松鼠作為生物探測(cè)器的可行性研究綜述

孫 寧 劉慧穎 徐 澍 李 彪 彭 萍 胡庭溪 尹 勁 楊志東 潘彩霞 徐 楊 黃 和 趙建文 張大軍 水映懿 桂濱鴻 王禹喬 朱啟文*

(1.中國(guó)刑事警察學(xué)院，沈陽(yáng)，110034；2.遼寧省行為認(rèn)知重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，沈陽(yáng)醫(yī)學(xué)院，沈陽(yáng)，110034；3.重慶市合川區(qū)公安局，重慶，404100；4.大連外國(guó)語(yǔ)大學(xué)，大連，116000)

近年來(lái)，化學(xué)分析儀器和檢測(cè)方法發(fā)展很快，檢測(cè)限越來(lái)越低，速度越來(lái)越快，設(shè)備的可移動(dòng)性越來(lái)越好。雖然技術(shù)取得了很大的改進(jìn)，但是生物探測(cè)在安保、排爆、緝毒、搜救、污染物探測(cè)等方面的作用仍然不可替代。因?yàn)樯锾綔y(cè)不但能夠直接在現(xiàn)場(chǎng)靈敏地探測(cè)到氣味，而且還會(huì)自動(dòng)跟隨氣味羽流到達(dá)其來(lái)源地，這種對(duì)氣味定位的選擇性、敏感性和現(xiàn)場(chǎng)通用性，是目前任何一種儀器都無(wú)法媲美的[1]。

1 首選生物探測(cè)器——犬的應(yīng)用現(xiàn)狀

生物探測(cè)器(Biodetector)，是指利用生物嗅覺(jué)系統(tǒng)來(lái)識(shí)別、定位和檢測(cè)氣味的特殊工具。生物探測(cè)器中一直廣泛使用的是犬(Canisfamiliaris)，至今犬依然在刑事偵查、危險(xiǎn)品搜索方面占有主導(dǎo)地位[2-3]，被公認(rèn)為揮發(fā)性氣味現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)[4]。但是在實(shí)踐中，犬仍存在一定的局限性，犬不適合特定的檢測(cè)情況，如：車廂機(jī)艙的行李架、貨架、屋頂、高處建筑、集裝箱和懸崖等高處空間，高度在1 m以上的地點(diǎn)及物品超出了警犬能搜索到的高度極限；地震廢墟、倒塌建筑掩埋物、下水道、空調(diào)管道系統(tǒng)和車底等，警犬體型受限無(wú)法觸及的狹小空間。另外，犬是最早被馴化的物種，犬與人建立了親密關(guān)系。犬會(huì)強(qiáng)烈依賴人類的行為[5]。犬在沒(méi)有人類參與的情況下，對(duì)于獨(dú)立的問(wèn)題任務(wù)，犬的平均成功率僅為5%，犬會(huì)過(guò)早地放棄任務(wù)，可能是由于對(duì)人類過(guò)于依賴[6]。犬對(duì)人的表情[7]、手勢(shì)[8]、注意力[9]等敏感。當(dāng)變換主人時(shí)會(huì)影響犬的檢測(cè)及行為，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不一致[10]，同時(shí)犬會(huì)分散注意力，準(zhǔn)確性可能降低[11]。犬高度社交反應(yīng)可能反過(guò)來(lái)會(huì)干擾獨(dú)立的問(wèn)題解決能力[6]。在高溫環(huán)境中犬也極易中暑、嗅覺(jué)效率降低[12]。鑒于犬作為生物探測(cè)器的局限之處和單一性，能否發(fā)掘新型生物探測(cè)器作為犬的補(bǔ)充動(dòng)物甚至替代動(dòng)物，值得深入探究。

2 其他生物探測(cè)器的研究現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)潛在的其他動(dòng)物也做了研究，包括紅足側(cè)溝繭蜂(Microplitiscroceipes)、蜜蜂(Apismellifera)、飛蛾、大鼠(Cricetomysgambianus)和小鼠，這些動(dòng)物也已經(jīng)在開(kāi)展氣味檢測(cè)任務(wù)訓(xùn)練，各有利弊[13-15]。

昆蟲有良好的嗅覺(jué)能力。昆蟲的觸角比最好的人工傳感器和嗅探犬更敏感，是動(dòng)物界中最敏感、最有選擇性的化學(xué)感應(yīng)器之一。昆蟲可以在幾毫秒內(nèi)感知到每立方米空氣中皮克級(jí)別的特定揮發(fā)性有機(jī)化合物，這遠(yuǎn)低于當(dāng)前分析設(shè)備的檢測(cè)閾值。盡管理論上昆蟲有執(zhí)行氣味檢測(cè)任務(wù)的嗅覺(jué)能力，而且體格較小、靈活、攜帶方便且繁殖便宜，但它們的壽命比嚙齒動(dòng)物(Rodentia)短，身體較弱小，并且需要更精細(xì)的獎(jiǎng)勵(lì)控制設(shè)置，以及需要嚴(yán)苛的環(huán)境條件，比如蜜蜂怕黑、怕低溫(<4.5℃)，不能在夜里或寒冷的天氣里使用。還有一個(gè)缺點(diǎn)就是它們感測(cè)特定化學(xué)物質(zhì)的能力取決于物種，如馬達(dá)加斯加蟑螂(Gromphadorhinaportentosa)觸角只對(duì)苯丙胺和咖啡因起反應(yīng)，歐洲葡萄蛾(Lobesiabotrana)可用于檢測(cè)大麻，西方蜜蜂(Apismellifera)觸角可以特異性檢測(cè)少量的海洛因和可卡因[15]。這反映了昆蟲觸角中嗅覺(jué)神經(jīng)元表面上特定的氣味結(jié)合蛋白(OBPs)和相應(yīng)氣味受體結(jié)合的特異性。因此，基于昆蟲的開(kāi)發(fā)取決于識(shí)別對(duì)違禁品釋放的揮發(fā)性物質(zhì)具有特異性和敏感性的昆蟲物種。

近幾年，人們對(duì)嚙齒動(dòng)物產(chǎn)生了興趣。嚙齒類動(dòng)物有較好的嗅覺(jué)能力，例如，在實(shí)驗(yàn)室中的大鼠，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練能夠搜索毒品氣味，并訓(xùn)練其以后肢站立方式示警[16]；坦桑尼亞的非營(yíng)利組織APOPO，訓(xùn)練非洲巨鼠(Cricetomysgambianus)探測(cè)地下地雷[14]和結(jié)核病[17-18]以拯救生命。嚙齒動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)在于身體尺寸和重量較小、訓(xùn)練時(shí)間快速、成本低及繁殖率高，并且不依賴于主人。目前開(kāi)發(fā)仍處于實(shí)驗(yàn)室或原型階段，在實(shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用研究尚未開(kāi)展。

3 作為新型生物探測(cè)器——松鼠需要具備的性能要求評(píng)估

松鼠(Sciurusvulgaris)，也是嚙齒動(dòng)物，屬于哺乳綱(Mammalia)，嚙齒目，松鼠科(Sciuridae)，松鼠屬，具有特有的生物學(xué)特性。迄今為止沒(méi)有研究證明松鼠生物探測(cè)的潛在能力。

松鼠作為生物探測(cè)器是否具有開(kāi)發(fā)價(jià)值，犬的性能篩選標(biāo)準(zhǔn)為松鼠潛在能力的預(yù)測(cè)提供了一種有用的參考方法。作為一直廣泛使用的生物探測(cè)器，犬能夠執(zhí)行探測(cè)任務(wù)，所需性能通常包括嗅覺(jué)敏感性、學(xué)習(xí)認(rèn)知能力(如靈活性、持久性、短期記憶能力等)、社會(huì)性、可訓(xùn)練性等方面。

3.1 嗅覺(jué)敏感性

靈敏的嗅覺(jué)是進(jìn)行氣味類搜索作業(yè)必備的條件，決定著對(duì)氣味的感受和辨別能力，也決定能否成功識(shí)別違禁品。嚙齒動(dòng)物有良好的嗅覺(jué)能力，松鼠也是嚙齒動(dòng)物，目前還沒(méi)有行為測(cè)試可以系統(tǒng)地評(píng)估松鼠的氣味探測(cè)能力，但有研究表明松鼠嗅覺(jué)敏銳的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[19]。松鼠的鼻腔結(jié)構(gòu)比較特殊，松鼠鼻腔中的鼻甲呈復(fù)雜分支型或折疊鼻甲，復(fù)雜的分支意味著增加了呼吸表面積，而小鼠、大鼠、倉(cāng)鼠鼻甲是渦旋形的；松鼠鼻腔嗅覺(jué)上皮細(xì)胞覆蓋面積很廣，高達(dá)50%—63%，而土狼(Canislatrans)為29%—40%，山貓(Lynxrufus)為16%—30%。一般體重大于1 kg的哺乳動(dòng)物，嗅覺(jué)上皮細(xì)胞占鼻腔面積的比例不到30%。松鼠鼻腔內(nèi)有鼻甲骨和上頜鼻甲骨的復(fù)雜分支，意味著呼吸表面積的增加和更有效的熱量和水分的調(diào)節(jié)機(jī)能，這在其他小型嚙齒動(dòng)物中是沒(méi)有觀察到的。

另外一種證明松鼠嗅覺(jué)靈敏的證據(jù)，就在于松鼠能夠重取貯藏物以及盜取其他松鼠的貯藏物。一直以來(lái)，松鼠重取貯藏物是空間記憶機(jī)制還是嗅覺(jué)機(jī)制存有爭(zhēng)議，到目前為止，研究者們大都還是認(rèn)為松鼠與許多嚙齒動(dòng)物一樣主要依靠嗅覺(jué)來(lái)重取其貯藏的食物[20]。

3.2 學(xué)習(xí)認(rèn)知能力

在嚙齒動(dòng)物中，松鼠的情商(EQ)最高[21]。情商的增加可能與松鼠的樹棲習(xí)性有關(guān)。松鼠腦重量5.7—7.2 g(體重550—675 g)，大鼠腦重量1.4—1.9 g(體重200—500 g)。與實(shí)驗(yàn)大鼠和野生大鼠相比，松鼠的大腦占體重的比例、皮層半球占全腦的比例明顯更大。

松鼠衰老對(duì)學(xué)習(xí)認(rèn)知沒(méi)有明顯影響，在顏色-逆向?qū)W習(xí)任務(wù)中，9歲松鼠達(dá)到學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)的速度與2歲松鼠一樣快[22]。中國(guó)工作犬的服役年限一般不超過(guò)7歲，因?yàn)槿ダ蠒?huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)、記憶和行為靈活性等認(rèn)知領(lǐng)域的下降[23]。

松鼠可以通過(guò)觀察特定物種來(lái)學(xué)習(xí)[24]。松鼠在很多情況下都表現(xiàn)出了高度的認(rèn)知和行為靈活性。松鼠可以毫無(wú)困難地完成逆轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)，包括空間反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)[25]、顏色反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)[26]；松鼠可以高效、獨(dú)立地解決變化后的問(wèn)題[27]，當(dāng)任務(wù)變換后，松鼠可以放棄原有的、學(xué)會(huì)的解決方案，采用不同的解決方案試錯(cuò)，而且第一次嘗試便成功，其成功和高效率的解決問(wèn)題能力說(shuō)明了它們的認(rèn)知和行為靈活性。

松鼠的空間認(rèn)知能力較高。松鼠在秋天分散囤積貯藏成千上萬(wàn)的堅(jiān)果后，還能夠重新定位自己的貯藏[28]。

松鼠存在強(qiáng)大的抑制控制機(jī)制和注意力等學(xué)習(xí)機(jī)制，松鼠抑制控制機(jī)制最直接的證據(jù)就是松鼠的食物貯藏行為[22]，表現(xiàn)為可以停止挖掘，來(lái)等待特定種子再開(kāi)始貯存。在復(fù)雜的生存背景下，抑制性控制和注意力機(jī)制對(duì)松鼠具有適應(yīng)性意義。抑制控制機(jī)制和注意力等學(xué)習(xí)機(jī)制決定了松鼠的作業(yè)持久性，再加上尚未與人類形成互為依賴的關(guān)系，也許獨(dú)立解決問(wèn)題的能力會(huì)更強(qiáng)。

松鼠至少在空間領(lǐng)域具有良好的長(zhǎng)期記憶能力：松鼠在間隔數(shù)周甚至數(shù)月的時(shí)間內(nèi)還能找到成千上萬(wàn)的食物儲(chǔ)藏量[29]，盡管存儲(chǔ)位置存在特定領(lǐng)域的可能性。在非空間記憶任務(wù)上，松鼠在歷經(jīng)22個(gè)月后，仍然采用以前相同的有效策略來(lái)解決同一問(wèn)題[30]。

以上對(duì)松鼠認(rèn)知上的一些研究，充分證明松鼠的學(xué)習(xí)記憶能力、持久性、選擇性和靈活性等行為特征。

3.3 行為特點(diǎn)

松鼠體型小巧，是典型的樹棲嚙齒動(dòng)物[31]，與更多嚙齒動(dòng)物相比，松鼠更加敏捷且視野更好，這可能與變成樹棲動(dòng)物的過(guò)程有關(guān)[32]，更善于攀登和跳躍，喜登高，可以搜索高處空間及復(fù)雜地形中的氣味。松鼠動(dòng)作靈巧、善鉆洞穴，可以搜索地下、縫隙、角落中的氣味。因此能夠利用其身體形態(tài)優(yōu)勢(shì)，有效開(kāi)展高處區(qū)域及狹小空間的搜救、緝毒、搜爆及危險(xiǎn)因素排查等工作，彌補(bǔ)警犬搜索作業(yè)的缺陷。

另外，松鼠還可用于探雷作業(yè)。非洲巨鼠探測(cè)地下地雷[14，16]，但它是夜行動(dòng)物，訓(xùn)練和使用受限。使用犬探測(cè)地雷及UXO(未爆炸軍火)也越來(lái)越多，但犬經(jīng)常面臨容易引爆地雷及受到傷害的危險(xiǎn)[33]，而且立體空間如懸崖峭壁、樹枝等處犬無(wú)法觸及，存在掃雷的盲區(qū)。松鼠體態(tài)輕盈且可攀爬懸崖，可輕松自如地在埋雷區(qū)域穿梭往來(lái)且無(wú)法激活地雷。鑒于動(dòng)物探雷比人工排雷速度更快、更經(jīng)濟(jì)，探雷松鼠未來(lái)會(huì)大有作為。

松鼠前肢活動(dòng)非常靈巧，日常使用其前爪和眼睛進(jìn)行物體探索，比小鼠、大鼠更能體現(xiàn)前肢為中心的生活方式，因?yàn)樗墒蟮倪\(yùn)動(dòng)皮層組織有其獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)，包括體感區(qū)(somatosensory area，3a)和后頂葉皮層(posterior parietal cortex，PP)之間的牢固連接，外層視覺(jué)皮層的劃分，主要運(yùn)動(dòng)區(qū)域(primary motor area，M1)中觸須和前肢表示的微分連接。松鼠的運(yùn)動(dòng)皮層組織連通性與靈長(zhǎng)類動(dòng)物(Primates)相似[34]。

與實(shí)驗(yàn)大鼠相比，松鼠的視覺(jué)系統(tǒng)非常發(fā)達(dá)。具有類似于人類的視覺(jué)生態(tài)，具有雙色彩色視覺(jué)，松鼠視網(wǎng)膜由60%—90%的視錐細(xì)胞組成，大鼠視網(wǎng)膜由80%以上的視桿細(xì)胞組成[35]；松鼠視網(wǎng)膜錐體對(duì)淺綠色和藍(lán)色光波敏感，而大鼠視網(wǎng)膜錐體對(duì)綠和紫外(UV)光波敏感[36]；與大鼠的3層外側(cè)膝狀核(LGN)相比，松鼠具有5層LGN[37]。松鼠的主要視覺(jué)區(qū)域具有明顯的層狀組織，并且V1中神經(jīng)元的反應(yīng)特性與其他視覺(jué)系統(tǒng)良好的哺乳動(dòng)物相似，而大鼠缺乏這種層狀特異性[38]。松鼠專用于視覺(jué)處理的背外側(cè)皮層比例更高[39]。松鼠是高度視覺(jué)化的嚙齒動(dòng)物[40]。松鼠的視覺(jué)導(dǎo)向也會(huì)在氣味探測(cè)和復(fù)雜多變的環(huán)境適應(yīng)上發(fā)揮重要作用。

3.4 生活習(xí)性

大鼠與小鼠的夜間習(xí)性使它們不適用于人類晝夜節(jié)律的活動(dòng)[41]。松鼠的生活方式與小鼠和大鼠生活方式完全不同，松鼠是日行性動(dòng)物，松鼠與人類晝夜作息規(guī)律一致，適合特殊任務(wù)的訓(xùn)練與使用。松鼠全年活動(dòng)，不冬眠，日?；顒?dòng)持續(xù)時(shí)間不會(huì)隨季節(jié)變化[42]。松鼠繁殖能力較強(qiáng)，每年產(chǎn)仔約2次，每次產(chǎn)4—6只。松鼠妊娠35—40 d，斷奶7—10周，性成熟9個(gè)月，飲食為草食或雜食。松鼠平均壽命12歲，大鼠壽命1.5—3.5歲，犬壽命12—15歲。顯然，在使用壽命和訓(xùn)練成本上，松鼠遠(yuǎn)優(yōu)于小鼠和大鼠。松鼠體型小，與警犬所需要昂貴費(fèi)用相比(如訓(xùn)練、飼養(yǎng)、專門的人力和龐大的生活空間)，松鼠的飼養(yǎng)管理干凈衛(wèi)生，成本較低，且出入便攜。

3.5 社會(huì)性

社會(huì)性，又稱“親和力”“依戀性”等，是指在遺傳和選育的基礎(chǔ)上，在與人的互動(dòng)中建立的穩(wěn)定依從關(guān)系、對(duì)社會(huì)的認(rèn)知能力以及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力等[43]。松鼠社會(huì)性以及相關(guān)的研究很少，通常認(rèn)為，松鼠膽小而敏感[44]。但有研究表明，相比于大鼠生性膽小、難以馴服[45]，松鼠的社會(huì)化水平是較高的。松鼠的社會(huì)行為類似于高度馴化和近親繁殖的嚙齒動(dòng)物所表現(xiàn)出來(lái)的模式[46]，介于合群的近交系實(shí)驗(yàn)鼠(約60%)和非合群系實(shí)驗(yàn)鼠(約20%)之間[47]。

國(guó)外對(duì)犬的社會(huì)性研究較為繁多、散亂，但可以作為挖掘松鼠社會(huì)性、適應(yīng)與人及環(huán)境關(guān)系的參考依據(jù)。犬的社會(huì)性可在很多方面體現(xiàn)，如：處于熟悉或陌生的環(huán)境中的心理狀態(tài)以及在訓(xùn)練中的服從性等[48-49]。犬的社會(huì)性貫穿于一生，是工作犬訓(xùn)練和使用的基礎(chǔ)，社會(huì)性較好的犬能夠克服許多外界干擾因素，例如恐懼、焦慮等，積極地投入到與人的互動(dòng)中。研究表明，社會(huì)性良好的犬更易于培訓(xùn)成為工作犬[43]。所以松鼠的社會(huì)性測(cè)試及與人的親和關(guān)系的建立是不容忽視的重要環(huán)節(jié)。由于尚未建立松鼠的社會(huì)性測(cè)試方法，所以如何借鑒國(guó)外犬的測(cè)試方法，建立適合松鼠訓(xùn)練的、客觀有效的評(píng)估方法，是目前亟待解決的問(wèn)題。

3.6 可訓(xùn)練性

一旦松鼠與人建立了親和關(guān)系，需要進(jìn)一步訓(xùn)練松鼠完成指定任務(wù)。松鼠是否具備可訓(xùn)練性還未見(jiàn)報(bào)道。可訓(xùn)練性是指為執(zhí)行特定搜索要求而必須訓(xùn)練的各種認(rèn)知、行為和社會(huì)特征。可訓(xùn)練性是衡量學(xué)習(xí)新任務(wù)的能力和速度的一種方法，并被廣泛認(rèn)為是探測(cè)犬的重要特征。學(xué)習(xí)新作務(wù)時(shí)，可訓(xùn)練性好的犬可以在盡可能少的訓(xùn)練中快速地學(xué)習(xí)更多的氣味識(shí)別和搜索模式，從而提高培訓(xùn)效率[50]?？捎?xùn)練性比嗅覺(jué)的敏感性和準(zhǔn)確性更重要，獵犬(bloodhounds)比德國(guó)牧羊犬(German shepherds)的氣味敏銳度高，但很少用于嗅覺(jué)檢測(cè)服務(wù)，因?yàn)樗目捎?xùn)練性差[51]。松鼠需要人類引導(dǎo)和訓(xùn)練必備的認(rèn)知行為，將來(lái)還要與人一起執(zhí)行任務(wù)。松鼠具備可訓(xùn)練性至關(guān)重要。因此，需要測(cè)試松鼠對(duì)人的服從能力、學(xué)習(xí)新任務(wù)的訓(xùn)練能力等情況，綜合評(píng)估松鼠表現(xiàn)的行為特征，進(jìn)而預(yù)測(cè)其是否適合培訓(xùn)成為生物探測(cè)器。

4 作為新型生物探測(cè)器——松鼠未知研究領(lǐng)域的對(duì)策分析

以上關(guān)于松鼠的綜述提供了一個(gè)值得進(jìn)一步探索的基礎(chǔ)框架，松鼠的嗅覺(jué)敏感性、學(xué)習(xí)認(rèn)知能力(如靈活性、持久性、短期記憶能力等)、行為特點(diǎn)、生活習(xí)性等具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但松鼠的社會(huì)性和可訓(xùn)練性，即親和與馴服的研究極具挑戰(zhàn)性，前人未曾研究，且松鼠對(duì)人類敏感，人類如何處理與松鼠的關(guān)系，才能使松鼠肆無(wú)忌憚地展現(xiàn)更多優(yōu)勢(shì)與潛能，在指定方向下為人所用。目前，一些非馴化動(dòng)物與人類社交的研究進(jìn)展以及犬的馴化、犬與人高水平互動(dòng)的研究途徑，為松鼠的社會(huì)性親和與馴服的深入研究提供了豐富的借鑒經(jīng)驗(yàn)，堅(jiān)信松鼠可與人類親和、具備可訓(xùn)練性。有如下對(duì)策可以嘗試探索。

4.1 訓(xùn)練方法采用正強(qiáng)化與輔助正強(qiáng)化結(jié)合

4.1.1 正強(qiáng)化方法

傳統(tǒng)上動(dòng)物訓(xùn)練被認(rèn)為是一種手工技能，比如來(lái)自個(gè)人經(jīng)驗(yàn)、歷史傳承等，但目前普遍接受動(dòng)物訓(xùn)練是可以有效干預(yù)的。各種物種，如馴化動(dòng)物(犬)、野生動(dòng)物，甚至是昆蟲、魚和海洋哺乳動(dòng)物都可達(dá)到訓(xùn)練有素，訓(xùn)練方法都是得益于正強(qiáng)化訓(xùn)練。促進(jìn)松鼠親和、馴服及各種違禁品氣味識(shí)別訓(xùn)練的過(guò)程，可以采取正強(qiáng)化的方法。正強(qiáng)化可以塑造動(dòng)物的行為，當(dāng)動(dòng)物表現(xiàn)出期望的行為時(shí)，給與正強(qiáng)化(比如食物獎(jiǎng)勵(lì))，使動(dòng)物將獎(jiǎng)勵(lì)與發(fā)生的行為聯(lián)系起來(lái)。食物獎(jiǎng)勵(lì)是維系互動(dòng)關(guān)系最重要的因素，即使動(dòng)物懼怕人類[52]。犬之所以能與人親近交流互動(dòng)，動(dòng)機(jī)是什么？目前尚不清楚，可能是在某種程度上，由于犬對(duì)獎(jiǎng)勵(lì)有興趣才導(dǎo)致了犬的親社會(huì)行為[53]。野生動(dòng)物同樣也是可以獲得社會(huì)互動(dòng)的，獎(jiǎng)勵(lì)在近親繁殖的、圈養(yǎng)的嚙齒動(dòng)物中起作用[46]。只要與松鼠高度偏愛(ài)的食物有關(guān)的行為，它都會(huì)快速習(xí)得[22]。松鼠對(duì)食物的強(qiáng)烈欲望可以成為親和、馴服，甚至是后期氣味檢測(cè)訓(xùn)練和搜索過(guò)程中的持續(xù)動(dòng)機(jī)。在訓(xùn)練犬時(shí)，食物或游戲獎(jiǎng)勵(lì)占80%。在今后開(kāi)展的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中可以深入研究松鼠的獎(jiǎng)勵(lì)來(lái)源是否只局限于食物。

4.1.2 輔助正強(qiáng)化方法

當(dāng)前廣泛采用的輔助正強(qiáng)化形式是使用手持式金屬發(fā)聲器響片(clicker)，即響片首先與食物配對(duì)，然后通過(guò)響片的“喀噠”聲來(lái)標(biāo)記期望行為的表現(xiàn)，具有正增強(qiáng)作用。更具體地說(shuō)，響片的“喀噠”聲擔(dān)當(dāng)了行為與即將到來(lái)的獎(jiǎng)勵(lì)之間的“時(shí)間橋”。當(dāng)動(dòng)物執(zhí)行期望的行為時(shí)，訓(xùn)練者會(huì)精確地單擊，而不會(huì)有任何時(shí)間延遲，然后提供食物獎(jiǎng)勵(lì)，這明顯加強(qiáng)了獎(jiǎng)勵(lì)行為。

響片訓(xùn)練已在多個(gè)物種上成功實(shí)施，包括犬、馬、貓、雞和魚類[54-56]。訓(xùn)練松鼠的親和、馴服及各種違禁品氣味識(shí)別，都可以采用響片訓(xùn)練法。采用響片訓(xùn)練松鼠未見(jiàn)報(bào)道，但推測(cè)這種方法也適用于松鼠，原因?yàn)轫懫皇亲鳛槭澄铼?jiǎng)勵(lì)的一個(gè)補(bǔ)充，但不剝奪食物，食物對(duì)松鼠等非馴化動(dòng)物是不可缺少的獎(jiǎng)勵(lì)；只用響片捕捉期待行為并獎(jiǎng)勵(lì)，不使用任何懲罰，松鼠本性敏感，負(fù)強(qiáng)化不適用于松鼠；使用響片的訓(xùn)練周期非常短，一些需要數(shù)月才能建立的行為可能只需要10余天即可達(dá)成。

4.2 選擇較親和的種類

動(dòng)物的氣質(zhì)特征受遺傳因素和社會(huì)環(huán)境的共同影響，松鼠的社會(huì)接觸能力、合作能力及服從能力等會(huì)受到遺傳因素的影響，可選擇較親和的種類。松鼠種類很多。全球有33屬231種，中國(guó)有11屬34種，在性情、興奮性、認(rèn)知能力、親和性、可訓(xùn)練性等方面都存在差異。近年來(lái)松鼠成為一種新興寵物，可以選擇溫順、可合作的寵物種類進(jìn)行嘗試。比如魔王松鼠(Sciurusvulgaris)、赤腹松鼠(Callosciuruserythraeus)，或直接鎖定這些種類進(jìn)行選拔、育種和培訓(xùn)。

4.3 社會(huì)化期進(jìn)行環(huán)境豐富化

在松鼠的氣質(zhì)特征養(yǎng)成前，提前進(jìn)行社會(huì)化期鍛煉。社會(huì)化期是社會(huì)行為發(fā)育的主要階段，此時(shí)神經(jīng)系統(tǒng)迅速發(fā)育，讓松鼠認(rèn)知多樣化的社會(huì)環(huán)境(包括新穎的物體、不同人、不同環(huán)境等)，有助于松鼠自信地面對(duì)各種刺激，減少恐懼，有助于增強(qiáng)松鼠的社會(huì)性。

4.4 以服從人類指向手勢(shì)評(píng)估和訓(xùn)練松鼠服從

松鼠的可訓(xùn)練性可以通過(guò)訓(xùn)練松鼠服從人類指向手勢(shì)來(lái)進(jìn)一步了解和評(píng)估。使用人類指向手勢(shì)是馴服最突出的表現(xiàn)[57]。一些馴養(yǎng)的動(dòng)物(例如貓、狗、馬、豬、山羊)能夠在認(rèn)知任務(wù)中使用人類手勢(shì)[58]。野生物種，如大象(Loxodontaafricana)、狼(Canislupus)、非洲海狗(Arctocephaluspusillus)、寬吻海豚(Tursiopstruncatus)、寒鴉(Corvusmonedula)，也已顯示出對(duì)人類手勢(shì)的反應(yīng)[57，59]。人工飼養(yǎng)狐貍(Vulpesvulpes)可以接近陌生的人類或新穎的物體，聽(tīng)從人類手勢(shì)像犬一樣熟練[60]。人工飼養(yǎng)雪貂(Mustelafuro)在其社會(huì)親和行為和對(duì)人類定向手勢(shì)的反應(yīng)能力上，顯示出類似于犬的社交認(rèn)知能力[61]。因此，其他非馴化動(dòng)物為松鼠的馴服提供了研究可能性。

4.5 針對(duì)特殊平臺(tái)專項(xiàng)開(kāi)展搜索任務(wù)

鑒于松鼠對(duì)人和環(huán)境敏感的特征，可以將松鼠定向在特殊的環(huán)境中開(kāi)展搜索工作，比如物流寄遞集散中心、機(jī)場(chǎng)行李運(yùn)輸帶、海關(guān)集裝箱等非高刺激環(huán)境。

綜上所述，松鼠的相關(guān)研究為新型生物探測(cè)器的開(kāi)發(fā)提供了一條嶄新的思路。松鼠在嗅覺(jué)敏感性、學(xué)習(xí)認(rèn)知能力(如靈活性、持久性、短期記憶能力等)、行為特點(diǎn)、生活習(xí)性等方面優(yōu)勢(shì)明顯，松鼠在社會(huì)性、可訓(xùn)練性等未知領(lǐng)域的研究路徑可行，使松鼠具備生物探測(cè)器的潛質(zhì)，亟待開(kāi)展相關(guān)研究證明松鼠的潛在能力，彌補(bǔ)現(xiàn)有生物探測(cè)器的局限，因此，有必要深入了解松鼠對(duì)氣味的嗅覺(jué)認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)認(rèn)知能力等生物學(xué)特性，建立松鼠的社會(huì)性測(cè)試方法，建立松鼠與人的親和關(guān)系，綜合評(píng)估松鼠對(duì)人的服從能力、學(xué)習(xí)新任務(wù)的訓(xùn)練能力等行為特征，掌握松鼠對(duì)人類的親和性及可馴服性第一手?jǐn)?shù)據(jù)，進(jìn)而發(fā)掘和培訓(xùn)松鼠作為新型生物探測(cè)器。目前，本研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)始了相關(guān)研究，已總結(jié)和建立了一套適應(yīng)于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的緝毒松鼠的培育與訓(xùn)練體系，同時(shí)也為評(píng)估松鼠的特定行為特征提供了概念驗(yàn)證，但仍需要進(jìn)一步對(duì)松鼠的生物學(xué)特性深入研究和評(píng)估，還必須進(jìn)行大規(guī)模多場(chǎng)景實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用試驗(yàn)，有望率先應(yīng)用于物流寄遞集散中心、機(jī)場(chǎng)行李運(yùn)輸帶、海關(guān)集裝箱等封閉環(huán)境進(jìn)行搜毒、搜爆等安全檢測(cè)，并逐步拓展至復(fù)雜開(kāi)放條件下的安全檢測(cè)、軍事排雷、消防救援等多場(chǎng)景國(guó)防安全領(lǐng)域。