Jelenlegi hely

Ha elmondani nem tudja, kérdezzük másképp!

A kutyák sok szempontból hasonlóan gondolkodnak, viselkednek, mint mi, illetve mint a kicsi gyerekek

Az előző másfél évben az MTA-ELTE Összehasonlító Etológiai Kutatócsoportban speciális tréningprogram segítségével 15 családi kutya agyi aktivitásáról készítettünk sikeres méréseket több különböző vizsgálathoz. A projekt keretében 2013-ban a világon elsőként sikerült azonos módszertant alkalmazva összehasonlító fMRI vizsgálatot végezni éber, nem rögzített családi kutyák és emberek neurális reakcióiról. A vizsgálat részletes eredményeit hamarosan publikáljuk az igen rangos Current Biology c. tudományos szaklapban. (A cikk időközben megjelent. A Szerk.)  Beigazolódni látszik egyik legizgalmasabb feltételezésünk, hogy a két faj agyában kimutathatók azonos szerepet betöltő területek a fajtársfelismerés és az érzelemfelismerés vonatkozásában is. Felfedtük, mely akusztikai paraméterek felelősek leginkább a „hangüzenetek” érzelmi tartalmáért, azaz mi alapján képes a hangot halló kutya és ember megítélni a vokalizáló egyed (ember vagy kutya) belső állapotát. A kutyák agyi reakcióinak feltérképezése során kapott összefüggések megerősítik azokat a viselkedéses megfigyeléseket, melyek szerint a kutyák hasonlóan reagálnak más kutyák és emberek érzelmi állapotának megváltozására, illetve képesek bizonyos mértékű „empátiára” is.

Szerző: 
Cikkek: 

Néha mit nem adna az ember, ha beleláthatna barátai, kollégái, ellenségei fejébe… A modern képalkotó eljárások révén már nem is állunk olyan messze attól, hogy – ha nem is magáncélból, de tudományos kutatások kapcsán – valóban belekukkantsunk mások gondolataiba, érzéseibe. Vajon sikerülhet-e ugyanez hűséges társaink esetében is, és ha igen, mit tanulhatunk belőle róluk és magunkról?

Manapság a viselkedéstől az agyi folyamatokig igen sokféle szinten kutathatjuk az ember és az állatok érzéseit, gondolatait. Mi ebben az új? – kérdezhetnék a neurobiológiában jártas érdeklődők, hiszen már évtizedek óta végeznek vizsgálatokat csibék, patkányok, majmok agyműködéséről. Az érzékenyebb lelkű olvasókat megkímélve a részletes leírástól, annyit azért el kell árulnunk, hogy ezen kutatások gyakorlati kivitelezése leginkább az agyba ültetett elektródák jeleinek kiértékelésén alapult, illetőleg az agy egyes területeinek léziója során elveszett funkciók feltárása volt a cél. A családi kutyák szociális és gondolkodási képességeinek tanulmányozására ez az út nyilvánvalóan járhatatlan.

Pedig az utóbbi évek kutatásai igazolták, hogy a kutyák sok szempontból hasonlóan gondolkodnak, viselkednek, mint mi, illetve mint a kicsi gyerekek, így amellett, hogy saját jogon is izgalmas alanyok, egyes humán agyi működések modellezésére is alkalmasak lehetnek. A hazai és külföldi etológiai kutatások sikere logikusan vezetett a háttérben zajló neurális folyamatok feltárásának igényéhez, azaz ha már tudjuk, hogy egyes helyzetekben hogyan viselkednek, mire képesek a kutyák, akkor arra is kíváncsiak vagyunk, milyen agyi mechanizmusok játszanak szerepet e fejlett képességek szervezésében. A modern képalkotó eljárások, különösen a funkcionális MRI (fMRI) humán kutatásokban megfigyelhető térhódítása teremtette meg a lehetőségét annak, hogy a kutyák egyes képességeinek hátterében álló idegi folyamatokat is tanulmányozzuk.

A funkcionális MRI (Magnetic Resonance Imaging) a mágneses rezonanciás képalkotás egy fajtája, amely lehetővé teszi egyes gondolkodási képességek és érzelmi reakciók neurológiai hátterének megismerését. A funkcionális szó arra utal, hogy az eljárással egy agyterület működése vizsgálható, illetve segítségével beazonosíthatók az adott inger feldolgozásáért felelős agyterületek (szemben az orvosi gyakorlatban alkalmazott diagnosztikai célú, strukturális MRI vizsgálatokkal).. A képalkotó technika lényege, hogy az épp aktív idegsejtek oxigént használnak fel, az oxigénigény változása pedig kihat az adott agyterület vérellátására, a készülék pedig képes észlelni az oxigénben dús és szegény vér mágneses érzékenysége közti eltéréseket, és ebből megállapítani a lokális aktivitások helyét. A tudományos kutatások szempontjából kulcsfontosságú, hogy az eljárásnak nincs ismert károsító hatása.

 

Új módszer kidolgozása

Szinte reménytelen éber, nem rögzített állatokkal fMRI vizsgálatot végezni, mert az alanynak 7-8 percen át teljesen mozdulatlanul kell feküdnie a szkennerben, ami még egy felnőtt embernek sem könnyű, így a humán vizsgálatokban is alkalmaznak némi rögzítést. Állatokon végzett kutatásoknál a kábítás vagy a drasztikus rögzítés a szokásos eljárás. A kábítás nyilvánvaló hátránya azonban, hogy számos olyan agyi aktivitás mérésére nincs lehetőség, mely az éber állat viselkedésének hátterében rejlik, illetve, hogy kimutathatóan csökken az agykérgi aktiváció mértéke, így ugyanarra az ingerre gyengébb, esetleg módosult idegi választ kapunk, mint egy teljesen éber alany esetében. Az állat stabil rögzítése pedig nem csupán állatvédelmi szempontból aggályos, de az állat frusztrációja feltehetően a neurális működést is befolyásolja. Mivel esetünkben sem a kábítás, sem pedig a fájdalmat és stresszt okozó rögzítés nem jöhetett szóba, kutatócsoportunk egy teljesen új módszert dolgozott ki, melynek lényege, hogy önként jelentkező gazdák családi kutyáit a vizsgálat előtt egy speciális program szerint tréningezzük.

Célunk az volt, hogy a kutyák gazdájuk jelenlétében 7-8 percig az emberekhez hasonló módon, azaz éber állapotban, rögzítés és kábítás nélkül, nyugodtan és mozdulatlanul feküdjenek az MRI készülékben. Ehhez nyilvánvalóan meg kell nyernünk az önkéntes együttműködésüket. A néhány hónapos tréningprogram több részből áll: a kutyát először jutalmazással arra tanítjuk, hogy fejét előrenyújtva mozdulatlanul feküdjön, majd meg kell győznünk arról, hogy ne aggódjon az MRI-berendezés által keltett zaj és enyhe rezgés miatt. Sem póráz, sem nyakörv nincs rajta, csupán a pozitív megerősítésre, illetve a gazda és a kiképző rábeszélő készségére, az ember és kutya között korábban kiépült bizalomra alapozunk. A tréning nemcsak kondicionálásra épül, hanem szociális tanuláson alapuló módszereket is használunk (ahogy egy kisgyerek meggyőzése során is tennénk). Később sem kényszerítjük a kutyákat semmilyen módon a teszthelyzetbe, bármikor kibújhatnak a szkennerből, amikor csak akarnak.

 

Kutatócsoportunk először 2008-ban számolt be a tudományos világnak két tréningezett kutyán végzett éber fMRI vizsgálatról, de akkor még inkább csak kerestük a módszerben rejlő lehetőségeket. Nem csupán a kutyák szelíd meggyőzésének technikáját kellett kidolgoznunk, hanem az emberénél jóval kisebb – és némileg eltérően „összeszerelt” – kutyaagy működésének mérésére alkalmas beállításokat és a kiértékelés módszertanát is. Közben nemrégiben egy amerikai kutatócsoport adott hírt családi kutyán végzett éber fMRI vizsgálatokról, és bár az ő módszereik kevésbé megbízható eredményekhez vezettek (a két vizsgált kutya egyszerre csak rövid ideig tartotta a fejét a tekercsben, így több mérésből kellett összerakniuk egy tesztet és egyedileg értékelni a kutyákat), ráébredtünk: ha nem akarunk hátrányba kerülni, egy ilyen forradalmian új területen nem várhatunk addig, míg minden tekintetben tökéletesen elégedettek leszünk az alkalmazott megoldásokkal. A mi kutatásaink egyik erőssége, hogy nagyobb elemszámú minta tesztelésén alapul, tehát csoportszintű elemzést tesz lehetővé. Megközelítési módszerünk másik különlegessége az összehasonlító jelleg – azaz hogy ugyanazon ingerek hatását embereken és kutyákon is megvizsgáljuk.

 

Hogyan fogalmazzunk kérdéseket az agynak?

Amikor embereken végeznek fMRI vizsgálatokat, a kutatók számos jól bevált módszer közül válogathatnak az ingerek prezentálására: képeket, filmeket vetíthetnek, hangokat játszhatnak le, akár illatanyagokat is bejuttathatnak az orrba. Arra is van lehetőség, hogy az agyi aktivitás mérését összekapcsolják a közvetlen válaszadással, mert az alany egy gomb megnyomásával teszt közben is jelezheti a helyes választ, a megfelelő pillanatot. Kutyák esetében viszont minden technikai megoldást újra ki kell találni, mert más a testfelépítésük (még a fülhallgató sem könnyen illeszkedik a fejükre), másképp fekszenek a szkennerben (az emberek hanyatt, a kutyák hason), és persze nem könnyű nekik elmagyarázni, hogy bár hosszú perceket kell szoborrá merevedve tölteniük, azért ne aludjanak el (bár ez a baleset állítólag az emberekkel is gyakran megesik).

 

A kutyák mérési eredményeit az emberen is alkalmazott alapvető elv szerint elemezzük, azaz a bemutatott ingerek hatására létrejövő változásokból következtetünk az érintett agyi területek hollétére. Nyilvánvaló tehát, hogy az fMRI eredménye nem azt árulja el, hogy pontosan mire is gondol az agy gazdája, csak arról ad információt, hogy az adott inger mely agyterületet aktiválja és milyen mértékben. A komparatív megközelítés különlegessége pedig abban rejlik, hogy lehetőséget teremt a két faj egyedeire jellemző neurális válaszok helyének és mértékének egybevetésére.

 

Első vizsgálatainknál két okból is akusztikus ingerek alkalmazása mellett döntöttünk. Egyrészt a kutya és ember kivételes együttélése ugyanabban a társas környezetben (a háziasítás több tízezer éve, plusz az egyedfejlődési tapasztalatok) különleges lehetőséget nyújt arra, hogy egy másik fajhoz tartozó, ám mégis fontos szociális partner akusztikus kommunikációjának hatását elemezzük. Ritka jelenség ugyanis, hogy két leszármazásilag ilyen távol álló faj érzelemkifejező hangjai ennyire jelentősek legyenek a másik számára. Másrészt a tanszéki kutatások úttörő szerepet játszottak a kutyák vokalizációjának tudományos igényű feltárása terén (nem összetévesztendő a csodás „kutyaugatás-fordító” készülékekről szóló szenzációhajhász híradásokkal), és az elemzések eredményei mellett kutyahangok széles skálája is rendelkezésünkre áll mint ingeranyag.

Gyakran hallhatjuk, hogy a kutyák milyen sokat megértenek abból, amit mondunk nekik – még ha erősen megoszlik is a gazdák és szakértők véleménye arról, hogy a szavak jelentése vagy inkább a hangsúly, a hangmagasság és egyéb nem nyelvi tényezők segítenek abban, hogy a kutyák reakciója valamiféle „megértésről” tanúskodjon (hiszen az életben és az etológiai tesztekben is csupán a megfigyelhető viselkedésből tudunk következtetni arra, mi járhat a kutya fejében). Azonban ha azt a kérdést feszegetjük, vajon mi, emberek mennyire értjük meg a kutya „beszédét”, már több tudományos ismeret áll rendelkezésre. Kérdőíves felmérések például arról tanúskodnak, hogy az emberek valóban különbséget tudnak tenni különböző helyzetekben (játék előtt, kikötve, házőrzéskor, stb.) felvett, így feltehetően eltérő érzelmi állapotot tükröző ugatások között. (Lásd Sokatmondó és bosszantó ugatások c. cikkünket a 2013/4. számban)

De vajon érzelmeit szavak nélkül kifejező társunk hangjainak mely akusztikus jellemzői segítik leginkább a megértést? Képesek vagyunk-e értelmezni az ugatás mellett a nyüszítés, morgás és más kutyahangok üzenetét is (hiszen morgás jellegű hangokat nem csupán dühében adhat ki a kutya, hanem például kunyeráláskor is). És vajon kutyáink agya is hasonló szabályok mentén értékeli a mi nem nyelvi vokalizációnkat, ha ki akarja olvasni érzelmeinket?

Épp fMRI vizsgálatok igazolták, hogy az emberi agyban speciális mechanizmusok segítik a csak ránk, emberekre jellemző hangok felismerését, illetve azok érzelmi töltésének érzékelését. Ám elég keveset tudunk e képességünk evolúciós eredetéről, mert pár főemlősön végzett kutatástól eltekintve még nem vizsgálták az olyan hangadásokra épülő neurális mechanizmusokat, amelyek a fajon belüli és fajok közti felismerést és megértést szolgálják. Ezért első vizsgálatainkban – az új módszertani megoldások fejlesztése és tesztelése mellett – a vokalizációra érzékeny agykérgi területek evolúciójának és szociális megismerésben betöltött szerepének megértéséhez próbálunk egy lépéssel közelebb kerülni.

 

Az agy válaszol (csak meg kell fejteni)

Etológusként a viselkedési tesztek végeztével a szokásos eljárás, hogy ízekre szedjük a megfigyelhető magatartásmintázatot, és a tudományos kérdés jellegétől függően elemezzük az egyes elemek előfordulásának gyakoriságát, időtartamát, sorrendjét, stb. Tehát például ha arra vagyunk kíváncsiak, megérti-e a kutya a gazda szavaiban rejlő „üzenetet”, olyan helyzetet kell teremtenünk, amelyben a kutya viselkedési válaszából nagy valószínűséggel következtethetünk arra, mi játszódhatott le az elméjében. Ez nem könnyű, de többnyire megoldható feladat. Szinte lehetetlen azonban megbízható kísérleti módszert kidolgozni olyan tudományos kérdések megválaszolására, amelyeket embereknél kérdőívekkel oldunk meg – például hogy hogyan értékeli 100 különféle hang érzelmi töltését. Úgy tűnik, a jövőben ilyenkor a viselkedéses tesztek helyét átveheti az fMRI.

A neurális vizsgálatok kiértékelése viszont meglehetősen komplex folyamat, mert az fMRI az agyról nem egyfajta térbeli filmfelvételt hoz létre, hanem inkább sorozatképeket készít pár másodpercenként, amelyek bonyolult feldolgozás során állnak össze értelmezhető adatokká. Ráadásul az emberi agyak sem teljesen egyformák, kutyák esetében pedig (gondoljunk csak különböző fajtáknál a fej méretére és arányaira) fokozottan szembesülünk ezzel a problémával. Így nem egyszerű eldönteni, miként válasszuk meg a viszonyítási alapul szolgáló „mintaagyat”, illetve hogyan lehet a csoportszintű elemzésnél kiküszöbölni az egyedi agyak eltéréseiből eredő hatásokat. Az embereken már bevált módszereket Andics Attila kollégánk igazította az újszerű összehasonlító vizsgálat igényeihez, amíg azok adaptálhatóvá nem váltak a kutyaagy, illetve kutyák neurális reakcióinak elemzésére.

Bár az fMRI sem csodafegyver és nem alkalmas gondolatolvasásra, reményeink szerint összehasonlító vizsgálataink általánosságban is segíthetnek megérteni a vokalizációra érzékeny agykérgi területek evolúcióját és szociális megismerésben betöltött szerepét. A kutyákon végzett tesztek módszertanának továbbfejlesztésével (vizuális és szagingerek bevezetése) pedig egyre több információhoz juthatunk a viselkedéskutatás által már feltárt kutya-ember, illetve kutya-gyerek hasonlóságok hátterében álló neurológiai folyamatokról is.

 

 

 

 

 

Kepgaleria: 

Ez is érdekelhet

Az utóbbi években több kutatás összefüggést talált a mozgás és az idegrendszer fejlődése között – rövid összefoglalón

Hogyan lehetséges, hogy meglehetősen pontosan felismerjük beszélgetőtársunk érzelmi állapotát?

A kutatás alátámasztja, hogy a fittség nem csupán a testi, lelki egészségre van jó hatással, de az iskolai teljesítményre is.

A ló mozgásából eredő rezgő hatások az ún. szimpatikus idegrendszer aktiválása révén fejlesztik a gyermekek tanulási képességeit...

Milyen hatással van a rockzene az orvosok teljesítményére műtét közben?

A látásunkkal csupán a lényegét tudjuk megragadni annak, amit nézünk, a részleteket már nem...