Реакция мозга собак при сопротивлении искушению схожа с человеческой

Фото из открытых источников

В мозге собак во время фиксации наблюдается активность, подобная человеческой, что позволяет предположить, что ожидание вознаграждения может включать активный умственный контроль и внимание. Результаты исследования опубликованы в журнале Animal Cognition.

Собака, сидящая в нескольких сантиметрах от любимого лакомства, может столкнуться с непростой проблемой. Еда находится достаточно близко, чтобы её можно было взять, но хозяин сказал подождать, поэтому собаке приходится сдерживаться, чтобы не взять то, чего она явно хочет.

Этот повседневный момент имеет значение, потому что самоконтроль способствует концентрации внимания, принятию решений и способности оставаться сосредоточенным на цели. Новый эксперимент предполагает, что у собак при сопротивлении искушению наблюдается мозговая активность, схожая с человеческой, что дает исследователям новый способ изучения механизмов контроля у разных видов.

На кафедре этологии Университета имени Этвеша Лоранда Марта Гачи изучала, как собаки могут помочь исследователям понять заболевания, которые также поражают людей.

«Собаки живут и стареют быстрее, чем люди, но передвигаются в тех же условиях и адаптируются к тем же социальным и физическим трудностям», — сказала Гачи. «Это означает, что факторы развития и возрастные особенности, связанные с патологическими состояниями, можно изучать более эффективно с точки зрения затрат времени, чем в человеческих популяциях».

Команда работала с 14 собаками, которые уже научились не брать еду или игрушки, когда хозяин говорит им подождать. В ходе эксперимента исследователи собрали 226 коротких записей мозговой активности собак.

В ходе выполнения основного задания желаемое собакой лакомство помещали в пределах досягаемости, так чтобы оно было видно и ощущалось на запах. Хозяин велел собаке подождать около 30 секунд, прежде чем позволить ей взять лакомство.

Другие записи запечатлели собак в бодрствующем состоянии, без этого дополнительного соблазна. Это позволило команде сравнить период отдыха с моментом, когда животному приходилось сдерживаться.

Ивайло Бориславов Иотчев из Научно-исследовательского центра естественных наук ХУН-РЕН помог разработать и провести эксперимент.

«Мы записали 226 коротких ЭЭГ-снимков, каждый продолжительностью около половины минуты, от четырнадцати собак , которые на протяжении всей записи либо выполняли команду, либо оставались в состоянии покоя», — сказал Иотчев. «Затем эти данные были проанализированы, чтобы выяснить, являются ли тета-волны более выраженными как внутри одной собаки, так и между разными собаками в тех записях, где животные подчинялись команде ограничения движений».

Исследователи заявили, что собаки, по всей видимости, не просто выполняли команды в автоматическом режиме. Когда им приходилось сдерживаться от получения награды, в их мозге наблюдалась тета-активность, сходная по частоте и локализации с активностью, связанной с самоконтролем у людей.

Исследователи использовали электроэнцефалографию, или ЭЭГ, которая регистрирует электрическую активность мозга с помощью датчиков, размещенных на голове. Они сосредоточились на тета-волнах — медленном паттерне активности, повторяющемся примерно от четырех до восьми раз в секунду.

У людей более сильная тета-активность в передней части головы часто наблюдается, когда они концентрируются или сдерживают себя от ответа. Собаки демонстрировали аналогичное увеличение активности в лобной области мозга во время ожидания вознаграждения.

Команда исследователей также обнаружила снижение общей фоновой активности мозга во время выполнения задания, что является еще одним признаком, связанным с умственным усилием у людей. Однако сигналы не могут точно показать, о чём думали собаки, поскольку ожидание может включать в себя одновременно внимание, предвкушение и сопротивление побуждению.

Анна Кис из Научно-исследовательского центра естественных наук HUN-REN связала этот подход с вопросами, касающимися синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), веса и контроля импульсов.

«У людей нарушения в работе лобных долей играют роль как в развитии СДВГ, так и в аномальном увеличении веса», — сказала Кис. «Возможность измерять ЭЭГ-корреляты поражения лобных долей головного мозга у собак позволит нам исследовать, насколько эти состояния у собак похожи на человеческие, и позволит нам делать более точные прогнозы и для людей».

Это не означает, что у собаки, ожидающей еды, СДВГ или проблемы с весом. Вместо этого у исследователей теперь может появиться практический способ сравнить некоторые мозговые процессы, участвующие в управлении, и увидеть, как они меняются в зависимости от возраста, поведения или состояния здоровья.

В более ранних работах изучался когнитивный контроль у собак с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Этот метод позволяет определить места мозговой активности, но собаки должны оставаться совершенно неподвижными внутри сканера.

ЭЭГ — более дешевый метод, который можно использовать, когда бодрствующая собака выполняет более естественную задачу.

«Удивительно мало внимания до сих пор уделялось лобным долям мозга собак, учитывая, как много людей верят в богатый внутренний мир своих четвероногих друзей», — сказал Иотчев. «Мы гораздо лучше понимаем работу этой части мозга у крыс. Поскольку мы продемонстрировали, что неинвазивная ЭЭГ, которая дешевле и проще в применении, чем измерение с помощью фМРТ, также может быть полезна, это открывает двери для множества будущих исследований психических процессов и их нейронной основы у собак».

В эксперименте участвовало всего 14 собак, и все они уже научились ждать вознаграждения по команде. Это означает, что результаты не могут показать, используют ли все собаки одни и те же мозговые процессы при сопротивлении искушению. Исследователи также зафиксировали активность мозга лишь в нескольких точках на головах собак.

Этого было достаточно, чтобы показать, что наиболее сильные изменения наблюдались в передней части мозга, но недостаточно, чтобы точно определить, какая именно часть мозга затронута.

Тета-волны также могут появляться во время концентрации внимания, предвкушения и других форм умственного напряжения. Поэтому исследователи не могут утверждать, что сигнал возник исключительно благодаря самоконтролю.

Ещё одним ограничением были условия сравнения, когда собаки просто отдыхали. В эти периоды они могли быть менее внимательными, что отчасти могло повлиять на разницу в активности мозга.

В целом, полученные результаты свидетельствуют о том, что ожидание вознаграждения у собак включает в себя активные умственные усилия, но они не доказывают, что собаки проявляют самоконтроль точно так же, как люди.

Интересно не только то, что собаки умеют ждать лакомства. Новым является то, что это хорошо известное действие по сдерживанию изменяет активность мозга по схеме, напоминающей ту, которая связана с когнитивным контролем у человека.

Это дает исследователям практический инструмент для изучения того, как собаки управляют импульсами, как эти системы меняются с возрастом и насколько некоторые процессы в собачьем мозге похожи на человеческие.

Это также позволяет использовать знакомые моменты во взаимоотношениях собак и их владельцев для понимания биологических механизмов самоконтроля.