Összehasonlító agykutatás - A kutya és az ember agya hasonlóan észleli a hangokban rejlő érzelmeket

Magyar kutatók a világon elsőként hasonlították össze az ember és egy nem főemlős állatfaj agyműködését, és azt találták, hogy a kutya agyában csakúgy, mint az emberében, létezik egy fajtársak hangjaira érzékeny terület. A rangos Current Biology c. folyóiratban most megjelent tanulmány szerint a kutya agya az emberéhez hasonló módon érzékeli a hangokban rejlő érzelmek akusztikus jellegzetességeit is. Az eredmények a kutatók szerint azt jelzik, hogy a fajtárshangokra való érzékenység egy olyan agyi funkció, ami már legalább 100 millió éve, a kutya és az ember legutolsó közös őse óta jellemzi az emlősök hangfeldolgozását. A kutatás új megvilágításba helyezi az ember és legjobb barátja közti különleges kapcsolatot is, és segít megérteni azokat a viselkedési és neurális mechanizmusokat, amelyek a két faj több tízezer éve fennálló szövetségét olyan hatékonnyá tették. “A kutya és az ember egymás közelében élnek, nagyon hasonló szociális környezetben. Eredményeink azt mutatják, hogy nemcsak a szociális környezet hasonlít, hanem azok az agyi mechanizmusok is, amelyek a szociális információkat feldolgozzák” – mondta Andics Attila, az MTA-ELTE Összehasonlító Etológiai Kutatócsoport munkatársa. – “Ez fontos támogatást nyújthat a két faj közti kommunikáció sikerességéhez is.”
A cikk folytatása az MTA-ELTE Összehasonlító Etológiai Kutatócsoport honlapján.

Andics et al., 2014. Current Biology

Fotók: https://plus.google.com/photos/108002458883666804230/albums/5973495377040995217

Híradások:

Mágneses vonalak

Megfigyelési lehetőség lelkes kutyagazdáknak: a kutyák ürítéskor észak-déli tengely mentén helyezkednek el. De csak akkor, ha optimálisak a mágneses feltételek (hogy mikor azok, azt meg kell kérdezni a legközelebbi geomagnetikus obszervatóriumtól - a kutatók is így tettek, ugyanis első megközelítésben semmiféle mintázatot nem találtak a kutyák viselkedésében). A vizsgálathoz 70 kutyáról két éven át gyűjtöttek 1893 székelésről és 5582 vizelésről adatot. A gyakorlatban ez azt jelentette, hogy az együttműködő gazdák két éven át sétáltatták a kutyájukat iránytűvel és jegyzetfüzettel a kezükben. 

Ha nem csak az igen speciális adatválogatásból eredő hibáról van szó, akkor ez megmagyarázhatja, hogyan találnak haza a kutyák nagy távolságból, ismeretlen terepen keresztül is. 

A kutyák ürítési szokásait vizsgáló szerzők korábban is meglepetést keltettek hasonló témákkal. Feltárták, hogy a rókák egerésző ugrása nem mindegy, milyen irányú: észak felé ugorva 74%-os a rókák sikeressége, amúgy jellemzően sikertelenek. De nem mindig, csak akkor, ha magas fűben vagy mély hóban vadásznak, amikor a zsákmány nem látható. A kutatók szerint a rejtélyes magnetoreceptor egyfajta távolságmérőként működhet.

Még sajátosabb megvilágításba helyezi a kutatássorozatot, hogy a szerzők hasonló iránytűre utaló jelenségre találtak - Google légifotók felhasználásával - teheneknél és szarvasoknál is. Legelészés közben jellemzően észak-déli irányban helyezkednek el, kivéve magasfeszültségű elektromos légvezetékek közelében.

Madaraknál, rovaroknál és néhány emlősnél már jól dokumentált, hogy képesek a mágneses tér érzékelésére, de az említett fajok esetében erre még kevesen gondoltak, főként azért, mert nem világos, milyen mechanizmusokon keresztül érvényesül a mágnesség érzékelésének hatása, és az sem, hogy például a teheneknek milyen haszna származik abból, ha mágneses vonalakhoz igazodnak.

Élet és Tudomány, 2014/5

Hivatkozott cikkek:

Hart et al., 2013. Frontiers in Zoology

Cerveny et al., 2010. Biology Letters

Begall et al., 2008. PNAS
Burda et al., 2009, PNAS

Kapcsolódó sajtóhírek: 

Az Index híradása: "Ha a mágneses tér instabil, ezt a viselkedést nem lehet megfigyelni: a kutyák a mágneses tér elhajlásához próbáltak igazodni, a polaritásváltozásra sokkal érzékenyebbek, mint a mező erősségére." "A kutatók szerint a kutyák igazából nem az észak-déli tengelyhez igazodnak, hanem megpróbálják elkerülni a kelet-nyugati tengelyt." 

Mousing in the Snow - Facing North Works Best

Do Dogs Have a Special Magnetic Sense?
Fox ‘rangefinder’ sense expands the magnetic menagerie

'Magnetic cows' are visible from space

Return of the B-field bovines

A kutyák szociális viselkedésének genetikai háttere

A kutyák emberre irányuló szociális viselkedését befolyásolja, hogy az oxitocinra (kedvelt nevén "szeretethormon") érzékeny receptorfehérje mely genetikai változatait hordozzák. Az MTA-ELTE Összehasonlító Etológiai Kutatócsoport irányításával készült tanulmány a PLoS ONE folyóiratban jelent meg.

Az oxitocin főként a vonzalom, bizalom szabályozásában játszik fontos szerepet. Az oxitocin – mint minden hormon – hatását úgy fejti ki, hogy a sejtfelszínen elhelyezkedő speciális fehérjéhez (receptorhoz) kapcsolódik. A receptor működése attól függ, hogy az azt kódoló gén (OXTR) melyik változatát hordozza egy adott egyed. A különböző variációk ember esetében kapcsolatban állnak a szociális viselkedéssel, például azok, akik bizonyos variációkat hordoznak jellemzően barátságosabbak, könnyebben ismerik fel mások érzelmeit, empatikusabbak. Az oxitocint a kutya-ember kapcsolatok esetében is egyre intenzívebben kutatják. A kutyával való interakció során megnő a hormonszint azokban, akik erősen kötődnek a kutyájukhoz, sokat foglalkoznak vele, ölelgetik, és a kutya is gyakran keresi velük a kapcsolatot. De a kutyában is hasonló a helyzet, a hatás tehát kölcsönös.

Erre alapozva vetették fel magyar kutatók, hogy a kutyában is kapcsolat lehet az oxitocinreceptor-gén variációi és az ember felé irányuló szociális viselkedés között. A PLoS ONE folyóiratban januárban megjelent tanulmányukban az MTA-ELTE Összehasonlító Etológia Kutatócsoport, az MTA Kognitív Idegtudományi és Pszichológiai Intézet, a Semmelweis Egyetem Orvosi Biokémia Intézet és belga, valamint norvég partnerintézmények munkatársai annak jártak utána, hogy német juhászkutyák és border collie-k (két gyakori, munkakutyaként is alkalmazott fajta) viselkedése vajon összefüggésben áll-e azzal, hogy az oxitocinreceptor-gén melyik variációjával rendelkeznek.

Családi kedvencek, 103 border collie és 104 német juhász vett részt a tesztekben gazdájukkal együtt. E két fajta képviselői viszonylag nagy egyedszámban elérhetők, a genetikai asszociációs vizsgálatokhoz pedig sok egyedre van szükség a vizsgált gének egyenként viszonylag csekély hatásának detektálásához. A viselkedésteszt öt részből állt: barátságos idegen üdvözlése, rövid szeparáció a gazdától, problémamegoldás, fenyegető idegen közeledése és az elrejtőző gazda megkeresése. A kutatók 17 szempont alapján értékelték a kutyák viselkedését, majd főkomponens-analízissel négy háttérváltozót azonosítottak: közelségkeresés, szeparációra adott reakció, barátságosság és emberek tekintetének keresése. Az eredményekből kiderült, hogy a két fajta viselkedése eltérő: a border collie-k szívesebben közeledtek a gazda és a barátságos idegen felé, ugyanakkor kisebb reakciót mutattak, ha a gazda eltávolodott tőlük, kevésbé voltak barátságosak, ha a kísérletvezető fenyegetően vagy passzívan viselkedett és többet néztek a tesztben szereplő emberekre (gazdára, kísérletvezetőre), mint a német juhászok.

A génvariációkat a Semmelweis Egyetem Biokémiai Intézetében Bence Melinda és munkatársai vizsgálták meg PCR alapú technikákkal, amit elektroforézises analízis követett. A DNS a kutyák szájnyálkahártyájáról származott, a kutatók vattás végű pálcikával dörzsölték meg a kutyák pofájának belső oldalát a zápfogaknál. A leváló hámsejtek örökítőanyaga elegendő az elemzéshez.

Munkatársaink ún. egypontos nukleotid polimorfizmusokat (SNP) kerestek, vagyis az örökítőanyag olyan pontjait, ahol nem csak egy, hanem két bázis valamelyike is előfordulhat. Három SNP-t sikerült azonosítani, ebből kettőt most először írtak le. Ezek közül az egyik (-212AG polimorfizmus) kapcsolatban állt a közelségkereséssel mindkét fajtában, a másik (rs8679684) pedig a barátságossággal. Utóbbi esetben azonban a génváltozatok ellentétes hatásúak voltak: míg a német juhászokban a kizárólag A allélt (adenin bázist) hordozók mutattak barátságosabb viselkedést, border collie-kban a csak T-t (timint) hordozók. A harmadik, az egyedek közt változatosságot mutató génhely (19131AG) kapcsoltságban állt a másodikkal, ezért ugyanazok a hatások jelentkeztek.

A fajták közötti különbség arra hívja fel a figyelmet, hogy más genetikai és sejtes mechanizmusok is jelentős szerepet játszanak a viselkedés kialakulásában, amiket további vizsgálatoknak kell feltárnia. Az eredmények azonban azt sugallják, hogy akárcsak az embereknél, a kutya szociális viselkedésének is vannak oxitocinrendszerrel kapcsolatos genetikai rizikófaktorai. A legtöbb kutyagenetikai kutatás a testi betegségek rizikófaktorait keresi. Erre a kutya faj nagyon alkalmas, mert a fajták kialakulásának velejárójaként a beltenyésztettség növelte a genetikai betegségek előfordulásának gyakoriságát. A viselkedéssel kapcsolatban azonban még kevés rizikófaktort azonosítottak, főleg azért, mert a viselkedés kategorizálása nagyon sok problémába ütközik. A mostani vizsgálatot végző kutatócsoport korábban az aktivitás-impulzivitás és a D4-es típusú dopaminreceptor (DRD4) valamint a tirozin-hidroxiláz enzim (TH) génje között talált kapcsolatot. A kutyák viselkedése mögött meghúzódó genetikai faktorok további kutatása segít megérteni egyes humán szociális zavarok, például az autizmus, a csökkent anyai gondoskodás, alacsony empátia, kötődési nehézségek biológiai hátterét.

Eredeti közlemény: Kis, A.; Bence, M.; Lakatos, G.; Pergel, E.; Turcsán, B.; Pluijmakers, J.; Vas, J.; Elek, Z.; Brúder, I.; Földi, L.; Sasvári-Székely, M.; Miklósi, Á.; Rónai, Z.; Kubinyi, E. (2014).Oxytocin receptor gene polymorphisms are associated with human directed social behavior in dogs (Canis familiaris). PLoS ONE 9(1):e83993
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0083993

Nagasawa

Handlin

Odendaal 

Sajtóhírek:

• Viselkedés-genetika: eb és ember egy kutya - medicalonline.hu, 2014. 01.17.
• A kutyák szociális viselkedése  - ng.hu, 2014. 01.17.
• Így barátkozik a kutya az emberrel - eletmod.hu, 2014.01.17
• A kutyák emberekhez való viszonyát a gének is befolyásolják - Origo, 2014.01.17.

Hogyan alkalmazkodik a tibeti masztiff a magashegyi oxigénhiányhoz?

Újabb cikk a Zhang-laborból: a tibeti masztiff magashegyi alkalmazkodóképességéért legalább 12 gén felel. 32 tibeti masztiff, 20 kínai "bennszülött" síkvidéki kutya és 14 farkas teljes genomját hasonlították össze a kutatók. Több mint 120 000 SNP-t (egypontos nukleotid-polimorfizmus) találtak, ebből 16 volt jellemző a masztiffokra, és 12-t sikerült kapcsolatba hozni a környezethez való alkalmazkodással, vagyis az oxigénhiányos környezet elviseléséhez szükséges speciális energiatermelési mechanizmusokkal. (Ínyenceknek néhány érintett gén neve: EPAS1, SIRT7, PLXNA4, MAFG)

Li et al., 2014. Mol Biol Evol
Kép: Wikimedia Commons

Farkashibrid-ember kapcsolat

A vizsgálat két alanya és egy önkéntes. Forrás: DBID

Akár félmillió kutya-farkas hibrid (kutya és farkas szülőktől származó keverék) is élhet az Egyesült Államokban. Évente több százat altatnak el közülük vagy kerülnek végleg menhelyre, mivel veszélyt jelentenek környezetükre. A szerencsésebbek olyan menhelyre kerülnek, ahol még kapcsolatban maradhatnak emberekkel. Lindsay R. Mehrkam PhD hallgató egy ilyen menhelyen élő három hibridpárnál és egy farkaspárnál vizsgálta meg, hogyan hat rájuk, ha egy ember bemegy a kifutójukba és kicsit foglalkozik velük. Csupa pozitív hatást talált: nőtt az állatok aktivitása, a barátságos viselkedések előfordulásának gyakorisága, sőt, a párok tagjai egymással is többet játszottak. A sztereotip futkosás viszont csökkent vagy megszűnt. Ez azt jelenti, hogy az emberi interakció ideális (és önkéntesek bevonásával olcsó) módja a fogságban élő farkashibridek környezetgazdagításának. Ez az eredmény valószínűleg nem sok embernek okoz meglepetést, ennek ellenére fontos lépés a hibridek viselkedésének kutatásában. 

A tudományos közlemény első szerzőjének fotókkal illusztrált beszámolóját Julie Hecht és Mia Cobb blogjában olvashatjátok.

Lindsay et al., 2014. JAAWS

Kicsi kutya – sok probléma

A kutyaharapás az egyik legfontosabb - vagy a legfontosabb? - probléma a kutyával való kapcsolatunkban. Döbbenetes, de amerikai adatok szerint minden második gyereket harapott már meg kutya életében. Az amerikai állatorvosok lapjában (JAVMA) nemrég egy átfogó elemzés jelent meg 2000-2009 közötti halálos kutyatámadásokról. A fajta nem volt prediktív. A Smart Animal Trainig blog szemlézi a cikket:

• There was no able-bodied person present to intervene (In 87% of cases);
• The victim didn’t know the dog (In 85% of cases);
• The dogs were intact (in 84% of cases);
• The victim didn’t have the physical ability to manage the situation, due to either age or physical condition (in 77% of cases);
• The dogs were kept as resident dogs (kept on the property) instead of family pets (in 76% of cases);
• The dogs were mismanaged by the owner (in 37% of cases)
• The dogs were neglected or abused by the owner (in 21% of cases).
• In 80% of cases, at least 4 of these factors were present.

 Agresszióval foglalkozik az AABS egyik tanulmánya is. Közel 4000 kérdőív alapján az derült ki, hogy három olyan helyzet, amiben előfordult agresszió (3-7%-ban) nincs egymással kapcsolatban. Vagyis, ha egy kutya agresszív olykor a családtagokkal, akkor nem biztos, hogy idegenekkel is az, találkozzon velük az otthonán belül vagy kívül. A korán, 12 hetes koruk előtt kölyöksuliba hordott kutyák kevésbé voltak agresszívak, mint a többiek. Az eredményeket szépen összefoglalja a CAP blog, azt állítva, hogy nincs "veszélyes" vagy "biztonságos" kutya. Amit szerintem helyesebb lenne átkeretezni úgy, hogy egyes kutyák sok, mások csak igen kevés helyzetben válnak veszélyessé.

A kutya magassága, súlya és fejformája mind kapcsolatba hozható problémás viselkedésformákkal. Általánosságban, minél kisebb a kutya, annál több problémáról számolnak be a gazdák. Az összefüggés okai még nem ismertek, de valószínűleg inkább a hibás nevelés okolható, mint a genetikai hatás. A genetika mellett szól, hogy a kisebb kutyákból kevésbé szelektálják ki az agressziót, hiszen a harapásuk nem okoz akkora gondot, mint a nagyoké. Valószínűnek tartom, hogy a személyiséget formáló gének nem változtak meg a lábak rövidülésével, tehát attól, hogy egy kutya kis termetű, még lehet ugyanannyira merész, rámenős, mint egy nagy. Ez nem adaptív, és gazda nélkül a kiskutyák hamar el is tűnnének a Föld színéről. De a gazdák beavatkoznak, így maradt a rövid láb/kis termet és a merészség is (vagy bármi más, ami nem a helyzetnek megfelelő viselkedést okozza). Az embereknél nem jött be a "fejformából következtetünk a személyiségre" megközelítés, de a kutyaagyak között drámai a különbség. 

Eredeti közlemények:

Patronek, G. J., Sacks, J. J., Delise, K. M., Cleary, D. V., & Marder, A. R. (2013). Co-occurrence of potentially preventable factors in 256 dog bite–related fatalities in the United States (2000–2009). Journal of the American Veterinary Medical Association, 243(12), 1726-1736.

Casey, R. A., Loftus, B., Bolster, C., Richards, G. J., & Blackwell, E. J. (2014). Human directed aggression in domestic dogs (Canis familiaris): Occurrence in different contexts and risk factors. Applied Animal Behaviour Science, 152, 52-63.

Szabályszerűségek a kutyahangok azonosításában

Akár az emberi nem-nyelvi érzelemkifejezéseket, a kutyahangokat is elsősorban az adott hang hossza és magassága alapján értékeljük. Az MTA-ELTE Összehasonlító Etológiai Kutatócsoport tanulmánya szerint az emberek olyan akusztikai szabályszerűségek mentén értékelik a kutyák hangjait, mint a saját érzelemkifejező hangjaikat, így képesek arra, hogy felismerjék a kutyák hangulatát. 

A kutatók hangfelvételek visszajátszásával igazolták azt a régi sejtést, amely szerint az ember jól érti a kutya hangjait. A résztvevők 100 emberi nem-verbális hangjelzést – köztük sírást és nevetést – valamint 100, változatos szociális helyzetekben (például üdvözlés, csontőrzés, házőrzés, kunyerálás, játék során) felvett kutyahangot hallgattak meg. Ezeket két szempontból értékelték: mennyire pozitív-negatív és intenzív-visszafogott a hang. A kutatók ezután elemezték, hogy az értékelések milyen kapcsolatban vannak a hangok hangtani paramétereivel. A kísérletben a félelemhez kapcsolható hosszú és magas kutya- és emberhangokat is negatívnak és nagyon intenzívnek értékelték a résztvevők. A hosszú és mély, az agresszív érzelmi állapotnak megfeleltethető hangokat szintén negatívnak, de kevésbé intenzívnek érzékelték. Ezzel szemben a rövid, lüktető hangsorozatok – legyenek magasak vagy alacsonyak – mindig pozitívnak tűntek.

Az érzelmek pozitív vagy negatív hangulata és intenzitása tehát hasonló akusztikus paraméterekkel jellemezhető kutyák és emberek esetében is. Az eredmények megerősítik azt, hogy a kutyatulajdonosok pusztán a hangja alapján képesek megmondani, kedvencük boldog, szomorú, mérges vagy fél. Nagyon valószínű, hogy ez nem csak a kutyák, hanem más fajok esetében is így van, de ezt további kísérletekkel kell igazolni, jelenleg csak kutyákat vizsgáltak.

A kutatás az Etológiai Kutatócsoport robotfejlesztési terveibe is illeszkedik. A most feltárt szabályszerűségek ismeretében olyan mesterséges érzelemkifejező hangok hozhatók létre, amik könnyen, automatikusan felismerhetőek az ember számára. Az ezeket a hangokat használó szociális robotokat valószínűleg a naiv felhasználók is könnyebben elfogadják, kevésbé idegenkednek tőle. ami különösen fontos lehet majd az időseket segítő és társrobotok alkalmazása során.

Eredeti közlemény: Faragó, T., Andics, A., Devecseri, V., Kis, A., Gácsi, M., & Miklósi, Á. (2014). Humans rely on the same rules to assess emotional valence and intensity in conspecific and dog vocalizations. Biology letters, 10(1), 20130926.

imitáció, sztereotip viselkedés

A farkasok jobbak egy kutya viselkedésének utánzásában, mint a kutyák. Az ausztriai Wolf Science Center kutatói emberek által nevelt farkasok és keverék kutyák viselkedését hasonlították össze. A tesztalanyok először megfigyelhették, hogy egy kutya szájjal, illetve lábbal kinyit egy dobozt, és így jutalmat szerez. Hat hónapos korában mind a 12 farkas kinyitotta a dobozt, 15 kutya közül viszont csak 4. A kutyák kilenc hónappal később sem lettek sikeresebbek. Ha a kutyákat nem is, az embereket viszont alaposan megfigyelik és utánozzák a kutyák. A háziasítás tehát valószínűleg arra hatott, hogy a kutyák inkább az ember viselkedését figyelik alaposan fajtársaik helyett.
Range & Virányi, 2014. PLOS ONE
Teaching Young Wolves New Tricks: Wolves Are Considerably Better Imitators Than Dogs

***

A sztereotip viselkedést (főleg ugrálást) mutató menhelyi kutyák kortizolszintje lecsökkent egy állatorvosi kezelés után, míg a kontroll csoporté nőtt. Mia Cobb is ír erről a cikkről legutóbbi posztjában, amiben egy gif is illusztrálja az ugrálást.
Denham et al, 2014. Physiology & Behavior

welfare, veszettség, genetika

Stratégiai prioritások dog welfare-ben: a kövérség nem az, a viselkedésproblémák és öröklött betegségek viszont igen. 
Buckland et al., 2014. Animal Welfare

Baliban (Indonézia) a gazdás kutyák (n=17376) 70%-a kan, 84%-a felnőtt, 66%-a szabadon mozoghat és 83,6/%-a oltott veszettség ellen. A kóborló kutyák (n=1972) 76,8%-a kan, 96,6%-a felnőtt és 30,9%-uk visel oltást jelző nyakörvet. Baliban 2008-ban több mint 100 ember halt meg veszettségben, holott korábban a kórokozó nem fordult elő a szigeten. A veszettség-mentesítéshez tudományosan megalapozott oltási programot dolgoztak ki.
Arief et al. 2013. CRWAD Conference
Townsend et al., 2013. PLOS NTD

A kutyaháziasításról szól a Critical Biomass legutóbbi bejegyzése. Három, 2014-ben megjelent publikációt foglal össze a szerző. "...a farkasok esetében a leggyakoribb a diploid állapot (azaz két kópia), kutyáknál átlagosan sokkal több amilázt kódoló gént lelünk. Persze itt is nagy különbségek észlelhetőek, így míg a vadászó emberi közösségekkel együtt élő huskyk csak 3-4 génkópiát hordoznak, addig az egykori Mezopotámia, a "termékeny félhold" területén kitenyésztett perzsa agár (szaluki) genomjában nem kevesebb, mint 29 darab AMY1 szekvencia található." 
"A kép nyilván még tovább fog tisztulni, ha több ezer éve elpusztult kutyák genomját is sikerül majd megszekvenálni, addig is azonban egy rejtélyes betegség, a világ legrégebbi sejtvonalának is tekinthető, nemi úton terjedő kutya-tumor (Canine Transmissible Venereal Tumor - CTVT) adhat még információt a korabeli kutyák genomjának mibenlétéről. (...) A CTVT sejtvonal születése kb 11 000 évvel ezelőttre tehető, vagyis még alig pár ezer évvel a domesztikáció kezdete után."

Nem kutyákról, hanem általában  viselkedésgenetikáról: a kis elemszámú kutatások nem mások, mint random p-generátorok: Size matters, and other lessons from medical genetics - írja 2011-ben a 'genomes unzipped' honlap. Az igazi eredményekhez mondjuk tíz év kell, teljes-exom analízis és mutáns halak vizsgálata, mint egy friss Science cikk példája mutatja. A sztorit Ed Yong írta meg a blogjában. Két másik, megjegyzésre érdemes cikk: az egyik GWAS-ról, a másik szintén elsősorban a nagyobb elemszámok előnyeiről, de egyebekről is alapos áttekintést nyújt.