Forskning viser hjernesynkronisering mellom mennesker og hunder

Forskning viser hjernesynkronisering mellom mennesker og hunder

Studien viser hvordan det å se på og stryke hverandre synkroniserer menneske- og hundehjerner, mens autismerelaterte genmutasjoner hos hunder reduserer denne sammenhengen.

I en fersk studie publisert iAvansert vitenskapForskere undersøkte hjerneforbindelser på tvers av arter mellom hunder og mennesker. De undersøkte også om autismerelaterte genetiske abnormiteter hos hunder hindrer sosial interaksjon mellom menneske-hund-par.

bakgrunn

Båndet mellom mennesker og hunder har utviklet seg over tid, med hunder som er domestisert for sine beskyttende og jaktende evner. De har blitt verdifulle medlemmer av husstanden, og gir vennskap og følelsesmessig støtte. Partnerskap mellom arter gir gjensidige fordeler, men når sjelden nivået av kommunikasjon mellom mennesker og hunder. Hunder kan lese, forstå og reagere på ulike menneskelige følelser og språklige signaler gjennom ansiktsuttrykk, atferd og vokaltoner. Imidlertid forblir hjernemekanismene som ligger til grunn for sosial kommunikasjon mellom arter ukjente.

Om studiet

I denne studien undersøkte forskere hjerneprosessene som muliggjør kommunikasjon mellom mennesker og hunder. De undersøkte påvirkningen av autisme-relaterte genforandringer hos hunder på sosiale interaksjoner mellom de to artene.

Ikke-invasive trådløse elektroencefalogrammer (EEG) registrerte samtidig hjerneaktivitet hos beagler (forskningshunder) og mennesker under sosiale interaksjoner. For å validere resultatene vurderte forskerne hjernekorrelasjoner mellom ulike områder av hjernen i tre situasjoner. Situasjonene inkluderte ingen sosial interaksjon i separate rom, med sosial interaksjon i ett rom, og uten sosial interaksjon i ett rom. Sosiale interaksjoner inkluderte klapping og å se på hverandre.

Forskerne sammenlignet interhjernekobling under fulle sosiale interaksjoner (gjensidig blikk + stryk) med delvis sosial interaksjon (gjensidig blikk eller stryking alene) for å evaluere de synergistiske effektene av gjensidig blikk og stryking på interhjernekobling. De undersøkte også hjerneaktivitetsforbindelser mellom hunder og menneskelige deltakere i ulike studier og registrerte de to artenes hjerneaktivitet under sosiale interaksjoner i fem dager for å vurdere påvirkningen av sosial fortrolighet på nevrale koblinger mellom hjerner.

Anatomien til den menneskelige hjernen

Forskerne gjennomførte deretter en ytterligere fem-dagers studie for å vurdere holdbarheten eller endringene i interaksjoner mellom hjernene over lengre perioder. Lineære regresjoner undersøkte forholdet mellom varigheten av sosiale interaksjoner og aktivitet på tvers av hjernen. Generalized Partially Directed Coherence (GPDC) algoritmer vurderte retningsevnen til aktivitetskobling mellom hjerner.

Forskere utviklet en autismespektrumforstyrrelse (ASD) modell for hunder med SH3 og multiple ankyrin repetisjonsdomene 3 (Shank3) mutasjoner ved bruk av grupperte, regelmessige, korte palindromiske repetisjoner (CRISPR)-assosiert protein 9 (Cas9) genomredigering.

Atferdsstudier som trekammertesten og menneske-hund interaksjonseksperimenter viste autismelignende symptomer hos mutantene. I fem dager utforsket forskere den nevrale hjerneforbindelsen mellom mutante hunder og mennesker. Theta/beta-bølgeforhold (TBR) antydet oppmerksomhetsproblemer hos mutantene under sosiale interaksjoner mellom mennesker og hunder.

Forskere undersøkte også effekten av lysergsyredietylamid (LSD), en psykedelisk, på hjernens funksjon. De administrerte en enkeltdose på 7,5 μg/kg kroppsvekt LSD intramuskulært og observerte effekten etter 24 timer.

Resultater

Stryking og gjensidig stirring førte til interhjernesynkronisering i parietale og frontale områder av hjernen under menneske-hund-interaksjoner. Disse hjerneområdene er involvert i felles oppmerksomhet. Sammenhengen mellom hjernen i disse hjerneområdene til hunder og mennesker forårsaket av gjensidig titt eller klapping alene var mye lavere enn kombinerte sosiale interaksjoner, inkludert klapping og gjensidig stirring.

I løpet av fem dager økte intensiteten av synkronisering etter hvert som menneske-hund-dyaden ble mer kjent. Lineære regresjonsanalyser viste en sterk positiv sammenheng mellom tidspunkt for sosial kontakt, korrelasjoner mellom hjerneaktiviteter og GPDC-verdier. Etter en uke med sosial kontakt, viste logistiske vekstkurve-regresjoner at interhjernekorrelasjon i frontale og parietale områder hadde platået.

Interhjernekorrelasjoner mellom mennesker og hunder var mye lavere i forskjellige økter enn i samme interaksjonsøkter. Resultatene viser at gjensidig engasjement mellom hunder og mennesker er avgjørende for de nevrale forbindelsene mellom hjerner. Under sosial interaksjon mellom menneske og hund tar mennesket ledelsen og hunden følger etter. De muterte hjørnetennene viste redusert årvåkenhet og eliminerte forbindelser mellom hjerner. En enkelt dose LSD løste problemene.

Konklusjoner

Studien fant at nevrale synkroniseringer mellom hjerner mellom familiehunder og mennesker er identiske med de man ser i menneske-menneske-interaksjoner. Det frontoparietale nettverket er avgjørende for å koordinere aktivitet mellom hjerner og ta hensyn til sensorisk informasjon. Hunder med Shank3-mutasjoner viste dårlige hjernekretsløp og oppmerksomhet som kan sammenlignes med de med ASD. En enkelt dose LSD gjenopprettet redusert hjerneforbindelse og felles oppmerksomhet hos mutante hunder, noe som tyder på at LSD kan forbedre sosial svekkelse hos ASD-pasienter.

Resultatene antyder mulige biologiske markører for interhjerneneuronal aktivitet for diagnostisering av autismespekterforstyrrelser og utvikling av spesifikke ikke-hallusinogene LSD-analoger for å behandle sosiale underskudd. Ytterligere forskning på hjernekobling kan forbedre kunnskapen om de nevrologiske mekanismene som ligger til grunn for sosiale interaksjoner mellom typisk utviklende mennesker og mennesker med psykiske lidelser som ASD.

Kilder: