Badania pokazują synchronizację mózgu między ludźmi i psami

Badania pokazują synchronizację mózgu między ludźmi i psami

Badanie pokazuje, jak wzajemne patrzenie się i głaskanie synchronizuje mózgi ludzi i psów, podczas gdy mutacje genów związane z autyzmem u psów osłabiają to połączenie.

W niedawnym badaniu opublikowanym wZaawansowana naukaNaukowcy zbadali międzygatunkowe powiązania mózgowe między psami i ludźmi. Zbadali także, czy związane z autyzmem nieprawidłowości genetyczne u psów utrudniają interakcje społeczne między parami człowiek-pies.

tło

Więź między ludźmi i psami ewoluowała z biegiem czasu, a psy udomowiono ze względu na ich zdolności obronne i łowieckie. Stali się wartościowymi członkami gospodarstwa domowego, zapewniając towarzystwo i wsparcie emocjonalne. Partnerstwa międzygatunkowe przynoszą obopólne korzyści, ale rzadko osiągają poziom komunikacji między człowiekiem a psem. Psy potrafią czytać, rozumieć i reagować na różne ludzkie emocje i sygnały językowe poprzez mimikę, zachowanie i ton głosu. Jednak mechanizmy mózgowe leżące u podstaw komunikacji społecznej między gatunkami pozostają nieznane.

O badaniu

W niniejszym badaniu naukowcy zbadali procesy mózgowe umożliwiające komunikację między ludźmi i psami. Zbadali wpływ zmian genów związanych z autyzmem u psów na interakcje społeczne między obydwoma gatunkami.

Nieinwazyjne bezprzewodowe elektroencefalogramy (EEG) rejestrowały jednocześnie aktywność mózgu psów rasy beagle (psów badawczych) i ludzi podczas interakcji społecznych. Aby potwierdzić wyniki, naukowcy ocenili korelacje mózgowe między różnymi obszarami mózgu w trzech sytuacjach. Sytuacje obejmowały brak interakcji społecznych w oddzielnych pomieszczeniach, interakcję społeczną w jednym pokoju i brak interakcji społecznych w jednym pokoju. Interakcje społeczne obejmowały głaskanie i patrzenie na siebie.

Naukowcy porównali sprzężenie międzymózgowe podczas pełnych interakcji społecznych (wzajemne spojrzenie + głaskanie) z częściową interakcją społeczną (wspólne spojrzenie lub samo głaskanie), aby ocenić synergistyczny wpływ wzajemnego spojrzenia i głaskania na sprzężenie międzymózgowe. W różnych badaniach zbadali także powiązania aktywności mózgu między psami i ludźmi oraz rejestrowali aktywność mózgu obu gatunków podczas interakcji społecznych przez pięć dni, aby ocenić wpływ znajomości społecznej na sprzężenie neuronowe między mózgami.

Anatomia ludzkiego mózgu

Następnie naukowcy przeprowadzili dodatkowe pięciodniowe badanie, aby ocenić trwałość lub zmiany w interakcjach między mózgami w dłuższych okresach czasu. Za pomocą regresji liniowej zbadano związek między czasem trwania interakcji społecznych a aktywnością między mózgami. Algorytmy uogólnionej częściowo ukierunkowanej spójności (GPDC) oceniły kierunkowość sprzężenia aktywności między mózgami.

Naukowcy opracowali model zaburzeń ze spektrum autyzmu (ASD) dla psów z mutacjami SH3 i wieloma powtórzeniami ankyrynowymi w domenie 3 (Shank3), wykorzystując edycję genomu białka 9 (Cas9) związanego z białkiem 9 (Cas9) regularnie rozmieszczonymi w odstępach krótkich powtórzeń palindromowych (CRISPR).

Badania behawioralne, takie jak test trójkomorowy i eksperymenty dotyczące interakcji człowiek-pies, wykazały u mutantów objawy przypominające autyzm. Przez pięć dni naukowcy badali połączenia neuronowe między zmutowanymi psami i ludźmi. Stosunek fal theta/beta (TBR) sugerował problemy z uwagą u mutantów podczas interakcji społecznych między ludźmi i psami.

Naukowcy zbadali także wpływ dietyloamidu kwasu lizergowego (LSD), substancji psychodelicznej, na funkcjonowanie mózgu. Podali domięśniowo pojedynczą dawkę 7,5 µg/kg masy ciała LSD i zaobserwowali efekt po 24 godzinach.

Wyniki

Głaskanie i wzajemne wpatrywanie się prowadziło do synchronizacji międzymózgowej w obszarach ciemieniowych i czołowych mózgu podczas interakcji człowiek-pies. Te obszary mózgu odpowiadają za wspólną uwagę. Powiązania międzymózgowe w tych obszarach mózgu u psów i ludzi, spowodowane samym patrzeniem lub głaskaniem, były znacznie słabsze niż połączone interakcje społeczne, w tym głaskanie i wzajemne wpatrywanie się.

W ciągu pięciu dni intensywność synchronizacji wzrosła, w miarę jak diada człowiek-pies stawała się coraz bardziej zaznajomiona. Analizy regresji liniowej ujawniły silny pozytywny związek między czasem kontaktu społecznego, korelacjami między aktywnością mózgu a wartościami GPDC. Po tygodniu kontaktów społecznych regresja krzywej wzrostu logistycznego wykazała, że ​​korelacja międzymózgowa w obszarze czołowym i ciemieniowym ustabilizowała się.

Korelacje międzymózgowe między ludźmi i psami były znacznie niższe w różnych sesjach niż w tych samych sesjach interakcji. Wyniki pokazują, że wzajemne zaangażowanie psów i ludzi ma kluczowe znaczenie dla połączeń neuronowych między mózgami. Podczas interakcji społecznych człowiek-pies człowiek przejmuje inicjatywę, a pies podąża za nim. Zmutowane kły wykazywały zmniejszoną czujność i wyeliminowały połączenia między mózgami. Pojedyncza dawka LSD rozwiązała problemy.

Wnioski

Badanie wykazało, że synchronizacja neuronowa między mózgami psów rodzinnych i ludzi jest identyczna z synchronizacją obserwowaną w interakcjach człowiek-człowiek. Sieć czołowo-ciemieniowa jest niezbędna do koordynowania aktywności mózgów i zwracania uwagi na informacje zmysłowe. Psy z mutacjami Shank3 wykazywały słabe obwody mózgowe i skupienie uwagi porównywalne z psami z ASD. Pojedyncza dawka LSD przywróciła zmniejszoną łączność mózgową i wspólną uwagę u zmutowanych psów, co sugeruje, że LSD może poprawić upośledzenie społeczne u pacjentów z ASD.

Wyniki sugerują możliwe biologiczne markery aktywności neuronów międzymózgowych w diagnostyce zaburzeń ze spektrum autyzmu i opracowaniu specyficznych, niehalucynogennych analogów LSD do leczenia deficytów społecznych. Dalsze badania nad sprzężeniem mózgowym mogą poszerzyć wiedzę na temat mechanizmów neurologicznych leżących u podstaw interakcji społecznych między osobami typowo rozwijającymi się a osobami z chorobami psychicznymi, takimi jak ASD.

Źródła: