Исследование сетей мозга собак дает новые данные об эволюции млекопитающих

Исследование функциональных сетей мозга собак показало, что в ходе эволюции мозга млекопитающих роль поясной коры (cingulate cortex) — двусторонней структуры, расположенной глубоко в коре больших полушарий, — частично перешла к латеральным лобным долям, которые контролируют решение задач, переключение между ними и целенаправленное поведение. В основе работы лежит новый атлас мозга собаки, созданный на основе фМРТ (fMRI) в состоянии покоя, который может помочь в анализе заболеваний, характеризующихся нарушением интеграции и коммуникации между областями мозга.

Исследователи из Департамента этологии Университета им. Лоранда Этвёша (ELTE) с 2006 года развивают методологию фМРТ-исследований на собаках. Метод дрессировки домашних питомцев для участия в экспериментах был разработан Мартой Гачи и основан на социальной мотивации и принципах обучения через наблюдение за уже обученной собакой. В результате собака способна лежать неподвижно в сканере МРТ до 8 минут.

Новый атлас для исследователей мозга собак

Для создания функционального атласа мозга в исследование включили 33 обученные семейные собаки. Во время записи фМРТ (rs-fMRI) собаки не выполняли никаких задач, находясь в «состоянии покоя». Это позволило выявить, какие области мозга функционально связаны друг с другом.

Методология была усовершенствована с применением теории сетей при участии специалиста по данным Милана Яношова. Новые атласы мозга собаки с высоким разрешением позволили изучить силу связей как внутри сетей, так и между ними, а также проводить межвидовые сравнения благодаря большому количеству обследованных животных.

Мозг собак и человека: разные доминирующие области

Согласно исследованию, сети в латеральной лобной доле (frontoparietal), отвечающие за решение задач и целенаправленное поведение, играют у собак меньшую роль, чем у человека. Вместо этого центральную роль играет поясная кора (cingulate cortex), которая вовлечена в жизненно важные процессы, обработку вознаграждения и регуляцию эмоций. Поясная кора у собак пропорционально больше, чем у человека.

Влияние старения

В исследовании участвовали собаки разного возраста, самой старшей было 14 лет. Данные показали, что пожилым собакам было немного сложнее сохранять полную неподвижность, хотя смещение головы даже у них составляло менее 0.4 мм. Это сходство с людьми, у которых с возрастом также снижается способность долго сохранять неподвижность.

Исследование позволяет заглянуть в эволюцию человеческого мозга, предполагая, что в ходе эволюции млекопитающих функции поясной коры частично взяли на себя frontoparietal области. Новый атлас rs-fMRI может помочь в изучении состояний, при которых нарушена интеграция и коммуникация между областями мозга, таких как старение, тревожность и психические расстройства.