Forskning viser hjernesynkronisering mellem mennesker og hunde

Forskning viser hjernesynkronisering mellem mennesker og hunde

Undersøgelse viser, hvordan det at se på og stryge hinanden synkroniserer menneskers og hundes hjerner, mens autisme-relaterede genmutationer hos hunde reducerer denne forbindelse.

I en nylig undersøgelse offentliggjort iAvanceret videnskabForskere undersøgte hjerneforbindelser på tværs af arter mellem hunde og mennesker. De undersøgte også, om autisme-relaterede genetiske abnormiteter hos hunde hindrer social interaktion mellem menneske-hunde-par.

baggrund

Båndet mellem mennesker og hunde har udviklet sig over tid, hvor hunde er blevet tæmmet for deres beskyttende og jagende evner. De er blevet værdifulde husstandsmedlemmer, der giver kammeratskab og følelsesmæssig støtte. Partnerskaber mellem arter giver gensidige fordele, men når sjældent niveauet for kommunikation mellem mennesker og hunde. Hunde kan læse, forstå og reagere på forskellige menneskelige følelser og sproglige signaler gennem ansigtsudtryk, adfærd og vokale toner. De hjernemekanismer, der ligger til grund for social kommunikation mellem arter, er dog stadig ukendte.

Om studiet

I denne undersøgelse har forskere undersøgt de hjerneprocesser, der muliggør kommunikation mellem mennesker og hunde. De undersøgte indflydelsen af ​​autisme-relaterede genændringer hos hunde på sociale interaktioner mellem de to arter.

Ikke-invasive trådløse elektroencefalogrammer (EEG) registrerede samtidig hjerneaktivitet hos beagler (forskningshunde) og mennesker under sociale interaktioner. For at validere resultaterne vurderede forskerne hjernekorrelationer mellem forskellige områder af hjernen i tre situationer. Situationerne omfattede ingen social interaktion i separate rum, med social interaktion i ét rum og uden social interaktion i ét rum. Sociale interaktioner omfattede kæledyr og se på hinanden.

Forskerne sammenlignede interhjerne-kobling under fulde sociale interaktioner (gensidigt blik + strøg) med delvis social interaktion (gensidigt blik eller strøg alene) for at evaluere de synergistiske virkninger af gensidigt blik og strøg på interhjerne-kobling. De undersøgte også hjerneaktivitetsforbindelser mellem hunde og menneskelige deltagere i forskellige undersøgelser og registrerede de to arters hjerneaktivitet under sociale interaktioner i fem dage for at vurdere indflydelsen af ​​social fortrolighed på neural kobling mellem hjerner.

Den menneskelige hjernes anatomi

Forskerne gennemførte derefter en yderligere fem-dages undersøgelse for at vurdere holdbarheden eller ændringer i interaktioner mellem hjernerne over længere perioder. Lineære regressioner undersøgte forholdet mellem varigheden af ​​sociale interaktioner og aktivitet på tværs af hjernen. Generalized Partially Directed Coherence (GPDC) algoritmer vurderede retningsbestemt aktivitetskobling mellem hjerner.

Forskere udviklede en autismespektrumforstyrrelsesmodel (ASD) for hunde med SH3- og multiple ankyrin-gentagelsesdomæne 3 (Shank3)-mutationer ved brug af clustered regular interspaced short palindromic repeats (CRISPR)-associeret protein 9 (Cas9) genomredigering.

Adfærdsundersøgelser såsom trekammertesten og menneske-hund interaktionseksperimenter viste autisme-lignende symptomer hos mutanterne. I fem dage udforskede forskere den neurale hjerneforbindelse mellem mutante hunde og mennesker. Theta/beta-bølgeforhold (TBR) antydede opmærksomhedsproblemer hos mutanterne under sociale interaktioner mellem mennesker og hunde.

Forskere undersøgte også virkningerne af lysergic acid diethylamid (LSD), et psykedelisk middel, på hjernens funktion. De administrerede en enkelt dosis på 7,5 μg/kg kropsvægt af LSD intramuskulært og observerede effekten efter 24 timer.

Resultater

Strøg og gensidig stirring førte til interhjernesynkronisering i de parietale og frontale områder af hjernen under menneske-hund-interaktioner. Disse hjerneområder er involveret i fælles opmærksomhed. Sammenhængen mellem hjernen i disse hjerneområder hos hunde og mennesker forårsaget af gensidigt udseende eller kæledyr alene var meget lavere end kombinerede sociale interaktioner, herunder kælning og gensidig stirring.

I løbet af fem dage steg intensiteten af ​​synkroniseringen, efterhånden som menneske-hund-dyaden blev mere velkendt. Lineære regressionsanalyser afslørede en stærk positiv sammenhæng mellem tidspunkt for social kontakt, korrelationer mellem hjerneaktiviteter og GPDC-værdier. Efter en uges social kontakt viste logistiske vækstkurveregressioner, at interhjernekorrelationen i frontale og parietale områder var plateauet.

Interbrain-korrelationer mellem mennesker og hunde var meget lavere i forskellige sessioner end i de samme interaktionssessioner. Resultaterne viser, at gensidigt engagement mellem hunde og mennesker er afgørende for de neurale forbindelser mellem hjerner. Under menneske-hund social interaktion tager mennesket føringen, og hunden følger efter. De muterede hjørnetænder viste reduceret årvågenhed og eliminerede forbindelser mellem hjerner. En enkelt dosis LSD løste problemerne.

Konklusioner

Undersøgelsen viste, at de neurale synkroniseringer mellem hjerner mellem familiehunde og mennesker er identiske med dem, der ses i menneske-menneske-interaktioner. Det frontoparietale netværk er afgørende for at koordinere aktivitet mellem hjerner og være opmærksom på sensorisk information. Hunde med Shank3-mutationer viste dårlige hjernekredsløb og opmærksomhed sammenlignelig med dem med ASD. En enkelt dosis LSD genoprettede reduceret hjerneforbindelse og fælles opmærksomhed hos de muterede hunde, hvilket tyder på, at LSD kan forbedre social svækkelse hos ASD-patienter.

Resultaterne tyder på mulige biologiske markører for interhjerne neuronal aktivitet til diagnosticering af autismespektrumforstyrrelser og udvikling af specifikke ikke-hallucinogene LSD-analoger til behandling af sociale underskud. Yderligere forskning i hjernekobling kan forbedre viden om de neurologiske mekanismer, der ligger til grund for sociale interaktioner mellem typisk udviklende mennesker og mennesker med psykiske sygdomme som ASD.

Kilder: