Мозок виляє собакою, geo - непізнаний світ земля
Золотистий ретрівер на прізвисько Перл смирно лежить на підлозі і вичікувально дивиться з дерев'яної конструкції, схожою на старовинні колодки для злочинців, на господаря. Свою довгу морду собака вмостившись на жовтій поролоновою підставці, на якій спереду маркером написано її ім'я. Перл не покарали, навпаки, за свої старання вона отримує частування, після чого радісно виляє хвостом, порушуючи правила експерименту.
Перл, як і інші собаки, які беруть участь в програмі «Дог Проджект», яку проводить університет Еморі в Атланті, вчаться не боятися магнітно-резонансної томографії - сучасної медичної технології, за допомогою якої нейробіологи сподіваються «залізти» їм в голови. Там вчені розраховують знайти відповіді на загадки собачої психології, які цікавлять людей ось уже пару десятків тисяч років.
Взаємні почуття собак і їх двоногих друзів вивчені непогано: наприклад, завдяки психологам з університету штату Пенсільванія ми знаємо, що спілкування з незнайомою собакою знімає стрес краще, ніж зі знайомою людиною - якщо хочете заспокоїтися, шукайте, кого почухати за вушком. За даними, які наводить Американська кардіологічна асоціація, у господарів собак при інших рівних умовах артеріальний тиск нижче, ніж у тих, у кого собаки немає. Собаки позіхають «заразно», як і люди, причому роблять це частіше в присутності тих, кого знають. Крім того, вони вміють оцінювати надійність конкретної людини як джерела інформації (наприклад, розуміють, обманює він їх щодо того, куди сховав їжу) і діяти відповідно. Психологи з університету штату Каліфорнія в Сан-Дієго навіть виявили, що собаки ревнують людей до ... плюшевим собачкам, якщо господарі приділяють іграшковим псина більше уваги.
Але вченим недостатньо просто знати те, що прекрасно відомо всім господарям собак: ці чудові істоти розумні, щирі, благородні, вельми схожі на нас самих і взагалі не дарма вважаються кращими друзями людини. Їм подавай конкретні механізми, системи і навіть ділянки мозку, які роблять собаку собакою - і з часом вони навчилися такі ділянки знаходити.
У 1870 році двоє німецьких медиків, Густав Фріч і Едуард Хітціг, провели незвичайний експеримент: вони знерухомили живих собак, акуратно розкрили їм черепні коробки і стали подавати струм на різні ділянки кори собачого мозку. Виявилося, що під впливом струму у собак рухалися передні і задні лапи, а також сіпалися м'язи шиї - причому не хаотично, а цілком певним чином.
Ось як нейробіолог з Прінстонського університету Чарльз Гросс сьогодні описує експеримент Фрича і Хітціга: оскільки в Берлінському фізіологічному інституті тоді не було спеціальних майданчиків для роботи з тваринами, вчені проводили досліди будинку, прив'язуючи собак до туалетного столика фрау Хітціг, дружини одного з дослідників, прямо в її спальні.
Чи не використовуючи ефір або морфін, вони розкривали собакам череп і розрізали тверду мозкову оболонку, спостерігаючи при цьому «сильний біль» у тварини, а потім по платиновим проводках подавали слабкі розряди струму від батареї - такі, що у них самих трохи пощипувало мову. Виявивши ділянку кори головного мозку собаки, мабуть, який керував рухом передньої лапи тварини, Фрич і Хітціг зрізали його скальпелем. Собака і після цього продовжувала рухати передньою лапою, але вже помітно гірше.
Обидва експериментатора перш спостерігали схожі ефекти у жаб і кроликів, а також, що важливо, у людей. Попрацював польовим хірургом Фрич в тому ж 1870 році помітив, що у деяких солдатів, поранених в голову під час Франко-Прусської війни, сіпалися кінцівки, коли їм накладали пов'язки на відкриті рани. Однак нікому з тодішніх фізіологів толком не вдавалося змусити "працювати" мозок за допомогою електрики - людей з відкритими травмами черепа, яких можна бити струмом, на щастя, було набагато менше, ніж було потрібно для медичних експериментів.
Тому нещасні піддослідні пси Фрича і Хітціга страждали не дарма: з їх допомогою вченим нарешті вдалося отримати перше експериментальне підтвердження існування моторної (рухової) зони кори - ділянки, «відповідає» за всі довільні руху володаря мозку. Більш того, Фричу і Хітцігу вперше вдалося отримати реальні свідчення локалізації функцій на корі: це був важливий аргумент в суперечці про те, що, власне, являє собою мозок, і як саме він працює.
На щастя, зараз, майже 150 років по тому, нейробіологам вже не потрібна хірургічна пила, щоб заглянути в голови собакам і зрозуміти, як там що влаштовано. Де брали собак Фрич і Хітціг і що стало потім з піддослідними тваринами, невідомо, але сьогоднішні дослідники проводять свої експерименти і на рідних домашніх вихованців.
Сучасні інструменти дослідження мозку на туалетний столик не вмістяться: магнітно-резонансні томографи зазвичай займають цілі кабінети, а для повноцінних експериментів необхідно безліч іншого спеціального обладнання, сумісного з гігантським і дуже потужним магнітом (яким, по суті, і є МРТ).
Функціональна МРТ абсолютно безпечна для тих, чий мозок потрібно розглянути, і не вимагає ніяких хірургічних втручань. Однак «ворушити» при цьому можна тільки звивинами: щоб картинка вийшла якісною, потрібно, щоб сам власник звивин досить довго залишався максимально нерухомим. Але якщо «об'єкт дослідження» обездвижен анестезією, він навряд чи зможе реагувати на команди експериментатора, а значить, і користі від томографії буде мало.
Людям досить просто пояснити, що заради науки потрібно трохи полежати, не рухаючись, у великій гуде трубі, тому для дослідження людського мозку МРТ використовується вже кілька десятиліть. Але кішки, кролики, миші, щури, примати не настільки згідливі. Як досліджувати їх мозок в томографі, не вдаючись до анестезії?
Чотири роки тому нейробіолог Грегорі Бернс з університету Еморі в Атланті (США) разом з колегами розпочав перший експеримент із вивчення собачого мозку без усипляння - за допомогою функціональної томографії. Бернс був переконаний, що якщо вже військові навчили собак вести себе спокійно і діяти в бойових умовах, то і полежати смирно в томографі 10-15 секунд піддослідний пес теж зможе.
Собаки виявилися ідеальними для таких досліджень: з одного боку, їх дійсно просто навчити «правилами поведінки» під час МРТ, а з іншого - у господарів собак (серед яких трапляються і нейробіологи!) Накопичилося багато питань про те, як працює мозок їх вихованців. Про що думає собака, дивлячись на вас? Що відбувається в її голові, коли вона чує ваш голос у записі? Чи правда, що собаки переймають «повадки» своїх господарів?
Дослідники з університету Еморі почали з пошуку відповіді на просте запитання: що думає собака, коли їй кажуть про частування? Виявилося, що приблизно те ж саме (і тим же самим місцем), що і людина.
Дослідники навчили собак не тільки сидіти в томографі, як годиться, а й розрізняти два сигнали, які господарі подавали їм долонями: якщо долоню піднята вертикально, значить, «є смачна їжа» (хот-дог), а якщо обидві долоні витягнуті горизонтально - « їжі немає ». Порівнявши результати функціональної томографії собак і людей ( «людський» експеримент з добровольцями і «смачним фруктовим соком» Бернс провів десять років тому), вчені з'ясували, що за мотивацію і очікування задоволення і у нас, і у собак, мабуть, «відповідає »одна і та ж структура мозку - так зване хвостате ядро, де багато рецепторів до нейромедіатора дофаміну, важливого елементу внутрішньої« системи винагороди »мозку.
Згодом група Бернса використовувала свої напрацювання по «професійну підготовку» собак до дослідження в томографі і з'ясувала, наприклад, що запах знайомих людей для собаки набагато «важливіше» запахів незнайомих людей або навіть знайомих родичів. Те саме хвостате ядро в мозку собаки сильніше реагувало саме на «рідних» людей, запах поту яких, акуратно зібраний на стерильні тампони, давали понюхати тваринам прямо в томографі.
Одночасно з цим друга група вчених під керівництвом Аттіли Антича з будапештського університету Еотвош Лоранд порівняла людей і собак по іншому параметру - сприйняття звуку. Одинадцять собак і 22 людини під час функціонального МРТ прослухали однаковий набір звуків - людську мову, сміх, гавкіт і гарчання собак, а також шум вулиці. В результаті вчені вперше виявили у собак області скроневої кори, пов'язані з обробкою «мови» родичів. Крім того, у собак, як і у людей, ймовірно, є особливі механізми для визначення емоційних відтінків голосу.
Надалі вчені планують використовувати технології відстеження погляду, щоб розібратися, куди і коли дивляться собаки в томографі, а також зрозуміти, чи відрізняється їх сприйняття людських облич від сприйняття морд інших собак.
Поки подібні дослідження не відрізняються розмахом, так як підготовка собак і обробка даних МРТ вимагають багато часу і ресурсів. Але на собак «задивляються» все більше лабораторій, так що є надія, що в недалекому майбутньому люди будуть краще розуміти, що саме на розумі у їх вихованців.
Теоретично «заглянути» в мозок своєї Жучки може кожен, хто живе поблизу від якої-небудь лабораторії, що займається такими дослідженнями. Щоб стати героєм наукової статті, ваша собака повинна бути не дуже маленькою і легко вчитися новому. Найбільш учнями традиційно вважаються бордер-коллі, лабрадори і золотисті ретривери - ці породи входять в усі рейтинги найрозумніших собак. А одна знаменита бордер-коллі на прізвисько Чейзер взагалі навчилася впізнавати і приносити по команді більше тисячі предметів, потрапивши на американське телебачення як найрозумніша собака в світі. Але, звичайно, ніхто не буде перевіряти у вашого вихованця родовід, і розумні дворняжки можуть впоратися із завданням не гірше чистокровних чемпіонів.