Onderzoek toont hersensynchronisatie aan tussen mens en hond

Onderzoek toont hersensynchronisatie aan tussen mens en hond

Onderzoek toont aan hoe het kijken naar en elkaar aaien de hersenen van mens en hond synchroniseert, terwijl autisme-gerelateerde genmutaties bij honden deze verbinding verminderen.

Uit een recente studie gepubliceerd inGeavanceerde wetenschapOnderzoekers onderzochten de hersenverbindingen tussen verschillende soorten honden en mensen. Ze onderzochten ook of aan autisme gerelateerde genetische afwijkingen bij honden de sociale interactie tussen mens-hondparen belemmeren.

achtergrond

De band tussen mensen en honden is in de loop van de tijd geëvolueerd, waarbij honden worden gedomesticeerd vanwege hun beschermende en jachtcapaciteiten. Ze zijn waardevolle leden van het huishouden geworden en bieden gezelschap en emotionele steun. Partnerschappen tussen soorten brengen wederzijdse voordelen met zich mee, maar bereiken zelden het niveau van communicatie tussen mensen en honden. Honden kunnen verschillende menselijke emoties en taalkundige signalen lezen, begrijpen en erop reageren via gezichtsuitdrukkingen, gedrag en stemtonen. De hersenmechanismen die ten grondslag liggen aan de sociale communicatie tussen soorten blijven echter onbekend.

Over de studie

In de huidige studie onderzochten onderzoekers de hersenprocessen die communicatie tussen mens en hond mogelijk maken. Ze onderzochten de invloed van autismegerelateerde genveranderingen bij honden op de sociale interacties tussen de twee soorten.

Niet-invasieve draadloze elektro-encefalogrammen (EEG) registreerden gelijktijdig de hersenactiviteit bij beagles (onderzoekshonden) en mensen tijdens sociale interacties. Om de resultaten te valideren, beoordeelden de onderzoekers de hersencorrelaties tussen verschillende delen van de hersenen in drie situaties. De situaties omvatten geen sociale interactie in aparte kamers, met sociale interactie in één kamer, en zonder sociale interactie in één kamer. Sociale interacties omvatten aaien en naar elkaar kijken.

De onderzoekers vergeleken de koppeling tussen de hersenen tijdens volledige sociale interacties (wederzijdse blik + strelen) met gedeeltelijke sociale interactie (wederzijdse blik of alleen strelen) om de synergetische effecten van wederzijdse blik en streling op de koppeling tussen de hersenen te evalueren. Ze onderzochten ook de hersenactiviteitsverbindingen tussen honden- en menselijke deelnemers aan verschillende onderzoeken en registreerden de hersenactiviteit van de twee soorten tijdens sociale interacties gedurende vijf dagen om de invloed van sociale bekendheid op de neurale koppeling tussen hersenen te beoordelen.

De anatomie van het menselijk brein

De onderzoekers voerden vervolgens een aanvullend vijfdaags onderzoek uit om de duurzaamheid of veranderingen in de interacties tussen de hersenen over langere perioden te beoordelen. Lineaire regressies onderzochten de relatie tussen de duur van sociale interacties en hersenactiviteit. Gegeneraliseerde Partially Directed Coherence (GPDC)-algoritmen beoordeelden de directionaliteit van activiteitskoppeling tussen hersenen.

Onderzoekers ontwikkelden een model voor autismespectrumstoornissen (ASS) voor honden met SH3 en meerdere ankyrin repeat domein 3 (Shank3) mutaties met behulp van geclusterde, regelmatig op afstand gelegen korte palindromische herhalingen (CRISPR)-geassocieerde eiwit 9 (Cas9) genoombewerking.

Gedragsstudies zoals de driekamertest en mens-hond-interactie-experimenten lieten autisme-achtige symptomen zien bij de mutanten. Vijf dagen lang onderzochten onderzoekers de neurale hersenverbinding tussen gemuteerde honden en mensen. Theta/bètagolfverhoudingen (TBR) suggereerden aandachtsproblemen bij de mutanten tijdens sociale interacties tussen mensen en honden.

Onderzoekers onderzochten ook de effecten van lyserginezuurdiethylamide (LSD), een psychedelisch middel, op de hersenfunctie. Ze dienden een enkele dosis van 7,5 μg/kg lichaamsgewicht LSD intramusculair toe en observeerden het effect na 24 uur.

Resultaten

Aaien en wederzijds staren leidden tot synchronisatie tussen de hersenen in de pariëtale en frontale gebieden van de hersenen tijdens interacties tussen mens en hond. Deze hersengebieden zijn betrokken bij gezamenlijke aandacht. De associatie tussen de hersenen in deze hersengebieden van honden en mensen, veroorzaakt door wederzijds kijken of alleen aaien, was veel lager dan bij gecombineerde sociale interacties, inclusief aaien en wederzijds staren.

Gedurende vijf dagen nam de intensiteit van de synchronisatie toe naarmate de mens-hond-dyade bekender werd. Lineaire regressieanalyses lieten een sterk positief verband zien tussen het tijdstip van sociaal contact, correlaties tussen hersenactiviteiten en GPDC-waarden. Na een week van sociaal contact toonden regressies van de logistische groeicurve aan dat de correlatie tussen de hersenen in de frontale en pariëtale gebieden was gestabiliseerd.

De interbreincorrelaties tussen mensen en honden waren veel lager in verschillende sessies dan in dezelfde interactiesessies. De resultaten laten zien dat wederzijdse betrokkenheid tussen honden en mensen cruciaal is voor de neurale verbindingen tussen hersenen. Tijdens de sociale interactie tussen mens en hond neemt de mens het voortouw en volgt de hond. De gemuteerde hoektanden vertoonden verminderde alertheid en elimineerden verbindingen tussen hersenen. Een enkele dosis LSD loste de problemen op.

Conclusies

Uit de studie bleek dat de neurale synchronisaties tussen de hersenen tussen familiehonden en mensen identiek zijn aan die waargenomen bij mens-mens-interacties. Het frontoparietale netwerk is essentieel voor het coördineren van de activiteit tussen de hersenen en het letten op sensorische informatie. Honden met Shank3-mutaties vertoonden een slecht hersencircuit en een slechte aandacht, vergelijkbaar met die met ASS. Een enkele dosis LSD herstelde de verminderde hersenconnectiviteit en gezamenlijke aandacht bij de gemuteerde honden, wat erop wijst dat LSD de sociale beperkingen bij ASS-patiënten kan verbeteren.

De resultaten suggereren mogelijke biologische markers van neuronale activiteit tussen de hersenen voor de diagnose van autismespectrumstoornissen en de ontwikkeling van specifieke niet-hallucinogene LSD-analogen om sociale tekorten te behandelen. Verder onderzoek naar hersenkoppeling zou de kennis kunnen verbeteren van de neurologische mechanismen die ten grondslag liggen aan sociale interacties tussen normaal ontwikkelende mensen en mensen met psychische aandoeningen zoals ASS.

Bronnen: