Výskum ukazuje synchronizáciu mozgu medzi ľuďmi a psami

Výskum ukazuje synchronizáciu mozgu medzi ľuďmi a psami

Štúdia ukazuje, ako vzájomné pozeranie a hladenie synchronizuje ľudský a psí mozog, zatiaľ čo génové mutácie súvisiace s autizmom u psov znižujú toto spojenie.

V nedávnej štúdii publikovanej vPokročilá vedaVedci skúmali medzidruhové mozgové spojenia medzi psami a ľuďmi. Skúmali tiež, či genetické abnormality psov súvisiace s autizmom bránia sociálnej interakcii medzi pármi človeka a psa.

pozadia

Puto medzi ľuďmi a psami sa časom vyvinulo, psy boli domestikované pre svoje ochranné a lovecké schopnosti. Stali sa cennými členmi domácnosti, ktorí poskytujú spoločnosť a emocionálnu podporu. Medzidruhové partnerstvá prinášajú vzájomné výhody, ale len zriedka dosahujú úroveň komunikácie medzi ľuďmi a psami. Psy dokážu čítať, chápať a reagovať na rôzne ľudské emócie a jazykové signály prostredníctvom výrazov tváre, správania a hlasových tónov. Mechanizmy mozgu, ktoré sú základom sociálnej komunikácie medzi druhmi, však zostávajú neznáme.

O štúdiu

V tejto štúdii vedci skúmali mozgové procesy, ktoré umožňujú komunikáciu medzi ľuďmi a psami. Skúmali vplyv zmien génov súvisiacich s autizmom u psov na sociálne interakcie medzi týmito dvoma druhmi.

Neinvazívne bezdrôtové elektroencefalogramy (EEG) súčasne zaznamenávali mozgovú aktivitu u bíglov (výskumných psov) a ľudí počas sociálnych interakcií. Na potvrdenie výsledkov výskumníci hodnotili mozgové korelácie medzi rôznymi oblasťami mozgu v troch situáciách. Situácie nezahŕňali žiadnu sociálnu interakciu v oddelených miestnostiach, so sociálnou interakciou v jednej miestnosti a bez sociálnej interakcie v jednej miestnosti. Sociálne interakcie zahŕňali hladkanie a pozeranie sa na seba.

Vedci porovnávali medzimozgové spojenie počas úplných sociálnych interakcií (vzájomný pohľad + hladenie) s čiastočnou sociálnou interakciou (vzájomný pohľad alebo samotné hladenie), aby vyhodnotili synergické účinky vzájomného pohľadu a hladenia na medzimozgové spojenie. Skúmali tiež prepojenia mozgovej aktivity medzi psími a ľudskými účastníkmi v rôznych štúdiách a zaznamenávali mozgovú aktivitu týchto dvoch druhov počas sociálnych interakcií počas piatich dní, aby posúdili vplyv sociálnej známosti na nervové spojenie medzi mozgami.

Anatómia ľudského mozgu

Vedci potom vykonali ďalšiu päťdňovú štúdiu s cieľom posúdiť trvanlivosť alebo zmeny v interakciách medzi mozgami počas dlhších časových období. Lineárne regresie skúmali vzťah medzi trvaním sociálnych interakcií a medzimozgovou aktivitou. Algoritmy generalizovanej čiastočne riadenej koherencie (GPDC) hodnotili smerovosť prepojenia aktivity medzi mozgami.

Výskumníci vyvinuli model poruchy autistického spektra (ASD) pre psov s mutáciami SH3 a viacnásobnými ankyrínovými opakovanými doménami 3 (Shank3) pomocou úpravy genómu združených pravidelne rozmiestnených krátkych palindromických opakovaní (CRISPR) spojených s proteínom 9 (Cas9).

Štúdie správania, ako je trojkomorový test a experimenty s interakciou človeka a psa, ukázali u mutantov symptómy podobné autizmu. Počas piatich dní výskumníci skúmali nervové mozgové spojenie medzi mutantnými psami a ľuďmi. Pomery theta/beta vĺn (TBR) naznačovali problémy s pozornosťou u mutantov počas sociálnych interakcií medzi ľuďmi a psami.

Výskumníci tiež skúmali účinky dietylamidu kyseliny lysergovej (LSD), psychedelik, na funkciu mozgu. Podali jednu dávku 7,5 μg/kg telesnej hmotnosti LSD intramuskulárne a pozorovali účinok po 24 hodinách.

Výsledky

Hladkanie a vzájomné uprené pozeranie viedli k medzimozgovej synchronizácii v parietálnej a čelnej oblasti mozgu počas interakcií človeka a psa. Tieto oblasti mozgu sú zapojené do spoločnej pozornosti. Medzimozgová asociácia v týchto oblastiach mozgu psov a ľudí spôsobená samotným vzájomným pozeraním alebo maznaním bola oveľa nižšia ako pri kombinovaných sociálnych interakciách, vrátane hladkania a vzájomného pozerania.

Počas piatich dní sa intenzita synchronizácie zvýšila, keď sa dyáda medzi človekom a psom stala známejšou. Lineárne regresné analýzy odhalili silnú pozitívnu súvislosť medzi časom sociálneho kontaktu, koreláciami medzi mozgovými aktivitami a hodnotami GPDC. Po týždni sociálneho kontaktu regresie krivky logistického rastu ukázali, že medzimozgová korelácia vo frontálnej a parietálnej oblasti sa ustálila.

Medzimozgové korelácie medzi ľuďmi a psami boli oveľa nižšie v rôznych reláciách ako v rovnakých reláciách interakcie. Výsledky ukazujú, že vzájomná angažovanosť medzi psami a ľuďmi je rozhodujúca pre nervové spojenia medzi mozgami. Počas sociálnej interakcie medzi človekom a psom preberá vedenie človek a pes ho nasleduje. Zmutované očné zuby vykazovali zníženú bdelosť a eliminovali spojenia medzi mozgami. Jediná dávka LSD vyriešila problémy.

Závery

Štúdia zistila, že nervové synchronizácie medzi mozgami medzi rodinnými psami a ľuďmi sú totožné so synchronizáciami pozorovanými pri interakciách medzi ľuďmi a ľuďmi. Frontoparietálna sieť je nevyhnutná pre koordináciu aktivity medzi mozgami a venovanie pozornosti zmyslovým informáciám. Psy s mutáciami Shank3 vykazovali slabé mozgové obvody a pozornosť porovnateľné s tými s ASD. Jedna dávka LSD obnovila zníženú mozgovú konektivitu a spoločnú pozornosť u mutantných psov, čo naznačuje, že LSD môže zlepšiť sociálne poškodenie u pacientov s ASD.

Výsledky naznačujú možné biologické markery medzimozgovej neuronálnej aktivity pre diagnostiku porúch autistického spektra a vývoj špecifických nehalucinogénnych analógov LSD na liečbu sociálnych deficitov. Ďalší výskum prepojenia mozgu by mohol zlepšiť znalosti o neurologických mechanizmoch, ktoré sú základom sociálnych interakcií medzi typicky sa rozvíjajúcimi ľuďmi a ľuďmi s duševnými chorobami, ako je ASD.

Zdroje: