接到下一個盒子前面分析,如此重複,直到在其中一個前面暫停。牠看著波爾,而波爾只盯著輪盤的中央。波爾瞇起眼睛,渾身動也不動。他是「盲」的,意思是不知道惡性腫瘤樣本位於輪盤的哪個位置──只有背對著他,位於房間的另一人知道。不過這人也要小心,以免洩漏任何線索給狗。過去曾有匹名叫「聰明漢斯」(Clever Hans)的馬據說會算數,但實際上只是很善於解讀訓練者無意間透露出的肢體語言。有聰明漢斯的前車之鑑,日後任何訓練或研究動物的人就格外注意自己是不是給了動物「線索」。各種實驗都要確認他們是「盲的」,也就是不知道狗「應該」要去頂哪個杯子,或者「應該」去懇求哪個人,才能得到獎賞。同樣地,在訓練時,我們希望狗注意訓犬者給的指示線索(通常是一個字或手勢),而不是某個不小心發出的聲音或動作。相對地,許多寵物狗非常聰明,會注意到主人無意間透露出的線索,因此能很神奇地發現何時該吃飯、散步、睡覺、看醫生、刷毛,或洗澡:牠們會去解讀狗主人,而狗主人也樂於被解讀。

芙絲特無法從波爾得到任何線索,於是繼續以輕快的速度,在輪盤周圍打轉。牠小心繞了2回,但是沒有示警。之後牠特別用力嗅聞,先是急促地呼氣,之後長呼一口氣,然後坐下來。這是牠在示警。知道答案的訓犬員認可芙絲特的選擇,於是波爾改變雕像般的姿態,獎賞芙絲特。

波爾讓芙絲特到外頭去,讓牠趕快吃點午餐。「切記,不能在午餐時間做癌症的練習,」他說。他想到芙絲特的回應稍有延遲,是因為牠中午吃不多,途中經過廚房時又有4盒披薩,因而不專心。

「過來,女孩,」訓犬員把牠牽回時說。要再一次繞行輪盤。芙絲特的訓練是種「塑造」(shaping)練習,也就是慢慢鼓勵牠作出理想中的行為。要塑造,首先從鼓勵狗做出那行為的所有小部分開始。例如要教狗滑水,並不是把牠帶到海邊,看其他狗滑水,或是忽然把狗拖到水裡。你應該先以最小的步驟開始:到海邊讓狗登上滑板。只要狗接近滑板,就給予獎賞。一旦狗能持續接近滑板,就延後獎賞,直到狗踏上滑板。等狗能樂於踏上滑板,就要求牠(藉由延後獎賞,直到狗能做出行為)以2腳或4腳踏上滑板。不久就可以教狗站上滑板,並在滑板上保持站立,甚至不用明確要求狗,狗也不需要知道自己在做什麼。之後的步驟,則是「水」的部分悄悄加入。等到狗會滑水,這個行為就被「塑造」出來了。

在這裡,芙絲特和其他狗也會日積月累,歷經「塑造」的過程。不過這裡不是訓練滑水,只是要求狗注意某種特定氣味,進而找出特定氣味,並坐在旁邊。波爾和其他工作犬中心的訓犬者,起初是給狗聞帶病的血漿樣本(由許多病人結合而成)。如果狗嗅聞了,就會得到響片與小點心的獎賞──嗅聞、喀、嗅聞、喀。後來,帶病血漿就會被放到健康者血漿旁。這時候,遊戲要嗅聞帶病的樣本,而非健康樣本。嗅聞、獎賞。如果狗嗅聞另一個樣本,就沒有獎賞。他們就這樣做了好幾百次,但每一次練習時間都很短暫,以免狗覺得疲憊、洩氣或無聊。一旦狗在輪盤邊找到樣本時,仍會繼續訓練:每2天訓練1次,每次在輪盤找個10回。

最後,像芙絲特與麥克班(McBaine,一隻黑白色的史賓格犬,有這品種獨特的渴望眼神)的狗會非常熟稔。如果牠們沒找到樣本,訓練者會知道並不是狗找不到,而是其他原因妨礙:狗兒飢腸轆轆,或開始覺得冷。

等芙絲特離開,麥克班就和訓犬者狄安潔羅進來。在每隻狗輪流進來的空檔,房間會擦掉塵埃,用異丙醇酒精來噴垃圾桶和金屬盒子。「這是哪裡?」狄安潔羅進來時對麥克班說。麥克班嗅聞了房間內不屬於輪盤的部分:從廚房門到通往外面的門之間的地板、訪客的座椅,也漫不經心地聞了一名訪客。「嗨,狗兒,」她說,引起牠的注意,「要到處聞聞嗎?嗨,小傻瓜。」

等狗兒習慣之後,狄安潔羅就站到隔屏後面──聰明的狄安潔羅──並說「去找!」麥克班就去找。麥克班小跑步來到輪盤旁,步伐從容,幾乎把鼻子湊到每個金屬盒,在盒子上留下濕痕跡。牠的臉上有長長的睫毛,毛茸茸的耳朵往下垂。我忍不住猜想,牠是否要在這些小瓶子裡找隻小松雞。在第一次嘗試時,牠坐在「分心物」旁邊示警──那是正常血漿,所以得不到獎賞。小瓶子清空、重裝,讓牠再練習。第二次的情況仍舊一樣。最後在第三次,牠終於表現出水準,輕鬆找到樣本,並從狄安潔羅得到牠喜歡的回應與小點心當獎賞。

後來,我透過Skype觀察耳朵長長的帥氣德國牧羊犬「海嘯」訓練過程──大家都叫牠「小海」。訓犬員說,牠「很有反應」,這是指牠不喜歡周圍有不熟悉的人或犬,因此我從另一個房間觀看。即使在小小的電腦螢幕上,也可以看出小海很可畏。牠像馬戲團的馬繞著場那樣,在輪盤周圍巡,似乎不太有興趣。牠舌頭懶懶地伸出。但牠倏然轉身,好像要對付輪盤,旋即找到樣本。狄安潔羅扔給牠一個綁在繩子上的球,於是牠昂首闊步地啣著球。之後牠又繞著輪盤9次,幾乎不動聲色就找到樣本。

工作犬訓練中心的規定是,狗需要達到83%的精準度,才能晉級下一個階段──換言之,就是在12次的嘗試中,有10次能成功忽略非癌症樣本。這種表現的統計水準遠遠高於隨機猜測(猜中率僅12分之1)。的確,在接下來幾個月,狗兒能找到正確的樣本(敏感度)、且不對不正確樣本(特異性)示警的機率,超過85%。不過⋯⋯為什麼狗無法完美達成呢?

這是難解之謎。狗狗面對的第一份血漿是許多病人集結而成的,以這種樣本訓練狗,可能導致狗較不容易泛化到單一樣本。也可能狗挑出了樣本中的部分特色,卻沒有掌握全部。

說不定是這項遊戲無法每次都引起狗的興趣。以人類而言,就算是早已經精通的技能與任務,也鮮少達成百分中百的成功率,因此走路時會絆倒、說話時會舌頭打結、用字顛倒,或者每年都要查閱日光節約時間何時開始⋯⋯這類狀況總是屢屢出現。我們會分心、狀況不好、想睡覺;工作犬也是。這些狗只是和人一樣。

其他許多研究團體也測試過狗的癌症偵測能力。雖然這些訓練不像賓州工作犬中心的那麼周到,但結果仍相當亮眼。

這類主題的研究多顯示,狗能透過許多方式與基礎,成為卓越的癌症偵測者。癌症的種類繁多,並非只有一種,會發生在肺部與其他內臟、皮膚、血液;研究者通常會從源頭採樣。

不出所料,狗對於裝了少量尿液、給牠們嗅聞的杯子很有興趣。或許令更多人驚訝的是,有6隻混種狗能分辨出膀胱癌病人的尿液與健康的尿液,機率之高,絕非偶然。尿液中有體內代謝過程的最終廢物,而疾病會對這過程產生不同影響。前列腺癌也可能在尿液中留下痕跡;在其中一項研究,比利時瑪連萊犬(Belgian Malinois)靠著尿液,正確判斷91%的疾病。2隻原本為偵爆犬的退役狼犬經過6個月的訓練,改嗅聞數百位病人與健康志願者的杯中尿。在訓練結束時,牠們近乎完美地辨識出癌症病人的樣本。

研究繼續以活體切片樣本甚至人來考驗狗:另外2隻狗從30個人類志願者上的繃帶,穩穩找出黑色素瘤。或許這種研究最好的媒介,是呼出的空氣。曾榮獲諾貝爾化學獎與和平獎的萊納斯.鮑林(Linus Pauling)有件較鮮為人知的成就:1971年,他發現一般人呼出的空氣中,有好幾百種揮發性有機化合物。對研究者而言,「口臭」(甚至是「呼吸」)絕非單純的現象。呼吸的構成物代表2件事:空氣中的什麼東西被吸進,以及在呼出之前,體內發生的代謝過程所留下的氣體印記。如今大家明白,原來每個人的呼氣似乎不一樣,能反映出每個人與其內臟情況。研究者利用膠帶來捕捉人呼出的氣體,發現了數千種化合物;每個人大約有20多種相同的化合物,但有另外200種則是你所獨有的。

呼吸也含有關於呼吸器官的疾病訊息──肺臟。為了採集呼吸樣本,研究者請受試者對試管呼氣幾次,而試管中已塞了些聚丙烯「羊毛」。就像煙會黏在衣服上、氯會附著在頭髮上,呼吸中的揮發性化合物也會黏在羊毛上。之後試管會蓋起來,放到夾鏈袋中。經過幾個星期的響片訓練之後,研究中5隻小狗(訓練為導盲犬的拉布拉多與葡萄牙水犬),三兩下就找出肺癌病患的樣本。

相關書摘 ►《嗅聞高手》:狗狗怎麼「知道」主人快要回來了?

書籍介紹

《嗅聞高手:跟著狗嗅世界,打破人類對氣味的理解限制》,幸福文化出版
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作者:亞歷山德拉.霍洛維茨
譯者:呂奕欣

狗對世界的認識,絕大多數都是透過鼻子嗅聞而來,嗅覺提供的訊息,豐富的超乎想像,因此,狗擁有嗅覺這種被人類忽略的感官資源,著實能成為重要的資訊提供者。

亞莉珊卓・霍洛維茲(Alexandra Horowitz)的《狗兒的內在世界》(Inside of a Dog),是雄踞《紐約時報》暢銷書榜的作品。在這本新作《嗅聞高手》(Being a Dog),霍洛維茲深度探索狗的所知所聞,在狗的帶領之下,鑽研神奇的狗鼻子,進而探討平凡的我們能如何改善有待開發的嗅覺。如此一來,這人狗共存的世界將呈現出新風貌。

霍洛維茲是首屈一指的狗認知能力科學家,在本書中,她持續解開「狗鼻視野」之謎,盼能更完整了解人類最可愛的夥伴。她讓狗鼻帶領我們前進,在探索狗鼻的能力之餘,也讓我們一窺狗運用鼻子的方式多麼奇妙。

(幸福B)嗅聞高手-立體書封300
Photo Credit:幸福文化

責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航

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