PALVELUSKOIRAT 5/2001

Wolfgang Walberer, Stuttgartin Poliisikoirakoulu

Koiran hajuaisti ja nenätyöskentely

Wolfgang Walberer on toiminut kouluttajana Stuttgartin Poliisikoirakoulussa vuodesta 1993. Hän toimii myös itse koiranohjaajana, niin poliisin työssään kuin vapaaehtoisessa pelastuskoiratoiminnassakin.

Yleistä haistamisesta ja hajuista

Koirat käyttävät hajuaistiaan moniin eri tarkoituksiin, niin puhtaasti eloonjäämiseen kuin suvun jatkamiseen ja reviiri- tunnistukseenkin. Myös ihminen hyödyntää koirien hajuaistia useilla tavoilla, viimeisimpänä esimerkkinä voidaan mainita sairauksien tunnistukseen käytettävät koirat.

Koirat voidaan lajina määritellä hajuaistin kannalta makrosomaattisiksi eli "suurinenäisiksi". Koirat haistavat haju- ja käyttäen erilaisia hengitysmenetelmiä.

 Lepotilassa koira hengittää noin 15 kertaa minuutissa ja liikkuessaan 31 kertaa minuutissa.

 Normaalihengityksessä suurin osa sisäänhengitetystä ilmasta kulkee suorinta tietä keuhkoihin eivätkä hajumolekyylit kulje lainkaan hajuepiteeliin reseptorien kautta.

Nuuhkitushengityksessä koira hengittää 140-200 kertaa minuutissa ja sisäänhengitetystä ilmasta syntyy ilmapyörre. Tällöin ilma ja siinä olevat hajumolekyylit tunkeutuvat syvälle sieraimiin ja aiheuttavat optimaalisen hajuaistimuksen.

Myös ihminen alkaa automaattisesi nuuhkia halutessaan aistia jonkun hajun tarkemmin.

Metsästyskoirat käyttävät työskennellessään syvähengitystekniikkaa, jossa sisäänhengitys kestää noin 20 kertaa kauemmin kuin normaalihengityksessä. Tämäkin menetelmä takaa mahdollisimman suuren määrän hajumolekyylejä hajuepiteelin reseptoreille.

Koirat pystyvät haistamaan myös nk. jakobin elimen avulla.

Tämä elin sijaitsee nielussa ja on suorassa yhteydessä nenään ja suuhun. Sen toimintaa ei ole kuitenkaan tutkittu tieteellisesti.

Hajuaistimus perustuu aineen kaasumaiseen olomuotoon, jossain määrin myös savuun tai pölyyn. Nestemäisen
ja kiinteän aineen koira pystyy haistamaan vain, kun siitä riittävän suuri osa on kaasumaisessa olomuodossa. Mitä pienempi aineen molekyylipaino on, sitä nopeammin se höyrystyy, eli muuttuu haistettavaksi.

Hajumolekyylit ovat vain heikosti veteen liukenevia, joten esineessä olevaa hajua ei voida poistaa veteen upottamalIa.

 Hajumolekyylit ovat sen sijaan rasvaliukoisia, mitä hyödynnetään esim. hajuvesien valmistuksessa.

 Hajut leviävät ilmavirtausten mukana.

Kun tällainen ilmavirtaus törmää johonkin esteeseen, se jakaantuu osiin. Myös kylmyys, kuumuus, tuuli sekä maasto-olosuhteet vaikuttavat huomattavasti hajujen leviämiseen.

Nämä kaikki on huomioitava pelastustoimintaa suunniteltaessa.

Esimerkiksi lämmin keho haisee voimakkaammin kuin kylmä, lämmin keho kylmässä ympäristössä enemmän kuin lämmin keho kuumassa ympäristössä jne.

Jonkun kiinteän esteen takana olevasta uhrista syntyy voimakas hajukeskittymä esteen eteen.

Rinneolosuhteissa ylhäältä päin uhrin yli tuleva viileä ilma muodostaa hajukeskittymiä rinteessä oleviin painanteisiin. Kumpuilevassa maastossa aamuaurinko lämmittää ensin korkeat paikat keräten hajut niille, joten etsintä tulisi aloittaa aamulla ylängöiltä ja siirtyä laaksoihin iltapäivällä lämpötilan noustessa.

Hajuelimen anatominen rakenne

Koiran nenä jakaantuu seuraaviin osiin: nenäsieni, hengitysepiteeli ja hajuepiteeIi.

Hajuepiteeli sijaitsee syvällä nenän sisällä ja on voimakkaasti pigmentoitunut. Keskikokoisen koiran hajupinta on kooltaan noin 150 cm2 ja koostuu noin 220 miljoonasta hajusolusta (ihmisen haju- pinta on 5 cm2 koostuen noin 5-7 miljoonasta hajusolusta). Hajuhermot sijaitsevat hajuepiteelissä, jonka peitteenä on hajulimakalvo. Kukin hajusolu muodostuu useammasta hajuhiuskarvasta, joissa puolestaan sijaitsevat hajureseptorit.

Koiralla on noin 1000 erilaista hajureseptoria.

Tutkimusten mukaan eri rodut eivät tässä suhteessa poikkea toisistaan. Vertailun vuoksi voidaan mainita, että ihmisellä on kolme erilaista värireseptoria ja neljä eri makureseptoria.

Kun ajatellaan miten laajan joukon eri värejä ja makuja pystymme näiden avulla aistimaan, saamme jonkunlaisen käsityksen siitä, miten paljon erilaisia hajuja koira voi erottaa tuhannen hajureseptorin avulla.

Koiran hengittäessä sisään, hajumolekyylit kulkevat ensin hengitysepiteeliin (nenän etuosa), joka on hiuskarvojen ja limakalvon peitossa.

Täällä ilmavirta puhdistetaan, kostutetaan ja tasataan kehon lämpötilaan ennen molekyylien siirtymistä hajuepiteelille. Koiran hajulimakalvo on noin 0,12 mm paksu (ihmisellä puolet tästä).

 Hajumolekyylit liukenevat tällä limakaivolla, ja sitoutuvat limakalvon sisältämiin erityisiin hajuja sitoviin proteiineihin.

Sitten ne siirtyvät hajureseptoreille, joiden toimintaa ei vielä tarkoin tunneta.

Yksi esitetty vaihtoehto on, että proteiinit aiheuttavat impulssin, joka kulkeutuu hajuhermon kautta hajuaivoihin, missä haju määritetään ja tallennetaan. Hajuaivoista hajusignaali kulkee koiran aivojen ulkoreunalle, jolloin koira tunnistaa hajuaistimuksen ja kokemuksensa perusteella joko reagoi siihen tai ei. Tätä prosessia kutsutaan kognitiiviseksi informaation käsittelyksi.

Hajusignaali kulkee myös syvemmälle aivoihin osaan, joka hallitsee monia autonomisia fysiologisia prosesseja samoin kuin tunteita ja seksuaalisuutta.

Ihmisillä tehdyt kokeet ovat osoittaneet, että aivot reagoivat myös ennestään tuntemattomiin hajuihin.

Hajusolut elävät 30-60 päivää, minkä jälkeen ne kuolevat ja syntyy uusia soluja.

 Hajusolun reseptorityyppi määräytyy uusiutumisen aikana siten, että kunkin hajusolun hiuskarvoissa olevat reseptorit ovat kaikki samaa tyyppiä. A- tyypin reseptoreja sisältäneen hajusolun kuoleman jälkeen syntyvä uusi solu ei välttämättä siis sisälläkään A-tyypin jäljeltä.

Tämä harhautuminen puhdistaa sen nenän ja koira voi jälleen jatkaa jäljestämistätään tuntemattoman hajun, koira määrittää sen sitä eniten muistuttavan tutun hajun (päävärin) mukaan ja tallentaa sen muistiinsa samaan "sävyasteikkoon" reseptoreja vaan jotain muita.

Ainakin osittain reseptorityyppi määräytyy sen mukaan, mitä hajuja koira useimmiten tunnistaa. Kun koiraa siis koulutetaan järjestelmällisesti tunnistamaan esim. ihmisen hajua, sen ihmishajun tunnistavien reseptorien määrä lisääntyy jatkuvasti hajusolujen uusiutuessa ja koira pystyy tunnistaman yhä heikommat ihmishajut.

Tietty haju stimuloi useampia reseptoreja (esim. haju 1 stimuloi reseptorit A, B, e ja D, haju 2 vain reseptorit e, haju 3 reseptorit B, e jne.). Kun koiralla on 1000 erilaista reseptoria, eri yhdistelmien ja siis haistettavien hajujen määrä on lähes rajaton.

Toisaalta, jos joku hajusignaali on jatkuvasti "päällä", tapahtuu eräänlainen turtuminen.

 Ihminen voi todeta tämän astuessaan huoneeseen, jossa on runsaasti tupakan hajua. Haju tuntuu aluksi voimakkaalta, mutta jonkin ajan kuluttua hajuaisti turtuu niin, ettei tupakan- hajua enää havaita.

 Samalla tavoin esim. intensiivisesti jäljestävä koira voi turtua jäljen hajuun niin, että se harhautuu pois jäljeltä.

 Tämä harhautuminen puhdistaa sen nenän ja koira voi jälleen jatkaa jäljestämitä.

Koirien hajuaistista

Kaikkien koirien hajuaisti ei ole yhtä hyvä. Jalostuksella eri rotujen hajuaistia on pyritty muokkaamaan geneettisesti käyttötarkoitukseen sopivaksi.

Toisaalta Iyhytkuonoisilla roduilla on vähemmän hajusoluja kuin pitkäkuonoisilla roduilla. joitakin esimerkkejä ero rotujen hajupinnan suuruudesta:

pekingees i27 cm2
bulldog 42 cm2
bokseri 121 cm2
saksanpaimenkoira 150 cm2
ihminen 5 cm2

Albiinoyksilöiden hajuaistin on tutkimuksissa todettu olevan hyvin heikko, koska niiden hajuepiteeliltä puuttuu pig- mentti.

Esimerkkinä koiran hajuaistista voidaan mainita suola, joka ihmiselle on hajuton, mutta jonka koira pystyy aisti- maan 1: I 0 000 laimennettuna.



Yksi koiran hajuaistin hämmästyttävimmistä piirteistä on sen kyky erottaa eri hajut toisistaan. Sitä voidaan verrata ihmisen värien erottelukykyyn. Koira voi erottaa toisistaan heikoimmatkin "sävyerot" hajuissa.

 Kohdatessaan ennestään tuntemattoman hajun, koira määrittä sen sitä eniten muistuttavan tutun hajun (päävärin) mukaan ja tallentaa sen muistiinsa  samaan " sävyasteikkoon"

Koirat ja muut eläimet voivat erottaa heikotkin hajut, vaikka ne olisi peitetty muilla, voimakkaammilla hajuilla. Vain jotkin kemikaalit, kuten ammoniakki, voivat häiritä tätä erottelukykyä.

Hollannissa tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että hajun esiintyessä suurina määrinä, se haisee erilaiselta kuin pienenä määränä. Tämä ilmiö on ihmisille tuttu musiikista: kovaääninen korkea e kuulostaa erilaiselta kuin hiljai- nen korkea C.

Hajumäärien erot aiheuttavat laadullisesti erilaisia prosesseja aivoissa. Pienempi hajumäärä ei siis aiheuta heikompaa reaktiota kuin suuri hajumäärä, vaan kokonaan toisenlaisen reaktion.

Jo vuonna 1938 poliisikoirilla tehdyissä kokeissa todettiin, etteivät koirat heti tunnistaneet ohjaajaansa alastomana, kun tyypillinen vaatetuksen haju puuttui.

 Tästä pääteltiin, että koirat yhdistivät ohjaajaansa näiden kokonaishajun ja kun yksi hajukomponentti eli vaatteet poistettiin, koiralle syntyi vaikeuksia tunnistaa ohjaajansa.

Vuonna 1971 Rein ja Schneider osoittivat, että koira voi haistaa kaksi erillistä hajua samanaikaisesti, hengittämällä sieraimillaan erikseen.




Pelastuskoirien avainhajut

Ihmisen kokonaishaju muodostuu erilaisista nestemäisistä rasvahapoista, kuten muurahais-, voi-, valeriaana-, karpooni- ja kapriinihapoista ja jalkahien osa- tekijöistä. Lisäksi mukana ovat hormoonitoiminnan sivutuotteet ja bakteeri- pohjaiset hajut ja lukemattomat muut hajukomponentit.

Hajukomponenttien suuri määrä, niiden pitoisuusvaihtelut ja rajaton yhdistelmien mahdollisuus antavat jokaiselle ihmiselle oman ominashajunsa, joka on yhtä ainutlaatuinen kuin sormenjälki. Koira voikin erottaa jopa identtiset kaksoset toisistaan hajun perusteella.

Pelastuskoiralle täytyykin saada luotua ihmishajusta sinänsä ilmaisuun johtava avainhaju, ihmisten yksilöllisistä haju- eroista riippumatta.

Ihmisen vaatetuksessa olevat vieras- hajut voivat kuitenkin aiheuttaa koirille tunnistusvirheitä.

Tällaisia ovat esimerkiksi toisen koiran haju, ruuan haju, ilmaisurullan haju jne. Koska koira toimii saamansa kokonaishajun perusteella, on harjoituksissa varottava käyttämästä jotain sellaista, aina samaa hajukomponenttia, jota todellisessa etsintätilanteessa ei uhriin liity.

 Jos harjoitusmaalimiehellä on aina mukanaan esim. makupaloja tai motivointileluja, voi koira ehdoIlistua tähän hajukomponenttiin niin, ettei se tosi tilanteessa ilmaise uhria, jonka kokonaishajusta ko. komponentti puuttuu.

Koirien työskentelyvirheitä harjoituksissa ja todellisessa etsintätilanteessa arvioitaessa on tärkeää tunnistaa virheen aiheuttajat, jotta ne voidaan tulevaisuudessa välttää.

Mahdollisia virheen aiheuttajia voivat olla:
- ulkoiset tekijät voivat laskea koiran toimintakykyä, esim. kylmyys, kuumuus, voimakas tuuli, melu jne.
- hajun leviäminen voi tehdä koiran työskentelyn lähes mahdottomaksi
- voimakkaat sivuhajut voivat vaikeuttaa hajun seuraamista kohteeseen, esim. kaatopaikoilla
- rauniotyöskentelyssä voi runsas ihmishajujen läsnäolo (uteliaat turistit) aiheuttaa koiran hajuaistin turtumista
- poikkeuksellisen voimakas hajulähde (useita samaan kohtaan hautautuneita uhreja) samoin kuin erityisen heikko hajulähde ei välttämättä toimi koiralle avainhajuna
- koiran sisäiset tekijät, esim. hajusolujen uusiutumisvaihe sekä fyysiset sairaudet, kuten nuha, voivat laskea koi- ran toimintakykyä
- koiran autonomiseen järjestelmään vaikuttavat hajut, esim. juoksuiset nartut, voivat laskea koiran toimintakykyä

 Säännöllisellä harjoittelulla on mahdollista lisätä koiran ihmishajuun reagoivien hajureseptorien määrää ja näin nostaa koiran toimintakykyä. Samoin huolehtiminen siitä, että koiran avainhajuna toimii ihmishaju yleensä ilman mitään erikoiskomponenttia (makupalat ym.) pienentää virhemahdollisuutta.

Yhteenveto
Hajuaistiin liittyy edelleenkin paljon tuntemattomia tekijöitä.

 Koirien koulutuksessa tulee jatkuvasti esiin tilanteita, joissa ihmisen on mahdoton tietää, mistä esim. koiran työskentelyongelmat johtuvat (vrt. SM-kisojen esine-etsintä).

 On kuitenkin tärkeää pyrkiä hyödyntämään koulutuksessa sitä tietoa, mitä hajuaistista jo on olemassa.

 Kuten esityksestä käy ilmi, säännöllinen harjoittelu paitsi lisää koiran kokemusta ja motivaatiota, myös parantaa aivan konkreettisesti sen hajuaistia (reseptorien määrä lisääntyy). Ihanteellisissa olosuhteissa normaalipiilossa oleva maalimies tai parin tunnin ikäinen jälki ei tuota millekään koiralle vaikeuksia.

Mutta mitä vaikeammat olosuhteet ovat, mitä heikompaan hajuun koiran tulisi reagoida, sitä suurempi merkitys ao. hajun reseptorien määrällä on.

Toisaalta jos esim. haku koira harjoituksissa toimii hyvin, mutta epäonnistuu usein kisoissa, on syytä miettiä, onko koira mieltänyt etsinnän avainhajuksi jonkin muun, kuin itse ihmishajun (makupalat, lelut).

Tai jos koira jäljestyksessä nostaa kuononsa hetkeksi ylös ja "haistelee tuulta", se ehkä yrittää puhdistaa jäljen hajuun turtuneen nenänsä, eikä sitä siis tule rangaista siitä.

Lienee myös syytä unohtaa nämä "kunnolla koulutettu uros ei reagoi edes juoksunarttuun" -puheet: koira ei pysty hallitsemaan autonomisen järjestelmänsä toimintaa sen enempää kuin ihminen pystyy estämään polveaan heilahtamasta lääkärin kokeillessa reaktioita.