科學家揭示人類和狗在社交互動中存在大腦同步,助力開發孤獨症治療策略

近日,中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員、湖北大學教授張永清團隊,首次報告了跨物種的人與狗互動時腦電活動同步化現象。

(來源:Advanced Science)(來源:Advanced Science

通過分析人與家犬的腦電信號,研究發現雙眼對視和撫摸可以分別誘發前額葉和頂葉區域的腦電活動同步,且這種同步的強度會隨著雙方熟悉度的增加而增強。

此外,攜帶與孤獨症譜系障礙相關的 Shank3 基因突變的狗,在人犬互動中表現注意力降低和腦電活動同步化缺陷,同時這些異常表現可以通過致幻劑麥角乙二胺的使用得到恢復。

研究人員表示本次成果首次揭示不同物種之間即人與家犬之間也存在腦電活動的同步化現象。這一發現不僅增進了人們對人犬互動的神經機制的理解,也為開發孤獨症的治療策略提供了新思路。

(來源:Advanced Science)(來源:Advanced Science

首先,本次成果可用於孤獨症干預方法的創新,即致幻劑可能具有干預孤獨症表型的潛力。

這一發現可能引發更多關於麥角乙二胺或其他致幻劑在神經精神疾病治療中的應用研究。另外,腦電同步化的異常也可以作為特定腦疾病(包括孤獨症)早期篩查和診斷的候選指標。

其次,本次成果可助力行為科學和認知科學的發展,讓人們能夠準確地測定和理解跨物種之間社交互動的神經活動。

再次,本次成果可用於精神疾病的早期診斷和干預。腦電同步化的異常可以作為特定腦疾病(包括孤獨症)的早期篩查和診斷,從而有助於開發新的干預策略,改善患者的生活質量。

日前,相關成果以封面論文《孤獨症相關 Shank3 突變犬中人犬腦電活動耦合的破壞》(Disrupted Human–Dog Interbrain Neural Coupling in Autism-AssociatedShank3 Mutant Dogs)發表在 Advanced Science[1],中國科學院遺傳與發育生物學研究所博士生任煒是第一作者,張永清擔任通訊作者。

圖 | 相關論文(來源:Advanced Science)圖 | 相關論文(來源:Advanced Science

一位審稿人評價稱:「這是有關跨物種個體間腦電同步化的令人興奮的發現!研究者論證了雙眼對視和撫摸能有效地誘發這種同步化,證據令人信服。」‍

另一位審稿人也認為這是一項「引人入勝的研究」,特別是研究者發現致幻劑麥角乙二胺促進了 Shank3 突變犬的社交腦電活動同步化,提示致幻劑可能具有干預孤獨症表型的臨床轉化潛力。

儘管該研究顯示了麥角乙二胺對於改善攜帶 Shank3 基因突變犬與人社交互動中的跨腦同步化和注意力,但還需要更多的實驗來確定最佳劑量、療程以及長期效果和安全性。

此外,通過改造合成一些沒有致幻作用的致幻劑類似物,將有可能開發出更適合治療孤獨症社交障礙的新藥。

張文清表示本次研究主要聚焦於家犬模型,未來還可以探討其他動物如貓和馬是否也表現出類似的跨物種腦電同步化現象。通過比較不同物種之間的差異,可能有助於揭示人類社交的神經機制。

同時,他們也會進一步研究到底哪些特定的神經環路參與了跨物種的腦電活動同步化,以及它們之所以能調控社交行為的背後原理。

參考資料:

Ren, W., Yu, S., Guo, K., Lu, C., & Zhang, Y. Q. (2024). Disrupted Human–Dog Interbrain Neural Coupling in Autism‐Associated Shank3 Mutant Dogs.Advanced Science, 11(41), 2402493.

運營/排版:何晨龍