Собачий мозг: Исследование показало, как мозг собаки реагирует на интонацию и речь

Содержание

Исследование показало, как мозг собаки реагирует на интонацию и речь

Исследование ученых из Будапештского университета (Венгрия) показало, что мозг собаки, как и мозг человека, использует иерархический подход к обработке речи: в ответ на эмоции активируются базовые участки мозга, а на слова — более развитые области коры головного мозга. Работа опубликована в Scientific Reports.

С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (fМРТ) команда Анны Габор измеряла мозговую активность собак во время бодрствования. Подтвердилось давнее наблюдение: собаки разделяет интонацию и значение слов. Это значит, в обработке значений слов и эмоционального тона участвуют разные области мозга. То есть и слова, и интонация, с которой мы обращаемся к своим питомцам, — все это понимают собаки.

Однако до сих пор оставался открытым вопрос: обрабатывает ли мозг собак два компонента языка иерархически (по аналогии с человеческим)?

«Изучение сходства и различий в обработке речи собачьим и человеческим мозгом может помочь в понимании того, что способствовало развитию языка в ходе эволюции», — сказала Анна Габор, ведущий автор работы.

Эволюционно базовые области мозга фиксируют эмоциональную составляющую информации (интонацию), в то время как значение слова обрабатывается на более высоком уровне церебральной иерархии.

Чтобы понять, использует ли мозг собаки иерархический подход к обработке речи, ученые провели эксперименты с собаками, которые привыкли спокойно лежать в магнитно-резонансном томографе. Во время fМРТ-записи собаки слушали известную для них похвалу («молодец», «хороший мальчик», и т. д.) и неизвестные слова (с хвалебной и нейтральной интонацией).

Результаты сканирования показали, что мозг собаки реагирует на обработку речи иерархически: интонация активирует подкорковые области, в то время как известные слова обрабатываются в корковых областях.

«Хотя обработка человеческой речи уникальна во многих аспектах, это исследование показывает интересное сходство между нами и собаками, — резюмирует Аттила Андикс, соавтор работы. — Однако это не означает, что эволюционно иерархической метод появился специально для работы с языком. Этот подход может отражать более общий, не зависящий от языка принцип обработки: фундаментальные, эмоционально заряженные сигналы, такие как интонация, обычно анализируются на более низких уровнях. В то время как сложная информация, такая как значение слова, анализируется на более высоких уровнях».

кошки или собаки — Российская газета

Ученые из Института исследований мозга (Германия) провели любопытное исследование коры головного мозга у домашних животных. Оно доказывает, что кошки умнее собак.

С одной стороны, каждый знает, как умны и внимательны собаки, как прекрасно они поддаются дрессировке, хотя от кошек не добьешься ничего подобного. Но то, что они не подвластны дрессуре, вовсе не означает, что они глупее собак — возможно, напротив. В любом случае, споры между владельцами домашних животных идут все время, и каждая сторона доказывает, что их питомцы умнее.

Конечно, и наука не обошла этот вопрос. Так, более ранние исследования доказали, что в коре головного мозга собак содержится 530 миллионов нейронов, а у кошек — всего 250 миллионов нейронов. Таким образом, индекс энцефализации EQ (меры размера мозга млекопитающего относительно его массы тела) оказался в пользу собак. К слову, еще умнее, по этой версии, должен быть енот, в коре головного мозга которого нейронов еще больше, чем у собаки.

Чем больше количество нейронов в области мозга, отвечающей за мышление, тем сообразительнее животное, решили тогда исследователи. Но если следовать этой версии, то кошки оказываются глупее даже верблюдов и слонов.

Последнее исследование немецких ученых основано не на размере мозга и количестве нейронов, а на таком показателе, как плотность нейронов на квадратный миллиметр коры головного мозга. Выяснилось, что у кошек он значительно превосходит показатель других четвероногих, в том числе собак.

Проведенные эксперименты подтвердили эту теорию. Ученые из Университета Лаваля (Канада) установили, что у кошек в три раза лучше, чем у собак, кратковременная память, кошки точнее запоминают всякого рода последовательности и умеют лучше собак анализировать ситуацию. Если припомнить, как кошки хорошо охотятся, то это также служит доказательством их большего ума.

К таким же выводам в пользу кошек пришли и швейцарские ученые из Университета Лозанны, добавив к их достоинствам лучшую приспособляемость. «Порядка 20 миллионов лет назад заселение представителями семейства кошачьих Северной Америки негативно сказалось… на видовом разнообразии собак. Кошки по всем пунктам оказались куда более искусными охотниками, что стало причиной вымирания 40 видов собак. Кошки точнее и тише, у них есть острые втягивающиеся когти, которых не было у собак и их родственников. Другими словами, они объедали предков современных собак, да так активно, что те впоследствии стали вымирать», — пишет журнал «Популярная Механика».

Ученые разобрались, кто умнее — кошки или собаки

У собак в коре головного в два раза больше нейронов, чем у кошек, выяснили ученые. По их мнению, это делает собак более приспособленными к сложным умственным процессам. Наиболее «мозговитым» животным они признали енота, в коре небольшого мозга которого оказалось почти столько же нейронов, сколько у собак. А вот бурые медведи по этому параметру оказались равны кошкам.

У собак в два раза больше, чем у кошек, нейронов в коре головного мозга – области, отвечающей за мышление, планирование и сложное поведение, установили ученые. Результаты работы были опубликованы в журнале Frontiers in Neuroanatomy.

«В этом исследовании мы хотели сравнить разные виды хищников и выяснить, как количество нейронов в их головном мозге соотносится с его размерами», — поясняют исследователи.

Хищнический образ жизни – один из факторов, который, как предполагается, способствует развитию интеллекта животного, пишут авторы работы. Высокий интеллект необходим, чтобы перехитрить добычу.

Один из способов характеристики интеллекта животного – определение коэффициента энцефализации, отношение массы мозга к массе тела животного. Однако, хотя он и позволяет приблизительно оценить развитость интеллекта животного и его можно использовать для выявления тенденций развития и потенциальных возможностей различных видов, он не дает точного представления об интеллектуальных способностях.

Поэтому ученые решили подсчитать количество нейронов в коре головного мозга.

«Я считаю, что общее количество нейронов в головном мозге животного, особенно в коре, определяет все богатство его интеллектуальных способностей и способность предсказывать события исходя из прошлого опыта», — объясняет профессор психологии и биологии Сузана Эркулано-Оузель, одна из авторов исследования.

Ученые сравнили мозг нескольких видов животных — хорьков, мангустов, кошек, собак, гиен, львов и бурых медведей. Как оказалось, у собак в коре головного мозга насчитывается около 530 млн нейронов, в то время как у кошек – лишь 250 млн (для сравнения, в коре человеческого мозга около 16 млрд нейронов). По мнению исследователей, количество нейронов именно в этой области определяет способность животного делать выводы исходя из прошлого опыта.

«Наше открытие говорит о том, что собаки биологически приспособлены к намного более сложным умственным процессам, чем кошки»,

— отмечают авторы работы.

Впрочем, по мнению ученых, кошки наверняка не глупы, просто их труднее изучать. Так, в начале 2017 года японские ученые пришли к выводу, что кошки не глупее собак – они способны запомнить то, что с ними происходит, и при необходимости выуживать из памяти нужную информацию.

Также исследователи выяснили, что количество нейронов в мозге хищников не превышает количество нейронов у травоядных, как они изначально предполагали. Такая гипотеза возникла из предположения, что хищнический образ жизни требует от животного большей сообразительности. Однако количество нейронов у травоядных и хищных животных схожих размеров оказалось примерно одинаковым. Вероятно, в процессе эволюции травоядным приходилось прикладывать не меньшие умственные усилия в поисках безопасного места, где можно спрятаться от хищников.

Наименее интеллектуально одаренными оказались бурые медведи. Хотя их мозг был в 10 раз крупнее кошачьего, в нем было примерно столько же нейронов.

Да и в целом, чем более крупным было животное, тем меньше в его мозге было нейронов – так, у золотистого ретривера их оказалось больше, чем у гиен или львов.

Охота требует больших энергозатрат, особенно для крупных хищников, а промежутки между успешной охотой непредсказуемы. Поэтому крупные хищники, например, львы, отдыхают основную часть времени. Мозг же – наиболее энергозатратный орган, и эти затраты растут пропорционально количеству нейронов.

«Поедание мяса в значительной степени решает проблему обеспечения энергией. Однако очевидно, что хищники вынуждены соблюдать шаткий баланс между размерами тела и работоспособностью мозга»,

— поясняют ученые.

Также исследователи оспорили распространенное мнение о том, что одомашнивание поспособствовало оглуплению животных – хорьки, кошки и собаки по количеству нейронов не сильно отличались от своих диких сородичей, мангустов, львов и гиен.

А наиболее «мозговитым» животным исследователи признали енота – несмотря на скромные размеры, количество нейронов в коре его мозга оказалось почти такое же, как у собак. По расчетам исследователей, плотность нейронов в мозге енотов приблизительно такая же, как у приматов.

Мозг собак не отличил затылок от лица

Enik Kubinyi / Eötvös Loránd University

Ученые из Венгрии и Мексики выяснили, что зрительная кора собачьего мозга не может отличить затылок от лица как людей, так и других собак. Для этого они провели фМРТ-исследование с участием 20 собак и 30 добровольцев-людей: несмотря на то, что зрительная кора собачьего мозга могла распознать других собак и отличить их от человека, специфичная для распознавания лиц активность наблюдалась только в зрительной коре человека.

Статья опубликована в The Journal of Neuroscience.

Многие виды домашних животных умеют распознавать человека — этому, по всей видимости, поспособствовал длительный процесс одомашнивания и совместного проживания. Интересно, что некоторые животные для этого, подобно человеку, пользуются зрением: так, распознавать отдельных людей могут овцы, свиньи способны отличить лицо от затылка, а вот козы грустному лицу человека предпочитают счастливое (распознавать и запоминать человеческие эмоции также могут лошади).

При этом понятно, что распознавание лица человека и лиц сородичей у животных должно отличаться — в том числе и на уровне работы головного мозга. Ученые под руководством Аттилы Андича (Attila Andics) из Будапештского университета и его коллеги решили изучить это на примере домашних собак. Вместе с мексиканскими коллегами они провели два отдельных фМРТ-эксперимента: один — с участием 20 собак, живущих с людьми, и один — с участием 30 здоровых людей. Все собаки ранее уже принимали участие в подобных исследованиях и были обучены сидеть в сканере смирно — без использования седативных препаратов или сдерживающих ремней.

Задание для людей и собак было одинаковым: во время сканирования участникам необходимо было рассматривать ролики с изображением лиц и затылков незнакомых людей и собак. Полученную активность затылочных долей (в них находится зрительная кора) затем повоксельно сравнивали друг с другом в зависимости от условия: так, например, активность мозга людей при просмотре затылка сравнивали с активностью, полученной при наблюдении за лицом, и ту же активность затем сравнивали у собак.

В отличие от человеческого мозга, который мог отличить лицо от затылка, а собаку — от человека, мозг собак мог отличить только один вид от другого. При виде сородичей активность средней супрасильвиевой извилины в их зрительной коре была значительно выше, чем при виде людей (p < 0,005). Также, в отличие от людей, собаки не могли отличить затылок от лица — активность в ответ на демонстрацию и той, и другой части головы у них не отличалась.

Активность мозга собак (слева) и людей (справа) в контрасте сородич/другой вид (красным) и лицо/затылок (голубым)

Attila Andics et al. / JNeurosci, 2020

Авторы заключили, что зрительная кора мозга собак может распознать сородичей и отличить их от представителей другого вида — и в этом она похожа на человеческую. При этом в их мозге не оказалось специального отдела, который бы отвечал за распознавание лиц — как человеческих, так и собачьих — несмотря на то, что это было показано ранее: в отличие от мозга человека, отделы зрительной коры мозга собак не настроены на специфичное распознавание лиц и, по всей видимости, других частей головы.

Андич и его коллеги из Будапештского университета исследуют работу мозга собак уже очень давно. Например, этим летом они выяснили, что обработка речи у собак по иерархии похожа на человеческую.

Елизавета Ивтушок

Мозги как у собаки, IQ как у орла – Hi-Tech – Коммерсантъ

Ученые со всего мира все чаще приходят к выводу, что между мозгом человека и мозгом животных много общего. Последние все чаще демонстрируют навыки, которые раньше считались отличительной чертой людей. А недавние исследования показывают, что животные, как и люди, обладают самосознанием и таким же распределением уровня IQ внутри отдельных видов.

Почти каждый месяц со всех уголков планеты приходят новости о том, как то или иное животное проявило неожиданную для людей смекалку. То были замечены орангутанги, научившиеся мастерить подобие зонтов от дождя из листьев, то шимпанзе, использующие камни в качестве молотков, то макаки, крадущие у людей вещи подороже, чтобы выменять их на угощения. Наконец, в пятницу Neuralink Илона Маска продемонстрировала, как научила обезьяну одной силой мысли играть в пинг-понг на компьютере.

Однако ученые до сих пор пытаются выяснить, действительно ли животные могут мыслить и обладают интеллектом. И если они им и правда обладают, то как его измерить? За последние годы в разных частях света был проведен ряд научных экспериментов, показавших, что животные действительно могут мыслить.

Более того, их интеллект имеет гораздо больше общего с человеческим, чем считалось ранее.

От а до я

Отношение ученых к интеллекту животных с течением веков менялось. Так, например, Аристотель в своем сочинении «О частях животных» определил животных как «нечто имеющее ощущение». Рене Декарт много столетий спустя считал, что у животных вовсе нет интеллекта.

«Животные,— писал Декарт,— разума не имеют, и природа в них действует согласно расположению их органов, подобно тому как часы, состоящие из колес и пружин, точнее показывают и измеряют время, чем мы со всем нашим разумом».

Георг Гегель около двух столетий тому назад в своей «Науке логики» представил новую точку зрения на интеллект животных. По мнению философа, главным отличием человека от всех животных является то, что люди определяют самих себя как личность: «Можно сказать, что человек отличается от животного мира и, таким образом, от природы вообще тем, что он знает себя как «я»».

Но современные ученые уже знают, что некоторые животные, вопреки мнению того же Гегеля, могут идентифицировать себя в окружающем мире. До недавних пор считалось, что самоидентифицировать себя могут лишь дельфины, человекообразные обезьяны, сороки, слоны и, конечно, люди. Однако исследование японского ученого Масанори Кохды из Университета Осаки, проведенное в 2019 году, показало, что тест с распознаванием себя в зеркале могут пройти тропические рыбки губаны-чистильщики. Они стали первыми рыбами, у которых было обнаружено самосознание.

Согласно исследованию Масанори Кохды, после установки зеркала в аквариуме семь из десяти рыб начали вести себя агрессивно, пытаясь атаковать свое отражение

Фото: journals.plos.org

А совсем недавно выяснилось, что различать себя в зеркале могут и лошади: в середине марта было опубликовано исследование группы итальянских ученых под руководством Паоло Баральи, которое доказало, что лошади также узнают себя в зеркале. В рамках научного эксперимента 14 лошадей прошли четырехфазный тест с зеркалом (накрытое зеркало, открытое зеркало, невидимая метка, видимая цветная метка).

«После выполнения ряда непредвиденных действий (заглядывание за зеркало, подглядывание, движения головой и языком) наши лошади использовали зеркальную поверхность для направления своих движений к окрашенным щекам, показывая тем самым, что они могут узнать себя в зеркале».

При этом метку, которую нельзя было разглядеть с помощью зеркала, лошади не пытались слизать языком. Ученые считают это убедительным доказательством того, что у лошадей есть чувство собственного «я».

Скрывавшаяся g

Наше современное понимание человеческого интеллекта родилось в начале XX века, когда психолог Чарльз Спирмен заметил, что успехи детей в таких разнообразных школьных предметах, как французский, математика и музыка, часто коррелируют друг с другом. Используя сложные статистические методы, Спирмен выделил общий элемент, который, по-видимому, отражал чей-то общий интеллект, и назвал его g. Спирмен считал, что у всех людей есть определенная «умственная энергия», которая отвечает за решение разных задач и обучаемость. При этом психолог отмечал, что этот показатель может варьироваться, а разработанные IQ-тесты показывают, что результаты людей распределяются по кривой, напоминающей колокол: у большинства этот показатель находится на среднем уровне, а нижний и верхний экстремумы (крайне низкий и очень высокий уровни интеллекта) встречаются довольно редко.

Нидерландские ученые обнаружили в мозге крыс эмоциональные зеркальные нейроны, которые активны при ощущении боли

Фото: Aly Song / Reuters

В конце 1990-х и начале 2000-х годов появились первые доказательства того, что интеллект не эксклюзивная черта человека. Как и тесты человеческого IQ, эти эксперименты включали в себя набор заданий, оценивающих различные навыки. Один тест показал, как быстро грызуны научились ассоциировать звук с электрическим током. В другом грызуны должны были найти чашку с пищей, основываясь исключительно на запахе чашек. В третьем и четвертом заданиях животные должны были ориентироваться в различных лабиринтах.

В результате все грызуны справились с заданиями, а ученые смогли измерить, как быстро каждый из них справлялся.

Тогда ученые смогли вычислить тот самый фактор g, от которого, как выяснилось, примерно на 40% зависела скорость выполнения заданий грызунами. А их результаты расположились по колоколовидной кривой. Все как у людей.

В начале 2010-х американские ученые, которых возглавлял нейробиолог Уильям Хопкинс из Университета штата Джорджия в Атланте, провели тесты на наличие интеллекта у шимпанзе. Ученые проверили пространственную память шимпанзе, их способность выявлять причинно-следственные связи, коммуницировать, а также использовать инструменты для достижения цели. И вновь был обнаружен g-фактор, а результаты приматов снова распределились по колоколовидной кривой. Многие из шимпанзе были родственниками, и, сравнивая индивидуальные характеристики их генеалогических деревьев, исследователи смогли выяснить, какая часть интеллекта была унаследована. В целом они обнаружили, что уровень «умственной энергии» примерно наполовину обусловлен генами, что удивительно согласуется с исследованиями человеческого интеллекта.

Согласно последним исследованиям, умственные способности шимпанзе определяются прежде всего генами

Фото: Terry Gilliam / AP

Используя подобные эксперименты, ученые выявили фактор g в когнитивных способностях целого ряда животных, включая орангутангов, эдиповых тамаринов, тетеревятников и сорок. А в 2016 году ту же закономерность обнаружили и у собак, конкретно у бордер-колли. При этом «наука все еще находится на очень ранней стадии», цитирует NewScientist Розалин Арден из Лондонской школы экономики, которая вместе со своими коллегами и обнаружила наличие фактора g у бордер-колли.

Чем больше, тем лучше

Несмотря на то что ученым удалось выявить закономерности в уровне сообразительности животных, научное сообщество скептически относится к возможности выработки уникального IQ-теста для всех животных.

«Проблемы, стоящие перед кошкой, отличаются от проблем, стоящих перед капуцином или верблюдом»,— отмечает госпожа Арден.

При этом, например, сравнение мозга обезьян и воронов намекает на некоторые общие качества, которые, по-видимому, приводят к большему общему интеллекту. Считается, что продвинутые способности приматов возникли благодаря быстрому росту неокортекса, наружных слоев мозга, и чем неокортекс больше, тем умнее примат. Птичий мозг гораздо меньше и лишен этих слоев, а потому раньше считалось, что представители семейства вороновых не могут быть настолько же умными, как обезьяны.

«Вывод состоял в том, что без этого неокортекса не хватает мозгового материала, чтобы сделать возможным более высокое познание»,— говорит Симона Пика из Университета Оснабрюка в Германии. Однако недавние исследования показывают, что вороновые компенсируют нехватку слоев неокортекса более плотным расположением нейронов: нейроны в их переднем мозге расположены так плотно, что общее количество клеток равно или даже превышает таковое у приматов с гораздо большим мозгом. «Похоже, что, если вы хотите быть умным, вам действительно нужно иметь большое количество нейронов и все они должны быть очень хорошо связаны»,— подытоживает госпожа Пика.

Кирилл Сарханянц


Гидроцефалия собак. Вентрикулоперитонеальное шунтирование — Ветеринарная клиника «Эксвет»

Авторы: Португейс А. А., Белецкий Е. В. — врачи ветеринарной клиники «Эксвет».

Список сокращений: ВПШ – вентрикулоперитонеальное шунтирование, МРТ – магниторезонансная томография, КТ – компьютерная томография, ГМ – головной мозг, СП – спинной мозг, ВЧД – внутричерепное давление.

Гидроцефалия

Гидроцефалия – полиэтиологическое заболевание, которое характеризуется чрезмерным скоплением цереброспинальной жидкости (ликвор) в полостях головного мозга (желудочки мозга). Основная функция ликвора – это защита мозга от повреждения, смещения, обеспечивает поддержку внутричерепного давления. Также способствует обменным процессам между мозгом и кровью.

Рис. 1. Основные отделы желудочковой системы ГМ. Боковые желудочки – lateral ventricle, третий желудочек – Third ventricle, водопровод (акведук) – aqueduct и четвертый желудочек – fourth ventricle.

Головной мозг имеет систему желудочков, сообщающихся между собой, по которым и циркулирует ликвор (рис. 1). Вырабатывается ликвор в боковых желудочках мозга хориоидным сплетением клетками эпендимы. Затем он циркулирует по полостям головного и спинного мозга, после чего всасывается в субарахноидальном пространстве.

Гидроцефалия возникает в результате нарушения циркуляции (обструктивная или не сообщающаяся) или скорости выработки/всасывания ликвора (сообщающаяся). Это приводит к избыточному накоплению ликвора в полостях мозга, вызывая этим повышение внутричерепного давления.

Гидроцефалия бывает врожденной и приобретенной. Чаще всего встречают врожденную форму болезни. Приобретенная гидроцефалия может возникнуть на фоне развития новообразования в головном мозге, перенесенных черепно-мозговых травм и воспалительных процессов. По месту возникновения различают внутреннюю гидроцефалию – накопление избыточного ликвора в системе желудочков, и внешнюю – ликвор накапливается в субарахноидальном пространстве.

Клинические симптомы гидроцефалии

Основные пациенты с гидроцефалией – это карликовые породы собак (йоркширский терьер, чихуахуа, тойтерьер, шпиц и др.) в возрасте до одного года (от 2-х мес. до 1,5 лет). Симптомы проявления болезни разные:

• слабость, дезориентация, судороги,
• хождения по кругу, повороты и наклоны головы,
• различные виды нарушения походки, булимия, плохое обучение,

• расхождение глазных яблок (вентролатеральный страбизм),
• расширение переносицы и лобной части черепа,
•  увеличение мозговой части черепа (рис. 2).

Рис. 2. Увеличение мозговой части черепа и переносицы.

Диагностика гидроцефалии

• неврологический осмотр – признаки поражения переднего мозга и изменение анатомии черепа,
• возраст, порода,
• МРТ – основной визуальный диагностический метод (рис. 3, 4), • КТ в основном используют для планирования операции (рис. 5),
• рентген – визуализируется эффект матового стекла (рис. 6).

Рис. 3, 4. МРТ признаки выраженной внутренней гидроцефалии (Т2 режим).

Рис. 5. КТ картина гидроцефалии. Рис. 6. Рентген-признаки чрезмерного накопления жидкости в черепно-мозговой полости (эффект матового стекла).

Золотым стандартом диагностики гидроцефалии является МРТ.

Лечение гидроцефалии

Для лечения гидроцефалии применяют как терапевтическое, так и хирургическое лечение (иногда их комбинацию).

Терапевтическое лечение основывается на применении лекарственных средств, которые способны уменьшать продукцию ликвора, тем самым приводя к снижению ВЧД.
К таким препаратам относятся: маннит, преднизолон, диакарб, омепразол. В случае отсутствия динамики на терапевтическом лечении или если симптомы болезни сильно выражены, применяют операцию.

Хирургическое лечение предусматривает установку или формирование дренажной системы, которая будет выводить излишний ликвор из полости желудочков в другие полости организма, откуда он будет всасываться обратно в кровь. Сегодня золотым стандартом хирургического лечения гидроцефалии в ветеринарии является вентрикулоперитонеальное шунтирование (ВПШ) (рис. 7). В медицинской практике это эндоскопическая вентрикулоцистерностомия дна III желудочка.

Рис. 7. Рентген-снимок собаки после установки ВПШ.

Клинический случай гидроцефалии у собаки

В клинику поступил пациент с характерными симптомами. Собака, родезийский риджбек, 3 года, с жалобами на нарушение координации движения в течение 5–6 месяцев. Консервативное лечение, проводимое в других клиниках, не показывало положительной динамики.

Неврологический осмотр: атаксия, тетрапарез, наклон и поворот головы вправо. Была проведена МРТ диагностика головного мозга и была выявлена внутренняя гидроцефалия (рис. 8, 9).

Рис. 8, 9. МРТ головного мозга. Т2 режим. Признаки выраженной внутренней гидроцефалии.

По результатам обследования было решено проводить вентрикулоперитонеальное шунтирование. Для точного расположения вентрикулярного катетера предварительно выполнили КТ с маркерными винтами, установленными в сагиттальный гребень черепа (относительно этих винтов рассчитывалась точка введения вентрикулярного катетера. Система ВПШ была выбрана монолитная отечественного производства ЛШС-2 с клапаном низкого давления. Система предварительно  простерилизована автоклавированием (рис. 11).

Рис. 11. Система ЛШС 2.

Этапы операции вентрикулоперитонеального шунтирования

Отверстие в кости сформировали высокоскоростным бором до появления твердой мозговой оболочки, которая коагулировалась биполяром (для уменьшения кровотечения во время ее разреза). Перед имплантацией провели небольшой разрез-укол твердой оболочки 11-м лезвием. После чего выполнили имплантацию катетера на заданную глубину (предварительно рассчитали по данным МРТ/КТ) и накачали полость клапана катетера ликвором с помощью надавливающих движений на клапан (рис. 15).

Рис. 12. Подготовка операционных полей и укладка пациента.

Рис. 13, 14. Доступ к костям черепа (височная мышца отодвинута вентрально). Рис. 15. Имплантация вентрикулярной части катетера выполнена. Фиксация катетера
к костям черепа проведена с помощью винтов диаметром 1,5–2,0 мм и уплотнительного кольца из силикона.

На некотором расстоянии от клапана катетер обрезали (примерно в области лопатки). Нужно было убедиться, что ликвор свободно течет из катетера. После чего провели разрез кожи в области лопатки и выполнили туннелизацию (обычно для этого используют спицу или стилет от торакального дренажа) (рис. 16, 17). 

 

Рис. 16, 17. Этап туннелизации от головы к лопатке.

Затем соединили проксимальную и дистальную часть катетера (в области лопатки) с помощью специальной гильзы (идет в комплекте) и выполнили разрез кожи на боковой части живота для туннелизации и проведения катетера от лопатки в брюшную полость. Тупым способом разъединили мышцы живота и ввели дистальную часть катетера в брюшную полость (около 20–30 см катетера должно свободно лежать в полости живота). Разрезы тканей соединили традиционным способом.

После операции вентрикулоперитонеального шунтирования

После операции состояние пациента начало стремительно улучшаться и через несколько дней все наблюдаемые симптомы гидроцефалии исчезли. Но через 1,5 мес. возникло резкое возвращение неврологических расстройств: выраженная атаксия, тетрапарез, наклон и поворот головы вправо. Проведено повторное МРТ. Выявлено чрезмерно глубокое расположение катетера – миграция. Выполнена ревизия, корректировка вентрикулярной части катетера и отбор ликвора для анализа (воспаление не обнаружено). После реоперации симптомы снова начали уходить, и пациент полностью восстановился через 5–6 дней. 

Но через 2 недели снова возникло резкое ухудшение, на этот раз симптомы были значительно тяжелее, чем первоначальные: боковое положение тела с выраженным поворотом и наклоном головы вправо, снижение сознания до ступорозного, парез языка и нарушение глотательного рефлекса. Выполнено очередное МРТ головы. Признаков дислокации катетера не обнаружено. Принято решение о полной замене системы ЛШС 2 на систему Medtronic ultra-small (низкое давление) (рис. 18)

Рис. 18. Система для ВПШ Medtronic ultra-small.

Во время замены ЛШС-2 на Medtronic выявлена полная окклюзия катетера ЛШС-2 (клапан не прокачивал ликвор) и также обнаружены признаки воспаления в системе (асептический лейкоцитоз). Система Medtronic отличается от ЛШС-2 тем, что состоит из 3-х частей: проксимальная (вентрикулярная), клапан, дистальная. Также в комплекте идет мандрен для проксимальной части, что значительно облегчает его введение в полость желудочка мозга (в системе ЛШС-2 стилета нет). Система рентген-контрастна и имеет в своём составе антибактериальный компонент, что уменьшает риск послеоперационных осложнений. Клапан должен быть заранее заполнен (перед соединением с проксимальным катетером) раствором натрия хлорида 0,9%-м посредством прокола купола инсулиновой иглой. После введения проксимальной части катетера в полость желудочка нужно убедиться в наличии свободно вытекающего ликвора (в этот момент ликвор можно взять на анализ). Далее происходит последовательное соединение частей системы: проксимальный катетер → заполненный клапан → дистальный катетер. После соединения проксимального катетера с клапаном последний надо несколько раз прокачать, чтобы убедиться в работоспособности системы. 

Полная регрессия неврологических нарушений была достигнута через 1 мес. На момент написания статьи пациент наблюдался в течение 7 мес. Признаков ухудшения состояния не зарегистрировано.

Выводы

Вентрикулоперитонеальное шунтирование является стандартом лечения напряженной гидроцефалии у животных.

Система отечественного производства ЛШС-2 существенно уступает в качестве и удобстве имплантации импортным аналогам.

Специальных ветеринарных систем нет, но с успехом можно использовать системы medtronic ultra small.

Специальный инструмент для проведения операции не требуется.

Положительный результат может быть достигнут уже в первую неделю после операции.

 

Арахноидальный дивертикул. Дорсальная гемиламинэктомия — Эксвет

Рассказывают невролог, ведущий хирург ветеринарной клиники «Эксвет» Алексей Португейс и врач интенсивной терапии «Эксвет» Катерина Киргетова.

Боня — годовалая девочка французского бульдога. В возрасте пяти месяцев у нее проявилось нарушение походки и стали повторяться приступы: собачка во время ходьбы резко вытягивала лапы и ложилась, не могла двигаться. Местные ветеринарные врачи не смогли установить диагноз и попросили у нас помощи. Боню привезли в «Эксвет».

На осмотре выявили такие неврологические признаки  

• атаксия (нарушение координации) на всех четырех конечностях,

• гиперметрия (чрезмерный размах при ходьбе) передних лап,

• нарушение проприоцепции (чувство положения и движения частей тела) и выраженная слабость в задних лапах.

 

Заподозрили заболевание шейного отдела позвоночника или краниоевертебрального перехода.

Чтобы подтвердить или опровергнуть диагноз, назначили МРТ. Наши врачи имеют специальную подготовку и опыт, и всегда сами смотрят снимки. Обнаружили в области второго и третьего шейного позвонка в дорсальной части арахноидальный дивертикул.

Арахноидальный дивертикул — патология спинного мозга

Это выпячивание мозговой оболочки, которое образует полость с ликвором (спинномозговой жидкостью). Ликвор попадает в полость, выхода оттуда не имеет, накапливается, дивертикул растет и давит на мозг.

Арахноидальный дивертикул Спинной мозг, сдавленный в области арахноидального дивертикула

Мы предложили оперативное лечение — дорсальную гемиламинэктомию с последующим вскрытием арахноидального дивертикула

Операция имела свои особенности.

Область поражения — самый верхний уровень шейного отдела. Нужно было сделать декомпрессию от первого шейного позвонка, включая полностью весь второй и часть дужки третьего позвонка. Сложность в том, что нельзя просто сверху снять дужку позвонка от края до края, есть ограничения: там должны остаться целыми суставы и гребень в задней части второго шейного позвонка, к гребню крепится выйная связка, что держит голову, и ее тоже нельзя трогать. Именно поэтому выбрали частичную дорсальную ламинэктомию, или гемиламинэктомию.

Перед оперативным вмешательством Боню поместили в стационар ОРИТ, где ее готовили к операции: отобрали анализы крови, сделали УЗИ сердца. Никаких противопоказаний не обнаружили, и на следующий день собачка отправилась на операцию.

Дивертикул нужно было вскрыть на всем протяжении. К тому же он образовал между оболочками мозга спайки, все эти спайки нужно было разорвать. Спинной мозг вокруг нужно было как бы прозондировать, чтоб все эти спайки разорвать.

Все это сделали. Стабильность позвоночного столба не была нарушена, поэтому никаких конструкций и фиксаторов не ставили.

Что еще важно: такую рану нужно закрывать без малейшего кровотечения, чтоб не было потом образования спаечных рубцов. Это условие тоже выполнили. Рана была закрыта без кровотечений.

В течение нескольких суток после операции Боня находилась в ОРИТ под постоянным контролем. Ей мониторили жизненные показатели, проводили лабораторные анализы. Самое главное — обезболивали. В первые сутки после операции имелся острый болевой синдром, Боня испытывала дискомфорт и боль при попытках шевелить головой. Она получала комбинацию из нескольких анальгезирующих препаратов, и в течение суток проблемы прошли. Собачка начала самостоятельно приподниматься, кушать. На третьи сутки она была выписана из стационара с рекомендациями на дом.

Через неделю после операции дома Боня чувствовала себя хорошо. Признаков боли у нее не было, шаткость походки практически прошла. И что отметил владелец: Боня начала чесать ухо, шею задними лапами! До операции она не могла этого делать.

Через две недели Боня приехала снять швы. Отметили, что ее состояние постепенно улучшается, она использует новые движения, которые раньше не использовала, стала более активной, не испытывает боли. Ждем собачку на следующий контрольный осмотр.

 

Стереотаксический атлас коры головного мозга домашних собак

  • 1.

    Томпкинс, А. М., Дешпанде, Г., Вагонер, П. и Кац, Дж. С. Функциональная магнитно-резонансная томография домашней собаки: исследования, методология и концептуальные вопросы. Сост. Cogn. Behav. Ред. 11 , 63–82 (2016).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 2.

    Бернс Г. С., Брукс А. М. и Спивак М. Функциональная МРТ у несдержанных собак в состоянии бодрствования. PLoS One 7 (2012).

  • 3.

    Банфорд, Н., Андикс, А., Кис, А., Миклоши, А. & Gácsi, M. Canis familis как модель неинвазивной сравнительной нейробиологии. Trends Neurosci. 40 , 438–452 (2017).

    CAS Google ученый

  • 4.

    Head, E. Собачья модель старения человека и болезни Альцгеймера. Biochimica et Biophysica Acta — Молекулярные основы болезни 1832 , 1384–1389 (2013).

    CAS Google ученый

  • 5.

    Каммингс, Б. Дж., Хед, Э., Рюль, В., Милграм, Н. В. и Котман, К. В. Собачьи как животная модель старения и деменции человека. Neurobiol. Старение 17 , 259–268 (1996).

    CAS Google ученый

  • 6.

    Маццатента А., Карлуччио А. , Роббе Д., Джулио К. Д. и Челлерино А. Собака-компаньон как уникальная трансляционная модель старения. Семин. Cell Dev. Биол. 70 , 141–153 (2017).

    Google ученый

  • 7.

    Гилмор, К. М. и Грир, К. А. Почему собака является идеальной моделью для исследования старения? Exp. Геронтол. 71 , 14–20 (2015).

    Google ученый

  • 8.

    Хаббард М.Э. и др. . Естественно возникающая глиома собак как модель для новой терапии. Рак Инвест. 36 , 415–423 (2018).

    Google ученый

  • 9.

    Nardone, R. et al. . Дегенеративная миелопатия собак: модель бокового амиотрофического склероза человека. Зоология 119 , 64–73 (2016).

    Google ученый

  • 10.

    Датта Р. и др. . Цифровой атлас мозга собаки. PLoS One 7 (2012).

  • 11.

    Милн М.Э. и др. . Разработка репрезентативных атласов головного мозга собак на основе магнитно-резонансной томографии и оценка трех методов сегментации на основе атласа. г. J. Vet. Res. 77 , 395–403 (2016).

    Google ученый

  • 12.

    Nitzsche, B. et al. . Стереотаксический усредненный по породе симметричный атлас мозга собаки T2w, включающий подробные морфологические и объемные наборы данных. Neuroimage 187 , 93–103 (2018).

    Google ученый

  • 13.

    Woodward, A. et al. . Дескриптор данных: цифровой атлас мозга мартышки Brain / MINDS 3D. Sci. Данные 5 , 1–12 (2018).

    Google ученый

  • 14.

    Brodmann, K. Vergleichende Lokalisationslehre der Großhirnrinde. (1909).

  • 15.

    Амунтс, К. и Зиллес, К. Архитектоническое картирование человеческого мозга за пределами Бродмана. Нейрон 88 , 1086–1107 (2015).

    CAS Google ученый

  • 16.

    Nieuwenhuys, R., Broere, C. A. J. & Cerliani, L. Новая миелоархитектоническая карта неокортекса человека, основанная на данных школы Фогта – Фогта. Brain Struct. Функц. 220 , 2551–2573 (2015).

    Google ученый

  • 17.

    Economo, C. von & Koskinas, G. Die cytoarchitektonik der hirnrinde des erwachsenen menschen. (1925).

  • 18.

    Саркисов С. 1949, Г. П.- & 1949, не определено. Цитоархитектоника коры головного мозга человека.

  • 19.

    Nieuwenhuys, R. Миелоархитектонические исследования коры головного мозга человека школы Фогта-Фогта и их значение для интерпретации данных функциональной нейровизуализации. Микроструктура. Посылка. Гм. Цереб. Cortex от посмертной карты Бродмана до Vivo Mapp. с High-f. Magn. Резон. Imaging 55–125, https://doi.org/10.1007/978-3-642-37824-9_3 (2013).

  • 20.

    Сесиль, В. и Фогт, О. Allgemeinere Ergebnisse unserer Hirnforschung. J. Psychol. Neurol. 25 , 292–398 (1919).

    Google ученый

  • 21.

    Flechsig, P.E. Anatomie des menschlichen Gehirns und Ruchenmarks auf myelogenetischer Grundlage . Тим 1 (1920).

  • 22.

    Уолтерс, Н. Б. и др. . In vivo идентификация областей коры человека с помощью МРТ высокого разрешения: подход к корреляции церебральной структуры и функции. Proc. Natl. Акад. Sci. США 100 , 2981–2986 (2003).

    ADS CAS Google ученый

  • 23.

    Крейнер Дж. Миелоархитектоника теменной коры у собак. Acta Biol. Exp. (Варшава) (1964).

  • 24.

    Крейнер Дж. Миелоархитектоника поясной коры у собак. J. Comp. Neurol. 119 , 255–267 (1962).

    CAS Google ученый

  • 25.

    Крейнер Дж. Миелоархитектоника лобной коры головного мозга собаки. J. Comp. Neurol. 116 , 117–133 (1961).

    CAS Google ученый

  • 26.

    Крейнер, Дж. Миелоархитектоника сенсомоторной коры головного мозга у собак. J. Comp. Neurol. 122 , 181–200 (1964).

    CAS Google ученый

  • 27.

    Крейнер, Дж. Миелоархитектоника затылочной коры у собак и общие замечания по миелоархитектонике собаки. J. Comp. Neurol. 127 , 531–557 (1966).

    CAS Google ученый

  • 28.

    Крейнер Дж. Миелоархитектоника перисильвиевой коры у собак. J. Comp. Neurol. 119 , 255–267 (1962).

    CAS Google ученый

  • 29.

    Тастисон, Н. Дж. и др. . N4ITK: улучшена коррекция смещения N3. IEEE Trans. Med. Imaging 29 , 1310–20 (2010).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 30.

    Фристон, К. Дж. и др. . Пространственная регистрация и нормализация изображений. Hum. Brain Mapp. 3 , 165–189 (1995).

    Google ученый

  • 31.

    Пенни, В., Фристон, К., Эшбернер, Дж., Кибель, С. и Николс, Т. Статистическое параметрическое отображение: анализ функциональных изображений мозга. Статистическое параметрическое картирование: анализ функциональных изображений мозга, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-372560-8.X5000-1 (2007).

  • 32.

    Дженкинсон, М., Бекманн, К. Ф., Беренс, Т. Э. Дж., Вулрич, М. В. и Смит, С. М. ФСЛ. Neuroimage 62 , 782–790 (2012).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 33.

    Nitzsche, B. et al. . Стереотаксический, усредненный по популяции атлас головного мозга овцы T1w, включающий морфологию головного мозга и объемы тканей. Фронт. Нейроанат. 9 , 69 (2015).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 34.

    Штольцберг, Д., Вонг, К., Батлер, Б. Э. и Ломбер, С. Г. Катлас: основанный на магнитно-резонансной томографии трехмерный кортикальный атлас и карты вероятности тканей для домашней кошки (Felis catus). Журнал сравнительной неврологии 525 , 3190–3206 (2017).

    Google ученый

  • 35.

    Авантс, Б. Б. и др. . Воспроизводимая оценка эффективности метрики сходства ANT при регистрации изображений мозга. Neuroimage 54 , 2033–2044 (2011).

    Google ученый

  • 36.

    Авантс, Б. Б., Эпштейн, К. Л., Гроссман, М. и Джи, Дж. С. Симметричная диффеоморфная регистрация изображений с кросс-корреляцией: оценка автоматической маркировки пожилого и нейродегенеративного мозга. Med.Изображение Анал. 12 , 26–41 (2008).

    CAS Google ученый

  • 37.

    Мандал П. К., Махаджан Р. и Динов И. Д. Структурные атласы мозга: дизайн, обоснование и применение в нормальных и патологических когортах. J. Alzheimers. Дис. 31 (Дополнение 3), S169–88 (2012).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 38.

    Чжан Ю., Брэди М. и Смит С. Сегментация МРТ-изображений мозга с помощью модели скрытого марковского случайного поля и алгоритма максимизации ожидания. IEEE Trans. Med. Imaging , https://doi.org/10.1109/42.

    4 (2001).

  • 39.

    Дженкинсон, М. и Смит, С. Метод глобальной оптимизации для надежной аффинной регистрации изображений мозга. Med. Изображение Анал. 5 , 143–56 (2001).

    CAS Google ученый

  • 40.

    Андерссон, Дж. Л. Р., Дженкинсон, М. и Смит, С. Нелинейная регистрация, также известная как пространственная нормализация. Технический отчет FMRIB TRO7JA2 (2007).

  • 41.

    Аллен, Дж. С., Дамасио, Х. и Грабовски, Т. Дж. Нормальные нейроанатомические изменения в мозге человека: объемное исследование МРТ. г. J. Phys. Антрополь ., Https://doi.org/10.1002/ajpa.10092 (2002).

  • 42.

    Винклер А. М., Риджуэй Г. Р., Вебстер М. А., Смит С. М. и Николс Т. Е. Вывод перестановок для общей линейной модели. Neuroimage , https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2014.01.060 (2014).

  • 43.

    Адрианов О.С., Меринг Т.А. Атлас мозга собак . (Edwards Brothers Inc, 1964).

  • 44.

    Флетчер, Т. Ф. и Саврейд, Т. К. Атлас МРТ мозга собак. Колледж ветеринарной медицины Университета Миннесоты (2018).

  • 45.

    Вулси, К. Н. Некоторые наблюдения трещин мозга в связи с корковой локализацией функции.В Вторая международная встреча нейробиологов 64–69 (1960).

  • 46.

    Юшкевич П.А. и др. . Управляемая пользователем трехмерная активная контурная сегментация анатомических структур: значительно повышенная эффективность и надежность. Neuroimage 31 , 1116–1128 (2006).

    Google ученый

  • 47.

    Эванс, А. К., Янке, А. Л., Коллинз, Д. Л., Байет, С. Шаблоны и атласы мозга. NeuroImage 62 , 911–922 (2012).

    Google ученый

  • 48.

    Дилкс, Д. Д. и др. . ФМРТ в пробуждении выявляет в височной коре собаки специальный участок для обработки лица. PeerJ 3 , e1115 (2015).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 49.

    Кук, П. Ф., Спивак, М. и Бернс, Г. С. Одна пара рук не похожа на другую: Хвостатая ЖЕСТКАЯ реакция у собак зависит от источника сигнала и темперамента собаки. PeerJ 2014 , 1–23 (2014).

    Google ученый

  • 50.

    Бернс, Г. С., Брукс, А. М. и Спивак, М. Запах знакомого: ФМРТ-исследование реакции мозга собак на знакомые и незнакомые запахи человека и собаки. Behav. Процессы 110 , 37–46 (2015).

    Google ученый

  • 51.

    Бернс, Г. С., Брукс, А., Спивак, М.Воспроизводимость и неоднородность неограниченных ответов фМРТ собак в бодрствующем состоянии. PLoS One 8 (2013).

  • 52.

    Kyathanahally, S. P. et al . Передне-задняя диссоциация сети мод по умолчанию у собак. Brain Struct. Функц. 220 , 1063–1076 (2015).

    Google ученый

  • 53.

    Vogt, C. & Vogt, O. Gestaltung der topistischen Hirnforschung und ihre Forderung durch den Hirnbau und seine Anomalien. J. Hirnforsch. 1 , 1–46 (1954).

    Google ученый

  • 54.

    Andics, A., Gácsi, M., Faragó, T., Kis, A. & Miklósi, Á. Голосочувствительные области в мозгу собаки и человека выявляются сравнительной фМРТ. Curr. Биол. 24 , 574–578 (2014).

    CAS Google ученый

  • 55.

    Jia, H. et al. Функциональная МРТ обонятельной системы у собак в сознании. PLoS One 9, (2014).

  • 56.

    Reveley, C. et al. . Трехмерный цифровой шаблонный атлас мозга макаки. Cereb. Cortex 27 , 4463–4477 (2017).

    Google ученый

  • 57.

    Юаса С., Накамура К. и Косака С. Стереотаксический атлас мозга мартышек: с иммуногистохимической архитектурой и МР-изображениями . (2010).

  • 58.

    Клемпин. Uber die Architektonik derrosshirnrinde des Hundes. J. Psychol. Neurol. 12 , 229–249 (1921).

    Google ученый

  • 59.

    Кэмпбелл А. Гистологические исследования локализации церебральной функции (1905).

  • 60.

    Gurewtisch, M. & Bychowsky, G. Zur Architektonik der Hirnrinde (Isocortex) desHundes. J. Psychol. Neurol. 35 , 283–300 (1928).

    Google ученый

  • 61.

    Тога, А. В. и Томпсон, П. М. Что, где и почему это важно. Neuroimage 37 , 1045–1049 (2007).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 62.

    Гейер, С. и Тернер, Р. Микроструктурное расчленение коры головного мозга человека: от посмертной карты Бродмана до in vivo картирования с помощью высокополевой магнитно-резонансной томографии.Микроструктура. Посылка. Гм. Цереб. Cortex от посмертной карты Бродмана до Vivo Mapp. с High-f. Magn. Резон. Imaging 5 , 1–257 (2013).

    Google ученый

  • 63.

    Brockhaus, H. Die Cyto- und Myeloarchitektonik des Cortex claustralis und des Claustrum beim Menschen. J. Psychol. Neurol. 49 , 249–348 (1940).

    Google ученый

  • 64.

    Gerhart, E. Die Cytoarchitektonik des Isocortex parietalis beim Menschen. J. Psychol. Neurol. 49 , 367–419 (1940).

    Google ученый

  • 65.

    Санидес, Ф. Цитомиелоархитектура лобной доли человека и ее связь с филогенетической дифференциацией коры головного мозга. J. Hirnforsch. 47 , 269–282 (1964).

    Google ученый

  • 66.

    Ван Эссен, Д. К. и Глассер, М. Ф. In vivo архитектоника: кортикоцентрическая перспектива. Neuroimage 93 , 157–164 (2014).

    Google ученый

  • 67.

    Glasser, M. F. и van Essen, D. C. Картирование областей коры человека in vivo на основе содержания миелина, выявленного с помощью T1- и T2-взвешенной МРТ. J. Neurosci. 31 , 11597–11616 (2011).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 68.

    Глассер М. Ф., Гойал М. С., Прейс Т. М., Райхл Р. Э. и Ван Эссен Д. С. Тенденции и свойства коры головного мозга человека: корреляции с содержанием кортикального миелина. Neuroimage 44 , 1113–1129 (2015).

    Google ученый

  • 69.

    Робертс Т., МакГриви П. и Валенсуэла М. Человеческое вращение и реорганизация мозга домашних собак. PLoS One 5 (2010).

  • 70.

    Schmidt, M. J. et al. . Сравнение эндокраниальных и мозговых объемов у брахицефальных собак, мезатицефальных собак и кавалер-кинг-чарльз-спаниелей в зависимости от их массы тела. Acta Vet. Сканд. 56 , 30 (2014).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 71.

    Дики, Д. А. и др. . Атласы изображений всего мозга с помощью магнитного резонанса: систематический обзор существующих атласов и предостережения для использования при визуализации населения. Фронт. Нейроинформ. 11 , 1 (2017).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • Собачий мозг — Ханна Грайс Дрессировка и поведение домашних животных

    Вы когда-нибудь задумывались, как работает мозг вашей собаки? Краткое руководство…

    Мозг вашей собаки — сложный орган, он контролирует его мышление, обучение и действия. Он также отвечает за интерпретацию и интеграцию информации со всего тела, как и наш человеческий мозг.А в феврале 2014 года исследование, проведенное доктором Аттилой Андикс, выявило больше сходств.

    Исследование, проведенное Будапештским университетом, показало, что мозг собаки реагирует на голоса так же, как мозг человека. Одиннадцать собак и владельцев, которых поместили в МРТ-сканер и воспроизвели более 200 различных звуков — от звуков машины и свистков до человеческих звуков и звуков собак. Исследователи обнаружили, что похожая область — височный полюс, который является самой передней частью височной доли, активировался, когда и животные, и люди слышали человеческие голоса .«Мы действительно знаем, что у людей есть голосовые области, которые сильнее реагируют на человеческие звуки, чем на любые другие типы звуков», — пояснил д-р Андикс. «Местоположение (активности) в мозгу собаки очень похоже на то, где мы обнаружили его в мозге человека. Тот факт, что мы обнаружили, что эти области вообще существуют в мозгу собаки, является неожиданностью — мы впервые видим это у неприматов ». Тот факт, что эмоционально заряженные звуки, такие как плач или смех, вызывали у людей те же реакции, что и у испытуемых собак, возможно, также может объяснить, почему собаки настроены на человеческие эмоции.

    Но что еще мы можем узнать, изучая мозг своего питомца? Вот краткое руководство….

    Размер и вес мозга сильно различаются у разных видов; Вес мозга средней собаки составляет менее половины процента от веса ее тела, но она получает более двадцати процентов крови, выкачиваемой из сердца. Итак, это показывает, как мозг находится в центре деятельности вашей собаки, занят перевариванием данных и определением наилучшего курса действий, который влияет на общее поведение вашей собаки.

    Мозг представляет собой массу нервной ткани, которая разделена на три основные области; головной мозг, мозжечок и ствол головного мозга . Каждая часть выполняет определенные функции, при этом информация подается в эти ключевые области, поэтому вместе они дают инструкции о соответствующих действиях.

    Головной мозг или кора головного мозга образует основную часть головного мозга . Он отвечает за получение и анализ сенсорной информации, такой как зрение, слух, осязание, вкус и боль. Чем крупнее кора головного мозга у животного, тем больше у него вариантов ответов, позволяющих ему выполнять сложные модели поведения. Например; Кора головного мозга рептилий гораздо менее развита по сравнению с мозгом вашей собаки. Это означает, что Фидо может выполнять множество задач и имеет сложные модели поведения по сравнению с рептилией.

    Кора головного мозга делится на две части; левое и правое полушария головного мозга. Узкая щель, разделяющая эти полушария, называется продольной щелью мозга.Внутри этих двух областей четыре доли; лобная, височная, теменная и затылочная доли. Лобная и височная доли способствуют настороженности, интеллекту (планирование и выполнение движений), памяти и темпераменту собаки. В этой области находится таламус. Он отвечает за передачу сенсорной информации, такой как слух, зрение, осязание и боль. Таламус также позволяет вашей собаке выборочно концентрироваться и сосредотачиваться на чем-то одном за раз. Сенсорная и эмоциональная информация, передаваемая в таламус, затем отправляется в теменные и затылочные доли мозга собаки для расшифровки. После того, как эта информация была переварена и обработана в соответствии с предыдущим опытом или воспоминаниями, данные отправляются в лобную долю и переводятся в планы и действия. Таламус также участвует в мониторинге и регулировании двигательной активности, инициируемой в коре головного мозга. Затем эта информация отправляется из коры головного мозга в мозжечок, чтобы помочь координирующему центру мозга, который отвечает за мышечную активность.

    Чуть ниже таламуса находится гипоталамус.Эта область контролирует высвобождение гормонов гипофиза (из гипофиза) и отвечает за регулирование питьевого и пищевого поведения вашего питомца, а также за температуру его тела, репродуктивную и вегетативную нервную систему; Эта система содержит нервы, которые контролируют непроизвольные движения таких органов, как кишечник, сердце, кровеносные сосуды и кровь (собаки не имеют произвольного контроля над вегетативной нервной системой). Интересно, что такие эмоции, как ярость и агрессия, берут начало в гипоталамусе — хотя обычно они подавляются гиппокампом и лобной долей коры головного мозга — если собака заражается вирусом бешенства, это вторгается в гиппокамп и устраняет это торможение. Это означает, что мощные агрессивные побуждения гипоталамуса могут преобладать. Как видите, мозг вашей собаки представляет собой сложную машину, а в коре головного мозга находится лимбическая система, которая регулирует эмоции собаки от страха, гнева и агрессии до беспокойства, радости и эйфории. Он играет важную роль в процессе обучения. Вирус бешенства атакует лимбическую систему, и это демонстрирует, как любые нарушения в этой области могут вызывать эмоциональные и / или поведенческие проблемы.

    В лимбической системе находится миндалевидное тело, отвечающее за стратегии выживания и защитные реакции.Во время чрезвычайной опасности или ситуации жизни или смерти собака должна действовать быстро. Таким образом, в этом случае информация об этой ситуации отправляется непосредственно из таламуса в миндалину, быстро активируя защитные реакции вашей собаки, а не сначала декодируется корой головного мозга, которая обрабатывается дольше.

    Маленький мозг…

    Вторая область мозга вашей собаки — мозжечок (что на латыни означает «маленький мозг»). Он расположен в задней части головного мозга и прикреплен к стволу головного мозга и коре головного мозга.Мозжечок — это часть мозга, которая регулирует или в основном отвечает за контроль и координацию произвольных движений (мышц) и позы вашей собаки. Мозжечок через таламические реле связан с сенсорно-моторной областью коры головного мозга. Таким образом, мозжечок будет получать информацию от коры головного мозга о предполагаемой мышечной активности, обрабатывать и сравнивать эту информацию от рецепторов в мышцах и сухожилиях вашей собаки. Как только мозжечок получает данные обратной связи, это обеспечивает точность движений.Любое повреждение или поражение мозжечка этой области обычно вызывает тремор головы или тела, нарушение равновесия, признаки неуклюжести, преувеличенные и неловкие движения. Мозжечок, отвечающий за скоординированные движения и остальную нервную систему, не полностью развит при рождении. В то время как мозг, спинной мозг и связанные с ним нервы присутствуют, нервы не обладают способностью эффективно передавать электрические импульсы. Большинство людей, видевших новорожденного щенка, заметят, насколько они вялые в движениях, а болевые ощущения у них очень медленные.

    Ствол головного мозга

    Третья область мозга — это ствол мозга. Он расположен в основании головного мозга и связан со спинным мозгом и мозжечком. Ствол головного мозга состоит из двух основных частей; мост и продолговатый мозг. Все нервные волокна, выходящие из мозга и идущие к мышцам вашей собаки, проходят через ствол мозга. Продолговатый мозг расположен у основания головного мозга и соединяется со спинным мозгом. Он отвечает за регулирование ряда функций, от сердцебиения и дыхания собаки до слюноотделения, кашля, чихания и функций желудочно-кишечного тракта.Продолговатый мозг вместе с мостом является важным местом передачи информации о слухе и равновесии, вкусовых ощущениях и двигательных реакциях. Мост обеспечивает путь нервным волокнам для передачи сенсорной информации между мозжечком и корой головного мозга. Мост также включает центр мочеиспускания (мочеиспускание). Исследования 1964 года японских ученых Куру и Ямамото продемонстрировали, как электрическая стимуляция моста приводит к увеличению активности сфинктера уретры и расслаблению мочевого пузыря.Таким образом, можно с уверенностью предположить, что повреждение моста будет способствовать недержанию мочи.

    Как мозг получает и передает информацию?

    Центральная нервная система состоит из головного и спинного мозга, но с ними связана сеть периферических нервов (периферическая нервная система), которые проникают в ткани тела и снабжают их энергией и передают информацию, такую ​​как ощущение боли, в и от тела обратно к нервной системе.В свою очередь, мозг реагирует определенным образом. Клетки мозга, передающие информацию в центральной нервной системе, называются нейронами. Структурно нейрон не похож ни на одну другую клетку тела и состоит из трех частей; тело клетки, аксон и дендриты.

    Тело клетки — это большая центральная часть клетки, содержащая ядро, и находится между аксоном и дендритами. Аксон — это тонкая трубка, которая переносит нервные импульсы от нейрона к конечным кнопкам.Дендриты короткие, древовидные; они получают сообщения от других нейронов. Между терминальной кнопкой аксона одной клетки (пресинаптическая клетка) и дендритами второй или принимающей клетки (постсинаптическая клетка) находится соединение, называемое синапсом. Аксон и дендрит в двух клетках обращены друг к другу, а синапс — это очень маленький промежуток между ними. Когда информация (называемая потенциалом действия) передается через нейроны, окончание аксона посылающей клетки запускает высвобождение химического вещества (нейротрансмиттера) в непосредственной близости от дендрита принимающей клетки.Выделяемые химические вещества включают: дофамин, норадреналин и серотонин. И именно эти три нейротрансмиттера важны при лечении проблем с поведением собак. Это потому, что нейротрансмиттеры могут возбуждать, подавлять или изменять активность других нейронов.

    Тренер Вал Стронг использует аналогию, которая помогает нам понять, как нейротрансмиттеры могут возбуждать или тормозить клетки. Она ссылается на рецепторы на мембране принимающей клетки как «запертые двери». Возбуждающие нейротрансмиттеры действуют как ключи, которые открывают «двери», позволяя передавать информацию по аксону клетки, вызывая высвобождение химического вещества второй клетки (или нейромедиатора).В то время как тормозные нейротрансмиттеры действуют как «болты», запирая двери рецепторов, так что действие возбуждающих передатчиков не имеет никакого эффекта. Считается, что изменение реакции синапсов является ключом к памяти и обучению.

    Уф!

    Как видите, мозг вашей собаки — это мощный сверхсложный орган, который позволяет ему учиться, выражать эмоции и позволяет вести себя, помогая ему реагировать и адаптироваться к окружающей среде. Итак, «наверху» происходит очень много всего!

    Теги: головной мозг

    Мозг собаки: внутри сложного собачьего разума

    Скорее всего, вы не собираетесь проводить время за магнитно-резонансным томографом — и на то есть веские причины. Звонящая машина, похожая на гроб, кажется, специально создана для сенсорного нападения. Но вы не ниндзя, трехлетняя микс питбулей, которая пробирается в лабораторию Университета Эмори в Атланте, мельком видит МРТ, в котором она проведет свое утро, и радостно запрыгивает на стол.

    Ниндзя — одна из немногих собак в мире, которых приучили сидеть совершенно неподвижно на МРТ (маленькие кусочки хот-дога, которые она получает в качестве награды, помогают), чтобы нейробиолог Грегори Бернс мог вглядываться в ее мозг, пока он работает.»Каково быть собакой?» — спрашивает Бернс. Этот вопрос является одновременно и центром его работы, и основной темой его следующей книги. «Никто не может знать наверняка. Но я думаю, что наши собаки переживают многое так же, как и мы ».

    Это то, во что мы хотим верить. Наш роман с собаками продолжается уже 15 000 лет, и нет никаких признаков того, что он ослабевает. Около 44% семей в США включают как минимум одну собаку, а это означает, что популяция собак составляет до 80 миллионов.

    Большую часть времени мы даем нашим собакам очень хорошую жизнь. Нам кажется, что они нас понимают, а может быть, и понимают: приходите домой грустными, и они утыкаются в вашу руку. У них нет языка, но они сообщают объемы — глазами, лаем, всем своим выразительным телом. «Собаки улавливают все, что угодно, — говорит Джулиана Камински, директор Центра познания собак при Портсмутском университете в Англии. «Разработана система, в которой оба вида — наш и их — реагируют на сигналы друг друга.”

    Это то, что мы знаем интуитивно, но наука все труднее пытается понять это эмпирически. Учреждения по изучению собак были созданы по всему миру, в Венгрии, Австрии, Германии, Италии, Австралии и других странах. Только в США есть учреждения в университетах Дьюка, Тафтса и Йельского университета. Ассоциация психологической науки (APS), которая обычно занимается благополучием людей, недавно посвятила собачий разум целиком в своем журнале Current Directions in Psychological Science. Результаты часто были впечатляющими: собаки могут считать — своего рода — учатся смотреть на две доски с прикрепленными к ним геометрическими фигурами и выбирать ту, на которой их больше. Они могут читать человеческие лица, понимая важность использования взгляда для общения и направления нашего внимания. Они могут преуспеть в том, что известно как постоянство объекта — понимание того, что, когда объект находится вне поля зрения, он не исчез из существования. Людям требуется гораздо больше времени, чтобы усвоить такую ​​основную правду о мире, поэтому младенцы, которые бросают еду или ложку со стульчика для кормления, так часто не смотрят в пол, чтобы попытаться найти их.

    Собаки тоже могут лучше, чем дети 3-4 лет, учиться игнорировать плохие инструкции. В исследовании Йельского университета, о котором не сообщалось в журнале APS, собакам и маленьким детям дали ящик и научили вращать рычаг, чтобы открыть крышку и получить угощение. Когда рычаг был настроен так, что в нем больше не было необходимости, собаки научились игнорировать его и просто открывали ящик. Дети все равно продолжали вертеть бесполезную вещь. Если собаки могут победить нас в этом небольшом задании, какие еще дары они могут скрывать?

    Поведенческое программное обеспечение собаки в конечном итоге определяется мощностью оборудования, а это означает, что мозг.Как и у всех животных, одним из наиболее важных факторов, определяющих умственные способности, является размер, в частности, размер мозга по отношению к размеру тела. По этому показателю человеческий мозг огромен, примерно в одну пятидесятую массы среднего человеческого тела.

    По сравнению с людьми и их соотношением 1:50, лошади тупы при 1: 600, а львы немного лучше при 1: 550. Собаки — ученые-сравнители, их вес составляет впечатляющие 1: 125 — соотношение, которое справедливо для всех пород собак, от чихуахуа до английского мастифа.Тем не менее, мозг, который делает вас гением в животном мире, не так уж и хорош в человеческом. Бернс хранит в своей лаборатории сохранившийся мозг взрослой немецкой овчарки, и он четко указывает на это: мозг размером с мандарин. «У собачьих мозгов просто нет возможности делать то, что мы делаем», — говорит он.

    Хотя размеры двух мозгов различаются, структуры поразительно похожи. За последние несколько лет Бернс и его команда успешно использовали это сходство.Большая часть их МРТ-исследований была сосредоточена на части мозга, известной как полосатое тело. Богатое дофамином полосатое тело является посредником в вознаграждении, удовольствии и ожидании — трех столпах собачьего мира.

    Во время недавнего визита Ниндзя, эксперимент включал определение того, как быстро она научится ожидать награды за еду после воздействия одного из двух запахов. При работающем сканере лаборант периодически выпускал изоамил, химическое вещество, слабо пахнущее жидкостью для снятия лака, или гексанол, молекулу углерода, которую можно обнаружить в обрезках травы.После каждой затяжки изоамила Ниндзя давали угощение хот-догом; после гексанола она ничего не получит.

    Вы владелец собаки или кошки? Присоединяйтесь к PetHero, чтобы получить 25% скидки на ветеринарные услуги, игрушки, угощения и многое другое!

    В ходе теста МРТ искала скачки электрической активности в полосатом теле, которые указывали бы на повышенное ожидание после запаха изоамила. Аналитическое программное обеспечение должно было определить ответ, поскольку невооруженный глаз не мог различить такие небольшие колебания, но Ниндзя предлагал подсказки, которые она быстро усвоила.После того, как она спрыгнула со сканера, ей подарили две чашки посреди комнаты, каждая из которых содержала одно из двух химикатов. Она поспешила прямо к тому, у кого был изоамил.

    Связывание запаха с угощением — это элементарная вещь, но Бернс использовал свою МРТ, чтобы исследовать более сложные аспекты когнитивных способностей собак: как они узнают лица людей и других собак; как они распознают голоса и слова; даже то, как они испытывают ревность — когда угощение в пантомиме накормили собачьим манекеном. Это вопросы о личности собаки — она ​​любит? сочувствует? это лояльно? — что больше всего интригует людей.

    Исследователи из Исследовательского института Мессерли в Вене недавно проверили способность собак вести себя просоциально — прилагать усилия, чтобы помочь другой собаке, когда для них нет вознаграждения. В эксперименте две собаки были помещены в клетки бок о бок, и одна была обучена тянуть за рычаг, который доставлял пищу другой. Первая собака ничего не получала и тем не менее обычно была счастлива дергать за рычаг — при условии, что собака с другой стороны была ее товарищем по играм.Неизвестные собаки реже получали такое же лечение.

    Исследования множества способов, которыми собаки, как говорят, приходят на помощь людям, дали менее положительные результаты. Нет предела анекдотическим свидетельствам этого явления: собаки, которые бегут за помощью, когда их хозяева ранены, собаки, которые лают, чтобы предупредить семью о пожаре, собаки, которые знают, когда вам грустно, и лают, чтобы утешить.

    Прекрасно — и, может быть, ура. «Ваша собака может заметить, что что-то не так, когда вам грустно, — говорит Камински, — но сообщение, которое они посылают, когда тыкается носом, может быть таким:« Вы ведете себя странно, и это меня пугает ».«А собаки, которые лают, когда в доме пожар? «Они могли просто испугаться», — говорит психолог развития Уильям Робертс из Западного университета Онтарио.

    В одном исследовании, которое провели Робертс и его коллега, хозяйка выгуливала свою собаку по полю, а затем упала на землю, симулируя сердечный приступ. Рядом сидели еще два человека, притворяясь читающими. Владелец лежал неподвижно в течение шести минут, и в ходе многократных испытаний с разными людьми и животными ни одна собака не обратилась за помощью.

    Робертс не отрицает правдивость случайных историй о собаках, которые действительно обращаются за помощью. Но он думает, что это исключения. О большинстве случаев, когда собаки ничего не делают, «об этом не сообщают, потому что они не являются интересными или неожиданными».

    Если это правда, то собаки остаются не более чем кошками: любезными халявщиками в поезде с людьми. Но такой вывод их сильно обманывает.

    Начнем с того, что мы узнаем об их интеллектуальном октане, особенно с точки зрения так называемой теории разума, способности понимать, что люди и другие животные обладают знаниями, отличными от их собственных. Способность собак следить за наведением и делать это изначально вызвала большой интерес в последние годы. Это не похоже на особый навык, если не считать, что многие другие животные не понимают этого жеста. Собака знает, что рука используется для обозначения чего-то еще.

    «Когда два человека делают это, они принимают во внимание общую основу — коммуникативный контекст, в котором все это имеет смысл», — говорит Камински. То же самое и между собаками и людьми.

    Не все кинологи понимают важность всего этого. Ученый-бихевиорист Клайв Винн из Университета штата Аризона называет множество видов, в том числе дельфинов, слонов и даже летучих мышей, которые узнают значение указывания, если они достаточно контактировали с людьми. «Это просто повседневный опыт с людьми, использующими свои конечности для доставки важных вещей», — говорит он.

    Собачье понимание постоянства объекта менее спорно. Собаки хорошо справляются с так называемыми задачами видимого смещения: когда они наблюдают, как объект помещается в один из нескольких контейнеров, а затем им разрешается искать его, они знают, какой контейнер исследовать в первую очередь. Собаки также осваивают невидимое смещение, когда, скажем, игрушку помещают в контейнер, контейнер перемещают за ширму, а затем выводят обратно, но игрушки больше в нем нет.Некоторые собаки следуют этой цепочке событий, справедливо полагая, что если они войдут за барьер, они, вероятно, найдут игрушку.

    В исследовании 2013 года поведенческий психолог Томас Зенталл из Университета Кентукки также обнаружил, что собаки способны понять, что не только существование объектов является постоянным, но и их характеристики. Когда собачий бисквит или другой интересный предмет проносили за барьер, а затем выносили обратно, собаки бросали на него взгляд, когда он появлялся снова. Но если бы он был тайно заменен большей или меньшей версией того же самого объекта или тем, который изменил цвет, они бы смотрели гораздо дольше. Вывод: двухдюймовый собачий бисквит должен оставаться двухдюймовым, а желтый мяч должен оставаться желтым, и собаки это понимают.

    Но что все это говорит об эмоциональном восприятии мира собаками? Они демонстрируют то, что безошибочно кажется радостью — прыжками и трепетом, которые они проявляют, когда члены семьи возвращаются домой после долгого отсутствия.Это может даже предполагать, что они осознают не только прошлое и будущее, но и скорость, с которой проходит время. Камеры замкнутого цикла показывают, что они, кажется, готовятся, поскольку приходит время для людей, которые отсутствовали весь день, чтобы вернуться, шевелясь от сна, проверяя входную дверь, становясь беспокойными и возбужденными.

    Ощущение времени как линейной вещи (текущее состояние — не единственное состояние) — это абстракция, на освоение которой человеческим младенцам требуется много времени, что частично объясняет истерики. Настоящий момент без файлов cookie означает вечность без файлов cookie.

    Собаки могут даже научить нас чему-то об общей человеческой проблеме: недостатке силы воли. Исследования связывают это с так называемым истощением эго, когда самоконтроль со временем падает так же, как и у перегруженных мышц. В исследованиях, проведенных в 2010-2015 годах, исследователи обнаружили, что самодисциплина у собак нарушается так же, как и у нас. В одном эксперименте собаки, которые должны были выполнить 10-минутное упражнение «сидеть и стоять», с меньшей вероятностью справились с задачей-головоломкой, поставленной им следующей, чем собаки, которые потратили те же 10 минут, делая то, что им заблагорассудится.

    Причиной может быть истощение запасов глюкозы в префронтальной коре. Собаки, которым давали глюкозу перед вторым заданием, оставались с ней дольше после периода сидячей остановки. Употребление сладких напитков — не способ улучшить самодисциплину, но исследования действительно показывают нам еще одну вещь, которую мы разделяем с нашими любимыми нечеловеческими видами.

    Однако в конечном итоге наше любопытство к собакам всегда будет определяться нашей любовью к собакам. Бернс считает, что именно молодые люди по обе стороны разрыва между человеком и собакой были ответственны за начало межвидовой связи.Щенки волка будут наиболее подходящими для первых кочевых людей и обращаются к ним; а девочки и мальчики — тогда и сейчас — люди, которые больше всего любят щенков. Собаки похожи на нас своей радостью, сочувствием и неиссякаемым любопытством, и мы — по крайней мере, когда находимся в их присутствии — становимся больше на них. Мы оба — лучший вид для нашего очень долгого союза.

    Это опубликовано в выпуске TIME от 22 мая 2017 года.

    Получите наш космический информационный бюллетень.Подпишитесь, чтобы получать новости недели в космосе.

    Спасибо!

    В целях вашей безопасности мы отправили письмо с подтверждением на указанный вами адрес. Щелкните ссылку, чтобы подтвердить подписку и начать получать наши информационные бюллетени.Если вы не получите подтверждение в течение 10 минут, проверьте папку со спамом.

    Напишите Джеффри Клюгеру на [email protected]

    Гарвардский исследователь обнаружил, что мозг собаки различается в зависимости от породы — Harvard Gazette

    Хект пришел к изучению собак в качестве побочного проекта, когда учился в аспирантуре Университета Эмори, изучая эволюцию человеческого мозга.Семь лет назад она обнаружила, что смотрит шоу с участием домашних собак и выборочно разводит русских лисиц. Ученый, изучающий собак и лисиц, обсуждал генетику и эволюцию, но не упоминал о нейробиологии.

    «Я подумал:« Как такое возможно? Никто не думает о том, чтобы заглядывать в свои мозги », — вспоминал Хект.

    Она обратилась к Людмиле Трут из Института цитологии и генетики Российской академии наук в Сибири. Трут связал ее с исследователями, работающими над домашними лисами, которые дали ей полдюжины мозгов для экспериментального исследования.Примерно в то же время Хект нашел Марка Кента, ветеринарного невролога из колледжа ветеринарной медицины Университета Джорджии, который поделился десятками снимков МРТ своих четвероногих пациентов.

    «У меня был этот набор данных, и мне повезло, что у меня есть к нему доступ», — сказала она. «Через пару лет [Национальный научный фонд] профинансировал исследование, чтобы продолжить изучение собак и этих лисиц».

    Сидя в своем офисе над Музеем сравнительной зоологии в окружении своих австралийских пастухов, Левти и Иззи, Хехт сказала, что она и ее сотрудники смогли увидеть, что различия между породами не распределяются случайным образом, а, по сути, сосредоточены в определенные части мозга.Они исследовали изменчивость, выявив шесть сетей мозга, в которых анатомия коррелирует с типами обработки, важной для разных пород: награда, обоняние, движение глаз, социальное действие и высшее познание, страх и тревога, а также обработка запахов и видение.

    Были сюрпризы. Например, умение охотиться по запаху не было связано с анатомией обонятельной луковицы. «Скорее, этот навык был связан с регионами более высокого порядка, которые участвуют в более сложных аспектах обработки запаха», — сказала она.«Дело не в наличии мозга, который может определить, есть ли запах. Речь идет о наличии нейронного механизма, который решает, что делать с этой информацией ».

    Лаборатория

    Хехт также изучает эволюцию мозга у людей, но она сказала, что продолжение исследований на собаках дает возможность понять человеческий разум.

    Экспрессия белка аквапорин-4 в нормальном мозге собак | BMC Veterinary Research

    Это первое исследование, подтверждающее экспрессию и распределение AQP4 с помощью иммуногистохимии в нормальном мозге собак.Предыдущие ветеринарные публикации исследовали исключительно наличие иммуногистохимии ЦНС AQP4 при патологических состояниях [11, 12], но до сих пор не было доступной информации о непатологическом мозге собак. Это открытие подтверждает предположение, что AQP4 играет также в нормальном мозге собак решающую роль в поддержании гомеостаза воды, миграции клеток и нейровозбуждения [1].

    Распространение AQP4 показало много общего с сообщениями о других видах. Все исследованные мозги собак характеризовались наиболее сильной иммунореакцией в плазматической мембране астроцитов, особенно в отростках астроцитарной стопы периваскулярного пространства, субпиальных и субэпендимальных областях, а также в базолатеральной мембране эпендимных клеток, которые являются специфическими областями основных жидкий транспорт.Это характерное распределение, сравнимое с другими видами, и поддерживает предположение, что AQP4 также играет у собак важную роль в качестве белка водного канала, поддерживающего периваскулярный объем и перфузию церебральной крови, как ранее сообщалось у других видов [7, 9, 10, 13, 14].

    Специфическое поляризованное распределение AQP4 в астроцитах по направлению к отросткам астроцитарной стопы наблюдалось в нашей популяции собак. В этом месте обнаруживается специфический механизм якорения, который называется ассоциированным с дистрофином белковым комплексом [15].Дистрогликан, как было обнаружено, взаимодействует с ламинином и динамином, который необходим для регуляции интернализации AQP4 и, следовательно, объясняет асимметричное обогащение по отношению к периваскулярным отросткам стопы астроцитов [16].

    Иммунореакция AQP4 также отсутствовала в нейронах, других глиальных клетках и сосудистом сплетении у нашей популяции собак. Это наблюдалось аналогичным образом и у других видов [7,8,9,14], за исключением сообщений о низкой экспрессии AQP4 в сосудистом сплетении в ткани мозга крысы и человека [4, 13].

    Умеренное диффузное гомогенное иммуноокрашивание AQP4 наблюдалось в палеокортексе всей популяции собак, тогда как более концентрированная маркировка в неокортексе в направлении подкоркового белого вещества и переходной области между серым и белым веществом наблюдалась в большинстве образцов ( 9/12). Можно предположить, что это распределение AQP4 связано с примитивным происхождением палеокортекса по сравнению с неокортексом. Палеокортекс имеет 3 корковых слоя серого вещества, белая материя которых расположена во внешнем расположении, тогда как неокортекс состоит из 6 слоев коркового серого вещества с белым веществом, расположенным в подкорковом расположении [17].

    Гиппокампальное образование было представлено с повышенным иммунным окрашиванием AQP4 в зубчатой ​​извилине и Cornu Ammonis во всех мозгах собак в этом исследовании. Это не является неожиданным, учитывая опубликованные данные о мозге мышей, где было показано, что AQP4 связан с облегчением быстрых потоков воды, необходимых для поддержания гомеостаза K + во время электрической активности в тех же областях [18]. Таким образом, результаты нашего исследования предполагают аналогичное значение для мозга собак.

    Распределение AQP4 по белому веществу было очевидным у большинства собак (N03-N11, в возрасте от 3 месяцев до 15 лет).В частности, экспрессия была локализована в подкорковом белом веществе как неокортекса, так и мозжечка. Картина иммунореакции была параллельна нервным волокнам. Предполагается, что это конкретное распределение может играть роль в поддержании межклеточных соединений в узлах Ранвье [7]. Кроме того, белое вещество характеризуется значительной концентрацией фибриллярных астроцитов по сравнению с серым веществом [8]. Фибриллярные астроциты имеют сильно разветвленные отростки по сравнению с протоплазматическими астроцитами [19].Считается, что эта отличительная характеристика может объяснить более высокую концентрацию положительной маркировки в белом веществе. Напротив, у обезьян и взрослых крыс было описано больше экспрессии AQP4 в сером веществе [9, 13]. Одним из их объяснений была более высокая концентрация кровеносных сосудов по сравнению с белым веществом [9]. Хотя в нашем исследовании мы не обнаружили повышенной экспрессии AQP4 в сером веществе по сравнению с белым веществом, повышенная маркировка AQP4 была дополнительно сконцентрирована в переходе между серым и белым веществом в большинстве головного мозга собак (9/12).Последнее можно объяснить более высокой концентрацией капилляров и периваскулярных отростков стопы астроцитов, экспрессирующих AQP4, в этой переходной зоне [20]. Более того, область перехода серого и белого вещества — это место, где присутствует более четкое различие между протоплазматическими и фибриллярными астроцитами, что может объяснить присутствие иммуноокрашивания AQP4, но менее сильного по сравнению с одним белым веществом.

    Наблюдалась тенденция распределения AQP4 в сторону белого вещества с увеличением возраста в нашей исследуемой популяции.Мозг 2 самых молодых собак (21-дневный N01, 3-месячный N02) показал генерализованное и однородное иммуноокрашивание AQP4 как в сером, так и в белом веществе по всему мозгу. Обоснование этого конкретного открытия неясно. Предыдущие исследования на крысах изучали необходимость увеличения экспрессии AQP4 в этой области для формирования гематоэнцефалического барьера во время развития мозга и контроля периваскулярного объема [21, 22]. Как видно в развивающемся мозге мыши, иммунореактивность AQP4 варьирует между областями мозга в соответствии с дифференцировкой нейронов [21].Это говорит о том, что однородное распределение AQP4 по структурам серого и белого вещества мозга у двух самых молодых собак (N01, N02) может быть связано с постнатальным развитием мозга, миграцией нейронов, формированием гематоэнцефалического барьера и необходимостью адекватного увлажнения. среда, благоприятствующая сдвигам нейронов. В то время как распределение AQP4 по белому веществу, наблюдаемое у большинства собак, может быть связано с основной ролью AQP4 как белка водного канала и, следовательно, может быть более ограничено областями фактического обмена жидкости, такими как периваскулярный (кровь), субпиальный и перивентрикулярные (CSF) области.

    Иная картина распределения наблюдалась в мозге собаки N12 по сравнению с большинством исследованных мозгов собак (9/12). Иммунореакция AQP4 была увеличена в сером веществе (лобная, теменная и мозжечковая кора и Cornu Ammonis) по сравнению с белым веществом. Одно из возможных объяснений можно найти на основании данных о деменции у людей [23]. Owasil et al. [23] пришли к выводу, что экспрессия AQP4 была связана с астроцитами в головном мозге и что распределение этих астроцитов в сером и белом веществе коррелировало с возрастом пациента и тяжестью церебральной амилоидной ангиопатии.Здесь у пациентов с деменцией, по-видимому, была более высокая концентрация метки AQP4 в корковом сером веществе по сравнению с пациентами без деменции [23]. Интересно, что кейс N12 оказался самой старшей собакой в ​​возрасте 17 лет. У собак диагноз синдрома когнитивной дисфункции у собак основан на поведенческих признаках и исключении других заболеваний [24]. Кроме того, клинически известно, что распространенность и тяжесть когнитивной дисфункции у собак увеличивается с возрастом [25]. В различных публикациях изучалось, что собаки, страдающие прогрессирующими когнитивными нарушениями, имеют определенные гистопатологические изменения, включая изменения, связанные со структурой определенных белков, как при болезни Альцгеймера: потеря нейронов, астроцитоз, отложение амилоида-β и редко нейрофибриллярные клубки [26, 27].Поскольку AQP4 в большей степени экспрессируется в астроцитах, концентрация AQP4, вероятно, увеличивается при заболеваниях, приводящих к астроцитозу, что является признаком нейровоспаления. Таким образом, избыточная экспрессия AQP4, наблюдаемая у этой собаки (N12), вызывает подозрение, что могла иметь место доклиническая когнитивная дисфункция. Потребуются дальнейшие исследования, чтобы изучить влияние синдрома когнитивной дисфункции у собак на распределение AQP4 в мозге по сравнению с мозгом старческого возраста, а также, возможно, изучить AQP4 как потенциальный иммуномаркер для раннего выявления синдрома когнитивной дисфункции у собак.Мы не можем исключить возможность того, что повышенная маркировка серого вещества AQP4, отмеченная в этом конкретном мозге (N12), также могла быть индивидуальным вариантом. Публикации сообщают о большей экспрессии AQP4 в сером веществе крыс и обезьян, но это не описано для собак [9, 13].

    Хабенула была исследована в 3 случаях, в которых иммуноокрашивание AQP4 оказалось однородным, несмотря на различный возраст (от 3 месяцев до 15 лет). Хабенула расположена на дорсомедиальной границе таламуса, рядом с шишковидной железой, которая является частью группы специализированных структур, определяемых как околожелудочковые органы [28, 29].Окружные желудочковые органы расположены в основном на срединно-сагиттальной линии вокруг третьего и четвертого желудочков, часто выступая в просвет [30]. Особенностью окружных желудочков органов является отсутствие гематоэнцефалического барьера из-за наличия фенестрированных капилляров [30]. Считается, что они играют важную интегративную роль в регулировании баланса жидкости и минералов [31]. Это не совсем ново. Экспрессия AQP4 уже была продемонстрирована в астроцитах других окжелудочковых органов собак, таких как area postrema, что подтверждает важный вклад этого водного канала в поддержание гомеостаза [30].

    Ограничениями данного исследования является ограниченное количество головного мозга собак разных возрастов и пород. Целью настоящего исследования было подтвердить наличие AQP4 в непатологическом мозге и выявить тенденции распределения AQP4 в головном мозге собак, что было достигнуто. Однако ограниченное количество случаев может дать только представление о более широкой популяции собак. Более крупномасштабные исследования были бы идеальными для сосредоточения внимания на конкретных аспектах экспрессии AQP4 в нормальном мозге собак, таких как определенный возраст (молодая или старческая группа) или возможные результаты, характерные для породы.Еще одно ограничение этого исследования — отсутствие клинических данных. Критерии включения: мозг был определен как «непатологический» только на основании гистопатологического исследования. Больше клинической информации было бы идеально для исследования нашей гипотезы о том, что необычное распределение AQP4 у самой старой собаки (N12, 17 лет) было вызвано ранним или доклиническим синдромом когнитивной дисфункции у собак.

    Атлас коркового мозга собаки

    Автор

    Джонсон, Филиппа Дж .; Барри, Эрика Ф

    Аннотация

    Собака считается уникальной и новой животной моделью для использования в нейробиологических и нейрокогнитивных исследованиях.В результате наблюдается рост использования собак для неинвазивных исследований в области нейробиологии, что вызывает потребность в стандартном атласе головного мозга собак, который обеспечивает общую пространственную привязку и кортикальную сегментацию для расширенной обработки и анализа данных нейровизуализации. В этом наборе данных мы создаем и делаем доступным подробный кортикальный атлас мозга собаки на основе МРТ. Мы создаем шаблон популяции на основе трехмерных Т1-взвешенных данных МРТ с высоким разрешением, полученных от 30 неврологически и клинически нормальных небрахицефальных собак, и генерируем карты вероятности тканей для серого вещества, белого вещества и желудочковой системы.Мы использовали дополнительную когорту, чтобы проверить влияние регистрации на данные собак с разными черепными формами, и определили, что мозг с мезатицефальной или долихоцефальной черепной структурой зарегистрирован в шаблоне с высоким уровнем сходства с низкой степенью деформации, тогда как мозг с брахицефальной структурой. После нелинейной регистрации черепная конструкция демонстрировала высокую степень деформации. Чтобы создать кортикальный атлас, мы продолжили выполнение кортикальной парцелляции на основе миелоархитектоники, чтобы сформировать 234 приора из лобной, сенсомоторной, теменной, перисильвиевой, затылочной, цингулярной и подкорковой областей.Этот атлас улучшит сегментацию тканей и разграничение областей коры и представляет собой уникальный и жизненно важный инструмент для облегчения исследований нейровизуализации на этой важной модели на животных.

    Описание

    Эти данные распространяются в рамках универсального выделения общего достояния CC0 1.0 (CC0 1.0). Материалы можно копировать, изменять и распространять без разрешения. Первоначальные авторы хотели бы, чтобы данные были процитированы как: Джонсон, Филиппа Дж. И Эрика Ф. Барри. (2019) Корковый атлас мозга собак [набор данных].Репозиторий eCommons библиотеки Корнельского университета. https://doi.org/10.7298/4t8z-aw34

    Спонсорство

    Финансирование предоставлено Центром здоровья кошек Корнелла

    Субъект

    сегментация; кора головного мозга; стереотаксический; Т1; собака; объем; миелоархитектонический

    Запах знакомого: исследование с помощью фМРТ реакции мозга собак на знакомые и незнакомые запахи человека и собаки

    https://doi.org/10.1016/j.beproc.2014.02.011Получить права и контент

    Основные моменты

    фМРТ у 12 бодрствующих необузданных собак.

    Представлено пять ароматов: (1) знакомый человеческий; (2) странный человек; (3) знакомая собака; (4) чужая собака; (5) сам.

    В среднем все запахи активировали обонятельную луковицу.

    Только «знакомый человек» активировал хвостатое ядро.

    Предлагает вознаграждение — ответ предназначен для знакомых людей, а не для сородичей.

    Реферат

    Понимание восприятия собаками как особей, так и людей важно для понимания того, как собаки развивались, и характер их взаимоотношений с людьми и другими собаками.Считается, что обоняние является самым сильным и, возможно, важным чувством собак и очевидным местом для начала изучения социального познания особей и людей. Мы использовали фМРТ в когорте собак ( N = 12), которые были обучены оставаться неподвижными при отсутствии седации и без ограничений на МРТ. Представляя запахи людей и сородичей, мы стремились определить размеры реакции собак на заметные биологические запахи — независимо от того, зависят ли они от вида (собака или человек), степени знакомства или конкретной комбинации факторов.Мы сосредоточили наш анализ на хвостатом ядре собаки из-за его хорошо известной связи с положительными ожиданиями и из-за его четко определенного анатомического расположения. Мы выдвинули гипотезу, что если основная ассоциация собак к вознаграждению, независимо от того, основана ли она на еде или социальных связях, связана с людьми, то человеческие запахи будут активировать хвостатые в большей степени, чем запахи того же вида. И наоборот, если запах сородичей активировал хвостатое в большей степени, чем запах человека, ассоциация собак с вознаграждением была бы сильнее для их собратьев.Было представлено пять ароматов (я, знакомый человек, странный человек, знакомая собака, странная собака). В то время как обонятельная луковица / цветоножка активировалась в одинаковой степени всеми запахами, хвостатое ядро ​​было максимально активным для знакомого человека.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *