Tác giả: Tô Thành Vũ
Bài viết được trích từ tài khoản chính thức của Viện Hàn lâm Khoa học (ID: kexuedayuan)
——
Tôi không cần phải giải thích về sức mạnh của chiếc mũi chó. Nhưng các nhà khoa học gần đây đã phát hiện ra rằng chó không chỉ có khứu giác nhạy bén mà còn có thể phát hiện nhiệt.
Khi nói đến máy dò nhiệt, loại máy nổi tiếng nhất là máy dò sự sống hồng ngoại nhiệt. Nó có thể phát hiện sự sống vì có thể phân biệt các mục tiêu khác nhau bằng cách cảm nhận sự khác biệt về nhiệt độ. Bất kỳ vật thể nào có nhiệt độ trên độ không tuyệt đối đều sẽ tạo ra bức xạ hồng ngoại và cơ thể con người là nguồn phát ra bức xạ hồng ngoại. Máy dò sự sống hồng ngoại sử dụng sự chênh lệch nhiệt độ giữa cơ thể con người và các vật thể khác để tách mục tiêu khỏi nền theo cách chụp ảnh.
Có nhiều loài động vật trong tự nhiên có thể phát hiện nhiệt độ, chẳng hạn như gián, bọ cánh cứng, dơi ma cà rồng và rắn hố... Rãnh rắn có hệ thống cảm biến độc đáo có thể phát hiện ánh sáng hồng ngoại, cho phép chúng tạo ra hình ảnh nhiệt của động vật ăn thịt hoặc con mồi.
Hố rắn Nguồn: Wikipedia
Một thành viên mới của gia đình phát hiện nhiệt: Chó
Các nhà sinh vật học từ Đại học Lund ở Thụy Điển đã tiến hành một thí nghiệm.
Các nhà nghiên cứu đã thiết kế một thiết bị chia thành hai ngăn kín, được quấn hoàn toàn bằng băng cách điện màu đen. Một trong các ngăn có nhiệt độ cao (cao hơn nhiệt độ phòng khoảng 11 độ và có thể phát ra bức xạ nhiệt nhỏ, tức là bức xạ hồng ngoại) và chứa thực phẩm, có thể đẩy mở bằng thanh trượt; ngăn còn lại có nhiệt độ gần bằng nhiệt độ phòng và cũng chứa thức ăn, nhưng không thể đẩy ra được.
Phía bên trái không có nhiệt độ và không thể mở được, trong khi phía bên phải có nhiệt độ và có thể mở được. Nguồn: Tài liệu 1
Ngoài sự chênh lệch nhiệt độ, thiết bị không phát ra bất kỳ âm thanh hay mùi nào. Do đó, chỉ có một yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phán đoán của chó: nhiệt độ.
Sau đó, các nhà nghiên cứu tìm ba chú chó cưng từ nhà của những người dân bình thường và sau một thời gian huấn luyện, họ khiến những chú chó liên hệ khoang ấm với thức ăn.
Dưới sự phát hiện của tia hồng ngoại, nhiệt độ của ngăn bên trái bằng với nhiệt độ phòng, trong khi nhiệt độ bên phải cao hơn nhiệt độ phòng và có một lượng bức xạ hồng ngoại nhất định. Sau đó, những chú chó golden retriever được yêu cầu đánh giá nhiệt độ của khoang từ một khoảng cách nhất định. Nguồn hình ảnh: Tài liệu 1
Bước tiếp theo là thử nghiệm chính thức. Các nhà nghiên cứu lấy thức ăn ra khỏi các ngăn và yêu cầu những con chuột chọn một trong hai ngăn cách nhau 1,6 mét. Con chó không thể quay lại và đưa ra lựa chọn mới vì có một rào cản ngăn cách chúng. Trong một thử nghiệm thực nghiệm mù đôi, cả ba con chó đều phát hiện thành công ngăn có nhiệt độ cao hơn.
Để chứng minh chính xác hơn rằng chó có thể phát hiện nhiệt và bộ phận phát hiện này chính là mũi của chó, các nhà khoa học đã tiến hành thêm các thí nghiệm khác. Các nhà khoa học đã tuyển dụng 13 con chó cưng, bao gồm năm con chó golden retriever, bốn con chó border collie, một con chó chăn cừu Úc, một con chó mào Trung Quốc và hai con chó lai. Đầu tiên, các nhà khoa học đặt một số vật thể trước mặt những chú chó (ở một khoảng cách nhất định), với sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vật thể giống như trong thí nghiệm trước đó, đồng thời quét não của chúng bằng máy quét cộng hưởng từ chức năng.
Kết quả cho thấy vỏ não cảm giác bên trái của chó, là khu vực chịu trách nhiệm truyền thông tin từ mũi, phản ứng mạnh hơn với các kích thích nhiệt ấm so với các kích thích nhiệt trung tính (nhiệt độ phòng). Khi một vật nóng hơn xuất hiện trước mặt con chó, một cụm 14 voxel (điểm ảnh 3D) xuất hiện ở bán cầu não trái của con chó, nhưng không có cụm nào như vậy ở bán cầu não phải của nó. Điều này có nghĩa là não cảm nhận được kích thích nhiệt độ và cảm nhận nó ở khoảng cách xa bằng mũi. Khi đặt những vật ở nhiệt độ phòng trước mặt chó, không hề có phản ứng nào xảy ra.
Có 14 voxel ở vỏ não liên kết cảm giác thân thể bên trái khi được kích thích bằng bức xạ nhiệt. Nguồn hình ảnh: Tài liệu 1
Qua hai thí nghiệm này, các nhà khoa học đã chứng minh rằng mũi chó có thể cảm nhận được nguồn nhiệt từ xa và vùng não bên trái của chúng sẽ được kích hoạt bởi bức xạ hồng ngoại.
Tại sao chó có thể phát hiện nhiệt độ?
Về lý do, các nhà nghiên cứu chỉ tiến hành một phân tích đơn giản. Bởi vì mũi của chó thường ẩm và lạnh, chỉ khoảng 22 độ, khiến mũi của chó đặc biệt nhạy cảm với nhiệt độ xung quanh.
Dưới sự quan sát bằng tia hồng ngoại, nhiệt độ ở mũi chó tương đối thấp, chỉ khoảng 22 độ. Nguồn: Tài liệu 1
Do đó, chó có thể sử dụng mũi như một thiết bị phát hiện nhiệt để giúp tìm mục tiêu cụ thể, chẳng hạn như con mồi để bắt. Tuy nhiên, cách mũi chó phát hiện và chuyển đổi tín hiệu hồng ngoại thành xung thần kinh vẫn chưa rõ ràng và cần được nghiên cứu thêm.
Bây giờ, "mũi chó" không chỉ có nghĩa là khứu giác nhạy bén mà còn có khả năng phát hiện nhiệt.
Tài liệu tham khảo:
Bálint, A., Andics, A., Gácsi, M., Gábor, A., Czeibert, K., Luce, CM, … Kröger, RHH (2020). Chó có thể cảm nhận được bức xạ nhiệt yếu. Báo cáo khoa học, 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). Cơ sở phân tử của khả năng phát hiện hồng ngoại của rắn. Thiên nhiên, 464(7291), 1006–1011. doi:10.1038/thiên nhiên08943
