Forskning visar hjärnsynkronisering mellan människor och hundar

Forskning visar hjärnsynkronisering mellan människor och hundar

Studie visar hur att titta på och smeka varandra synkroniserar människans och hundens hjärnor, medan autismrelaterade genmutationer hos hundar minskar detta samband.

I en nyligen publicerad studie publicerad iAvancerad vetenskapForskare undersökte kopplingar mellan olika arter av hjärnan mellan hundar och människor. De undersökte också om autismrelaterade genetiska avvikelser hos hundar hindrar social interaktion mellan människa-hund-par.

bakgrund

Bandet mellan människor och hundar har utvecklats över tiden, med hundar som domesticerades för sina skyddande och jaktförmågor. De har blivit värdefulla hushållsmedlemmar som ger sällskap och känslomässigt stöd. Partnerskap mellan arter ger ömsesidiga fördelar men når sällan nivån av kommunikation mellan människor och hundar. Hundar kan läsa, förstå och svara på olika mänskliga känslor och språkliga signaler genom ansiktsuttryck, beteenden och rösttoner. Men de hjärnmekanismer som ligger bakom social kommunikation mellan arter är fortfarande okända.

Om studien

I den aktuella studien undersökte forskarna hjärnprocesserna som möjliggör kommunikation mellan människor och hundar. De undersökte påverkan av autismrelaterade genförändringar hos hundar på sociala interaktioner mellan de två arterna.

Icke-invasiva trådlösa elektroencefalogram (EEG) registrerade samtidigt hjärnaktivitet hos beaglar (forskningshundar) och människor under sociala interaktioner. För att validera resultaten bedömde forskarna hjärnkorrelationer mellan olika delar av hjärnan i tre situationer. Situationerna inkluderade ingen social interaktion i separata rum, med social interaktion i ett rum och utan social interaktion i ett rum. Sociala interaktioner innefattade att klappa och titta på varandra.

Forskarna jämförde koppling mellan hjärnor under fullständiga sociala interaktioner (ömsesidig blick + strykning) med partiell social interaktion (ömsesidig blick eller enbart strykning) för att utvärdera de synergistiska effekterna av ömsesidig blick och strykning på kopplingen mellan hjärnan. De undersökte också hjärnaktivitetskopplingar mellan hund och mänskliga deltagare i olika studier och registrerade de två arternas hjärnaktivitet under sociala interaktioner under fem dagar för att bedöma påverkan av social förtrogenhet på neural koppling mellan hjärnor.

Den mänskliga hjärnans anatomi

Forskarna genomförde sedan ytterligare en femdagarsstudie för att bedöma hållbarheten eller förändringarna i interaktioner mellan hjärnorna över längre tidsperioder. Linjära regressioner undersökte sambandet mellan varaktigheten av sociala interaktioner och aktivitet över hjärnan. Generalized Partially Directed Coherence (GPDC) algoritmer bedömde riktningen av aktivitetskoppling mellan hjärnor.

Forskare utvecklade en autismspektrumstörning (ASD) modell för hundar med SH3 och multipla ankyrin repeat domän 3 (Shank3) mutationer med hjälp av klustrade, regelbundet mellanrum korta palindromiska upprepningar (CRISPR)-associerade protein 9 (Cas9) genom redigering.

Beteendestudier som trekammartestet och interaktionsexperiment mellan människa och hund visade autismliknande symtom hos mutanterna. Under fem dagar utforskade forskare den neurala hjärnans samband mellan muterade hundar och människor. Theta/beta-vågförhållanden (TBR) antydde uppmärksamhetsproblem hos mutanterna under sociala interaktioner mellan människor och hundar.

Forskare undersökte också effekterna av lysergsyradietylamid (LSD), en psykedelisk, på hjärnans funktion. De administrerade en engångsdos på 7,5 μg/kg kroppsvikt LSD intramuskulärt och observerade effekten efter 24 timmar.

Resultat

Stroking och ömsesidig stirrande ledde till synkronisering mellan hjärnan i de parietala och frontala områdena av hjärnan under interaktioner mellan människa och hund. Dessa hjärnområden är involverade i gemensam uppmärksamhet. Sambandet mellan hjärnan i dessa hjärnområden hos hundar och människor orsakade av enbart ömsesidigt utseende eller klappning var mycket lägre än kombinerade sociala interaktioner, inklusive klappning och ömsesidig stirrande.

Under fem dagar ökade intensiteten i synkroniseringen när människa-hund-dyaden blev mer bekant. Linjära regressionsanalyser visade ett starkt positivt samband mellan tid för social kontakt, korrelationer mellan hjärnaktiviteter och GPDC-värden. Efter en veckas social kontakt visade logistiska tillväxtkurvoregressioner att interbrain-korrelationen i frontal- och parietalområdena hade platåerats.

Interbrain-korrelationer mellan människor och hundar var mycket lägre i olika sessioner än i samma interaktionssessioner. Resultaten visar att ömsesidigt engagemang mellan hundar och människor är avgörande för de neurala kopplingarna mellan hjärnor. Under social interaktion mellan människa och hund tar människan ledningen och hunden följer efter. De muterade hörntänderna visade minskad vakenhet och eliminerade kopplingar mellan hjärnor. En enda dos LSD löste problemen.

Slutsatser

Studien fann att de neurala synkroniseringarna mellan hjärnor mellan familjehundar och människor är identiska med de som ses i interaktioner mellan människa och människa. Det frontoparietala nätverket är viktigt för att koordinera aktivitet mellan hjärnor och uppmärksamma sensorisk information. Hundar med Shank3-mutationer visade dåliga hjärnkretsar och uppmärksamhet jämförbar med de med ASD. En enstaka dos av LSD återställde minskad hjärnanslutning och gemensam uppmärksamhet hos de muterade hundarna, vilket tyder på att LSD kan förbättra social funktionsnedsättning hos ASD-patienter.

Resultaten tyder på möjliga biologiska markörer för interhjärnans neuronal aktivitet för diagnos av autismspektrumstörningar och utveckling av specifika icke-hallucinogena LSD-analoger för att behandla sociala underskott. Ytterligare forskning om hjärnkoppling skulle kunna förbättra kunskapen om de neurologiska mekanismer som ligger bakom sociala interaktioner mellan typiskt utvecklade människor och personer med psykiska sjukdomar som ASD.

Källor: