Tutkimukset osoittavat aivojen synkronoinnin ihmisten ja koirien välillä

Tutkimukset osoittavat aivojen synkronoinnin ihmisten ja koirien välillä

Tutkimus osoittaa, kuinka toistensa katseleminen ja silittäminen synkronoi ihmisen ja koiran aivot, kun taas autismiin liittyvät geenimutaatiot koirilla vähentävät tätä yhteyttä.

Äskettäin julkaistussa tutkimuksessaEdistynyt tiedeTutkijat tutkivat lajien välisiä aivoyhteyksiä koirien ja ihmisten välillä. He myös tutkivat, estävätkö autismiin liittyvät geneettiset poikkeavuudet koirilla ihmis-koira-parien välistä sosiaalista vuorovaikutusta.

tausta

Ihmisten ja koirien välinen side on kehittynyt ajan myötä, ja koirat on kesytetty niiden suoja- ja metsästyskykyjen vuoksi. Heistä on tullut arvokkaita perheenjäseniä, jotka tarjoavat kumppanuutta ja emotionaalista tukea. Lajien väliset kumppanuudet tuovat molemminpuolista hyötyä, mutta harvoin saavuttavat ihmisten ja koirien välisen kommunikoinnin tasoa. Koirat voivat lukea, ymmärtää ja reagoida erilaisiin ihmisten tunteisiin ja kielellisiin vihjeisiin kasvojen ilmeiden, käyttäytymisen ja äänensävyjen avulla. Lajien välisen sosiaalisen viestinnän taustalla olevat aivomekanismit ovat kuitenkin edelleen tuntemattomia.

Tietoja tutkimuksesta

Tässä tutkimuksessa tutkijat tutkivat aivoprosesseja, jotka mahdollistavat ihmisten ja koirien välisen kommunikoinnin. He tutkivat autismiin liittyvien geenimuutosten vaikutusta koirien sosiaaliseen vuorovaikutukseen näiden kahden lajin välillä.

Non-invasiiviset langattomat elektroenkefalogrammit (EEG) tallensivat samanaikaisesti aivotoiminnan beagleilla (tutkimuskoirat) ja ihmisillä sosiaalisen vuorovaikutuksen aikana. Tulosten validoimiseksi tutkijat arvioivat aivojen korrelaatioita aivojen eri alueiden välillä kolmessa tilanteessa. Tilanteissa ei ollut sosiaalista vuorovaikutusta erillisissä huoneissa, sosiaalinen vuorovaikutus yhdessä huoneessa ja ilman sosiaalista vuorovaikutusta yhdessä huoneessa. Sosiaaliseen vuorovaikutukseen sisältyi silittelyä ja toistensa katsomista.

Tutkijat vertasivat aivojen välistä kytkentää täyden sosiaalisen vuorovaikutuksen aikana (keskinäinen katse + silittäminen) osittaiseen sosiaaliseen vuorovaikutukseen (keskinäinen katse tai silittäminen yksin) arvioidakseen keskinäisen katselun ja silityksen synergistisiä vaikutuksia aivojen väliseen vuorovaikutukseen. He myös tutkivat aivotoiminnan yhteyksiä koirien ja ihmisten välillä eri tutkimuksissa ja tallensivat kahden lajin aivotoiminnan sosiaalisen vuorovaikutuksen aikana viiden päivän ajan arvioidakseen sosiaalisen tutun vaikutuksen aivojen väliseen hermostoon.

Ihmisen aivojen anatomia

Tämän jälkeen tutkijat suorittivat viiden päivän lisätutkimuksen arvioidakseen aivojen välisten vuorovaikutusten kestävyyttä tai muutoksia pidemmän ajan kuluessa. Lineaariset regressiot tutkivat sosiaalisten vuorovaikutusten keston ja aivojen välisen toiminnan välistä suhdetta. Generalized Partially Directed Coherence (GPDC) -algoritmit arvioivat aivojen välisen aktiivisuuden kytkennän suunnan.

Tutkijat kehittivät autismispektrihäiriön (ASD) mallin koirille, joilla on SH3- ja useita ankyriinin toistodomeeni 3 (Shank3) -mutaatioita käyttämällä klusteroituja säännöllisesti välimatkan päässä sijaitsevia lyhyitä palindromisia toistoja (CRISPR) liittyvää proteiini 9 (Cas9) genomin muokkausta.

Käyttäytymistutkimukset, kuten kolmikammiotesti ja ihmisen ja koiran vuorovaikutuskokeet, osoittivat autismin kaltaisia ​​oireita mutanteissa. Viiden päivän ajan tutkijat tutkivat hermo-aivojen yhteyttä mutanttikoirien ja ihmisten välillä. Theta/beeta-aaltosuhteet (TBR) viittasivat mutanttien huomioongelmiin ihmisten ja koirien välisen sosiaalisen vuorovaikutuksen aikana.

Tutkijat tutkivat myös lysergihappodietyyliamidin (LSD), psykedeelisen aineen, vaikutuksia aivojen toimintaan. He antoivat kerta-annoksen 7,5 μg/kg LSD:tä lihakseen ja havaitsivat vaikutuksen 24 tunnin kuluttua.

Tulokset

Silittäminen ja keskinäinen tuijottaminen johtivat aivojen väliseen synkronointiin aivojen parietaali- ja etuosalla ihmisen ja koiran vuorovaikutuksessa. Nämä aivoalueet ovat mukana yhteisessä huomioinnissa. Aivojen välinen yhteys näillä koirien ja ihmisten aivoalueilla yksinomaan molemminpuolisen katselun tai silittelyn aiheuttama oli paljon pienempi kuin yhdistetty sosiaalinen vuorovaikutus, mukaan lukien silittely ja keskinäinen tuijottaminen.

Viiden päivän aikana synkronoinnin intensiteetti kasvoi, kun ihmis-koira-dyadi tuli tutummaksi. Lineaariset regressioanalyysit paljastivat vahvan positiivisen yhteyden sosiaalisen kontaktin ajan, aivotoiminnan korrelaatioiden ja GPDC-arvojen välillä. Viikon sosiaalisen kontaktin jälkeen logistiset kasvukäyrän regressiot osoittivat, että aivojen välinen korrelaatio etu- ja parietaalialueilla oli tasaantunut.

Ihmisten ja koirien väliset aivojen väliset korrelaatiot olivat paljon pienempiä eri istunnoissa kuin samoissa vuorovaikutusistunnoissa. Tulokset osoittavat, että koirien ja ihmisten välinen keskinäinen sitoutuminen on ratkaisevan tärkeää aivojen välisille hermoyhteyksille. Ihmisen ja koiran välisessä vuorovaikutuksessa ihminen ottaa johdon ja koira seuraa. Mutatoituneet koirat osoittivat heikentynyttä valppautta ja eliminoivat yhteydet aivojen välillä. Yksi annos LSD:tä ratkaisi ongelmat.

Johtopäätökset

Tutkimuksessa havaittiin, että perheen koirien ja ihmisten aivojen väliset hermosynkronisaatiot ovat identtisiä ihmisen ja ihmisen vuorovaikutuksessa havaittujen kanssa. Frontoparietaalinen verkko on välttämätön aivojen välisen toiminnan koordinoimiseksi ja aistitietoon huomioimiseksi. Koirat, joilla oli Shank3-mutaatioita, osoittivat huonoa aivopiiriä ja tarkkaavaisuutta, joka oli verrattavissa ASD:tä sairastaviin koiriin. Yksittäinen LSD-annos palautti mutanttikoirien aivojen yhteyden ja yhteisen huomion vähenemisen, mikä viittaa siihen, että LSD saattaa parantaa ASD-potilaiden sosiaalista heikkenemistä.

Tulokset ehdottavat mahdollisia aivojen välisen hermosolujen toiminnan biologisia markkereita autismikirjon häiriöiden diagnosointiin ja spesifisten ei-hallusinogeenisten LSD-analogien kehittämiseen sosiaalisten puutteiden hoitoon. Aivojen yhdistämisen lisätutkimus voisi parantaa tietämystä neurologisista mekanismeista, jotka ovat sosiaalisten vuorovaikutusten taustalla tyypillisesti kehittyvien ihmisten ja mielenterveysongelmista kärsivien, kuten ASD:n, välillä.

Lähteet: