神经科技赋能犬类，“电子鼻”能否实时解码万千气味？

在探索嗅觉奥秘的征途中，狗类无疑是自然界中的佼佼者，它们凭借无与伦比的嗅觉天赋，在追踪、搜救等多个领域屡建奇功。然而，传统的训练方式限制了它们的潜力——每只狗往往只能针对一种气味化合物进行专项训练，这不仅缩小了它们的应用范围，还伴随着高昂的成本和漫长的周期。

面对这一挑战，佛罗里达州的一家初创企业Canaery提出了一种革命性的解决方案：将犬类与神经科技相结合，打造“鼻子-计算机接口”。Canaery的创始人加布里埃尔·拉维拉描绘了一个愿景：只需轻轻一按，即可瞬间获取气味样本的详细数据，无需冗长复杂的训练过程。

为了实现这一目标，Canaery与劳伦斯利弗莫尔国家实验室携手合作，共同研发了一种超薄的气味信息读取阵列。这个阵列的尺寸仅相当于一张美国邮票的四分之一，被巧妙地放置在动物的嗅球表面——大脑处理气味信息的关键区域。当动物嗅到气味时，嗅球中的神经元会产生电信号，阵列负责捕捉这些信号，并通过无线方式传输至计算机进行解码。

目前，该阵列已在大鼠身上成功测试，而针对狗的版本也即将面世。在一次演示中，科学家利用一根特殊的魔杖从四个含有不同气味剂的培养皿中捕获空气样本，并将这些气味分子通过管道送入装有“鼻子-计算机接口”的大鼠实验箱。短短几秒钟后，大鼠嗅到的气味信息就被实时发送至实验箱顶部的手机应用程序上，清晰显示出化合物的名称及其浓度。

在哺乳动物中，鼻子与大脑紧密协作以感知气味。气味分子进入鼻孔后，会与嗅觉感受器结合，产生独特的电信号。值得注意的是，狗的嗅觉感受器数量几乎是人类的两倍，这赋予了它们更加敏锐的嗅觉能力。这些信号随后被传递至嗅球进行处理，拉维拉形象地将其比作一个棋盘，当气味分子进入时，棋盘上的特定方格会以特定的模式“点亮”。

为了准确识别并关联这些气味模式，Canaery采用了先进的人工智能软件。在植入阵列后，科学家让动物接触各种气味，以此训练人工智能模型。这一过程极为高效，通常只需三次训练即可完成，每次训练会向动物展示同一气味的多个样本。随后，动物会再次接触这些气味，以验证模型的准确性。目前，植入大鼠的阵列包含128个电极，但研究人员正致力于开发拥有767个电极的新阵列，以期捕获更多信息，进一步提升在复杂环境中的性能。