Miben hasonlít az alvó kutyák agyának működése az emberéhez?

Az EEG ("elektroenkefalográfia”) olyan mérőeszköz, amely képes az agyi elektromos aktivitás vizualizálására hullámok képében. Az emlősök, így a kutya és az ember esetében is a legmélyebb alvásfázisban időnként rövid és gyors hullámsorozat jelenik meg, ezek az alvási orsók. Mélyalváskor általában másodpercenként 4 hullámot látunk, de az alvási orsóknál 9–16 hullám fut le ennyi idő alatt. Ezek az agy mélyén megbúvó talamuszból származnak, ami a legfontosabb bemenet az agy számára az érzékelés, mozgáskivitelezés során. Az alvási orsók az alvás stabilitását és a memórianyomok kialakulását is segítik. Embereken, rágcsálókon és macskákon már számtalan kutatás vizsgálta az alvási orsókat, kutyáknál viszont elhanyagolt terület.

Kubinyi Enikő, az Európai Kutatási Tanács (European Research Council – ERC) által támogatott ELTE Szenior Családi Kutya Program kutatócsoport vezetője szerint „a kutyaagy öregedési folyamatainak feltérképezése fontos lépés ahhoz, hogy kiderüljön, alkalmas-e a kutya a humán kognitív öregedés modellezéséhez.

Az életkor hatása a kutyák alvási orsóira részben átfedésben van azzal, amit az emberek esetén tudunk.

Az idősebb kutyák lassú orsóinak kisebb az amplitúdója, ha frontálisan, a két szem közötti elektródával mérjük, és a fej középső részén regisztrált lassú alvási orsók előfordulásának száma is alacsonyabb. Meglepődtünk azonban, hogyaz idősebb kutyáknál a frontális elvezetésnél gyakrabban fordultak elő gyors orsók. Embereknél ez inkább a kamaszkorra jellemző”.

„Az alvási orsókról megszerzett tudásunk jelentős része a humán szakirodalomból ered – mondja Kis Anna, a kutya EEG-tanulmányok úttörő kutatója az MTA TTK-n. – Korábbi vizsgálataink arra utaltak, hogy akárcsak az embernél, a jobb tanulási képességű kutyáknál is gyakrabban jelentek meg alvási orsók az EEG görbén.” Innen jött az ötlet, hogy további hasonlóságokat is keressenek a kutya és az ember között, ezúttal az öregedéssel kapcsolatban.

Nagy számú, több mint százötven 1–17 éves családi kutya gazdája jelentkezett a kutatásra. Kutyáik három órát aludhattak az ELTE Etológia Tanszék egy csendes szobájában, gazdáikkal együtt. Az EEG-adatokat a humán kutatásokhoz hasonlóan a bőrfelszínhez ragasztott elektródákkal regisztrálták, így az eljárás teljesen fájdalommentes volt. Nyolc kivételével minden kutya aludt a három óra alatt, s bár a gazdákat nem vizsgálták, néha azért ők is elaludtak.

A kutyák három és fél órát töltenek az alváslaboratóriumban. Eközben szinte mind elalszanak, miközben a bőrre helyezett elektródák elvezetik agyuk elektromos aktivitásának jeleit.

„Kidolgoztunk egy automatikus detektálási módszert, amely a kutyáknál is működik – magyarázza Ivaylo Iotchev, a Scientfic Reports-ban megjelent közlemény első szerzője. – És ezúttal nagy mintán akartuk megvizsgálni, hogy az életkor, a nem és az ivartalanítás befolyásolja-e az orsók tulajdonságait.

A humán irodalomban nagyon sokat foglalkoztak a hormonális és életkori változások orsóaktivitásra gyakorolt hatásával. Ha ezek a megállapítások a kutyák alvási orsóira is igazak, az megerősítené a feltételezést, hogy

a kutya jó modellállat lehet az emberi evolúció, az öregedés és az agyműködés megértéséhez.

Eddig leginkább viselkedéskutatások igazolták az ember és a kutya hasonlóságát. Más modellállatokhoz, például a rágcsálókhoz képest, a kutya agya számunkra még mindig terra incognita.”

Az új eredmények alátámasztják a feltevést, hogy a kutyák emberhez hasonló alvási orsókkal rendelkeznek. A fej közepén elhelyezett elektródán több „gyors” frekvenciájú orsót figyeltek meg a kutatók, mint a frontális kéreg felett elhelyezett elektródán – csakúgy, mint az embereknél. Ez a lokális különbség az orsófrekvenciában erős érv amellett, hogy az emberekben a „lassú” és a „gyors” orsók közötti megkülönböztetés a kutyák esetében is indokolt. „Ez fontos – mondja Turcsán Borbála –, mert emberek esetén a gyors és lassú orsók különböző funkciókkal bírnak. A mozgásmintázatok tanulása a gyors orsókhoz, míg a verbális tanulás és az intelligencia a lassú orsókhoz kapcsolható.”

Fiatal belga juhászkutya alszik gazdája mellett az ELTE alváslaboratóriumában. Jobb felül egy EEG alvási orsó látható.

A gyors orsók megjelenése emberhez hasonló különbségeket mutatott a nemek között kutyáknál is. A szukák esetében több nagyobb és gyorsabb orsót találtak a kutatók. A különbség leginkább az ivaros szuka kutyáknál volt jelentős. Iotchev szerint „az a tény, hogy mind a kutya neme, mind a reproduktív állapota befolyásolta az orsók jellemzőit, a legerősebb érv egy nem-invazív vizsgálatban amellett, hogy a nemi hormonoknak hatása van az alvási orsók kifejeződésére. Ez viszont különösen erős érv amellett, hogy emberek és kutyák esetében hasonló mechanizmusok szabályozzák az orsók kialakulását és modulálását.”

„A felszíni EEG mérések nem teszik lehetővé, hogy minden részletében megértsük az alvó kutyaagy aktivitását – magyarázza Iotchev. – Fontos azonban, hogy az öregedési modellként használt patkányok esetén nem csökken az orsók gyakorisága az öregedés során úgy, mint az embernél, a kutyáknál viszont igen. Ami azt támasztja alá, hogy legalábbis alvási orsók tekintetében, hasznosabb a kutyaagy vizsgálata más modellfajokhoz képest.”