Kompas i radar emocji. W końcu wiemy jak nasi pupile postrzegają zapachy

Dla człowieka zmysłem dominującym jest wzrok. Psy natomiast postrzegają świat przede wszystkim nosem. Ich system węchowy jest nawet 10 tysięcy razy bardziej czuły niż nasz. Podczas gdy człowiek ma około 6 milionów receptorów zapachowych, u psa jest ich ponad 100 milionów. Co więcej, część psiego mózgu odpowiedzialna za analizę zapachów jest aż 40 razy większa niż u ludzi.

Oprócz nosa psy dysponują dodatkowym narzędziem - narządem Jacobsona, zwanym też narządem lemieszowo-nosowym. Umieszczony w górnej części podniebienia, pozwala wykrywać feromony i substancje chemiczne, które są dla człowieka zupełnie niewyczuwalne. To dzięki niemu pies potrafi jednym wdechem wyczytać, z kim ma do czynienia, co ten ktoś jadł i w jakim jest nastroju. Potrafi także rozpoznać właściciela po zapachu spodni, a domowego rywala po drzewie w parku.

Psy nie tylko wykrywają zapachy, ale także zapamiętują je na długo i wiążą z emocjami. Kluczową rolę odgrywają tu trzy rejony mózgu: opuszka węchowa (odpowiedzialna za analizę zapachów), hipokamp (tworzenie wspomnień) i ciało migdałowate (emocje). Te same struktury występują u ludzi, ale u psów ich aktywność w kontekście zapachu jest znacznie bardziej intensywna.

Badania pokazują, że psy potrafią nie tylko odróżniać zapachy, ale i przypisywać im znaczenia. Zapach weterynarza wywołuje stres, ulubionej zabawki - radość. Pies pamięta, który pies był dominujący w parku rok temu, i bez problemu rozpozna go po zapachu. Te same struktury mózgowe, które u człowieka odpowiadają za smak i wspomnienia, u psa są bezpośrednio powiązane z systemem zapachowym.

Do niedawna badanie mózgu psa w kontekście zapachu było trudne. Metody takie jak fMRI (rezonans magnetyczny) wymagały, by pies przez dłuższy czas pozostawał nieruchomy - co jest trudne nawet dla najlepiej wyszkolonych czworonogów. W dodatku dane te często nie nadawały się do uogólnienia, bo różne rasy różnią się anatomicznie i pod względem zdolności węchowych.

Przełom nastąpił w 2025 roku. Naukowcy z Izraela i Wielkiej Brytanii opracowali tanią, bezinwazyjną i mobilną metodę badania aktywności mózgu psów - tzw. analizę wzorców plamkowych przy pomocy sztucznej inteligencji. W badaniu wzięły udział cztery psy różnych ras, którym na głowie zainstalowano zielony laser i kamerę o wysokiej rozdzielczości. Psy miały oczy zasłonięte opaską i były wystawione na cztery różne zapachy: marihuanę, alkohol, mentol i czosnek.

Laser o długości fali 532 nm penetrował sierść i czaszkę psa, a kamera rejestrowała mikroskopijne zmiany w odbitym świetle. Powstające interferencje - tzw. wzorce plamkowe - zawierały informacje o aktywności neuronów w trzech wybranych rejonach mózgu. AI analizowała dane, identyfikując charakterystyczne reakcje mózgu psa na każdy z zapachów.

Zastosowany algorytm XGBoost był trenowany na tysiącach klatek wideo, by nauczyć się rozpoznawać wzorce związane z konkretnymi bodźcami zapachowymi. Najlepsze wyniki uzyskano dla ciała migdałowatego - precyzja modelu przekraczała 85% dla zapachów marihuany i czosnku. To właśnie tam emocje i wspomnienia spotykają się z zapachem.

Wyniki pokazały, że psy reagują na zapachy emocjonalnie i indywidualnie. Najlepsze wyniki osiągnął pies mieszaniec rasy border collie i owczarka pirenejskiego, co sugeruje, że różnorodność genetyczna może sprzyjać lepszym zdolnościom węchowym. Co ciekawe, odległość od źródła zapachu również miała znaczenie - niektóre rejony mózgu lepiej reagowały, gdy zapach był oddalony o 1 metr, a nie tuż przy nosie.

W przypadku hipokampu wyniki były bardziej zróżnicowane - prawdopodobnie dlatego, że ten rejon odpowiada nie tyle za detekcję, co za zapamiętywanie zapachu. Opuszka węchowa, choć kluczowa w analizie chemicznej, nie różnicowała zapachów tak precyzyjnie jak ciało migdałowate.

Nowością w badaniu było wykazanie, że zapach u psa to nie tylko informacja chemiczna, ale także silnie emocjonalne przeżycie. To zgodne z wcześniejszymi badaniami, które sugerowały, że pies nie tylko wyczuwa zapach jedzenia czy narkotyku, ale także reaguje na niego emocjonalnie, przypisując mu „wartość”.

Może to mieć kluczowe znaczenie dla szkolenia psów detekcyjnych - emocjonalne nastawienie psa w momencie kontaktu z zapachem może wpływać na jego skuteczność. Psy uczone w stresie mogą „kojarzyć” zapach z lękiem, co może zaburzać ich działanie. Dlatego autorzy badania postulują, by psy trenowano wyłącznie w pozytywnym środowisku emocjonalnym.

Dalsze badania zmierzają do stworzenia kompaktowego urządzenia - „psiego tłumacza zapachów” działającego w czasie rzeczywistym. Miałby to być niewielki aparat montowany na głowie psa, wyposażony w kamerę, laser i chip analizujący wzorce plamkowe. Dzięki łączności Wi-Fi dane byłyby przesyłane do komputera, który w czasie rzeczywistym określałby, na jaki zapach pies właśnie reaguje i z jakim poziomem emocji.

Jeśli dołożyć do tego technologie rozpoznające wokalizacje (takie jak testowane już elektroniczne obroże tłumaczące szczekanie na „język ludzi”), to możliwa staje się prawdziwa komunikacja z psem. Oczywiście, technologia ta wymaga jeszcze lat badań i optymalizacji, ale pierwsze wyniki są bardzo obiecujące.

Psy potrafią wyczuwać lęk, adrenalinę i stan emocjonalny człowieka - a wszystko to dzięki cząsteczkom, które wydzielamy przez skórę w stresie. Potrafią też zlokalizować źródło zapachu dzięki niezależnie poruszanym nozdrzom, działając jak biologiczny sonar.

Jednym z niedocenianych elementów psiego nosa jest jego wilgotność - cząsteczki zapachowe lepiej przylegają do wilgotnej powierzchni, dlatego psy często oblizują nos, by przywrócić jego optymalne właściwości. To nie fanaberia, a narzędzie przetrwania i komunikacji.

Badacze planują rozszerzenie eksperymentu o większą liczbę psów, zapachów i ras, a także testy przy różnych stężeniach zapachu - także tych, które są niewyczuwalne dla człowieka. Ich celem jest nie tylko opracowanie przenośnego „psiego detektora”, ale też głębsze zrozumienie, jak pies łączy zapach ze wspomnieniem, emocją i zachowaniem.

To, co dla człowieka jest nieuchwytnym powiewem, dla psa może być złożonym komunikatem: „ten człowiek boi się psów”, „ta osoba ma w domu kota”, „ta kobieta nosiła perfumy, które pamiętam z dzieciństwa”. Dzięki AI i analizie wzorów plamkowych po raz pierwszy w historii możemy zacząć to rozumieć.