Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Psy przetwarzają liczby w podobnym obszarze mózgu co ludzie

Recommended Posts

Psy spontanicznie przetwarzają liczby w wydzielonym obszarze mózgu, który blisko odpowiada obszarowi mózgu odpowiedzialnemu za przetwarzanie liczb u ludzi, wykazali naukowcy z Emory University. Nasze badania nie tylko wykazały, że do przetwarzania liczb psy wykorzystują te same obszary mózgu co ludzie, ale pokazały również, że nie muszą być w tym celu szkolone, mówi profesor Gregory Berns.

Zrozumienie tego mechanizmu, zarówno u ludzi jak i u zwierząt, daje nam wgląd w ewolucje mózgu i jego obecne funkcjonowanie, dodaje współautorka badań, profesor Stella Lourenco. Jak zauważa uczona, dzięki takim badaniom możemy w przyszłości leczyć różne choroby nózgu czy udoskonalać systemy sztucznej inteligencji.

Eksperyment polegał na obrazowaniu mózgu psów za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) podczas gdy zwierzętom wyświetlano na ekranie rożną liczbę kropek. Badania wykazały istnienie reakcji w korze ciemieniowo-skroniowej w odpowiedzi na zmieniającą się liczbę kropek. Kropki, niezależnie od ich liczby, miały zawsze taką samą powierzchnię, dzięki czemu wiadomo było, że mózg reaguje na zmiany liczby, a nie powierzchni.

Mózg potrafi zgrubnie oszacować liczbę przedmiotów, dzięki czemu można np. ocenić liczbę zbliżających się drapieżników czy ilość jedzenia. Mamy dowody, że tego typu reakcja zachodzi już u ludzkich niemowląt. Teraz widzimy, że wykazują ją też psy i to w podobnym obszarze mózgu.

Podstawowa umiejętność oceny liczby przedmiotów nie opiera się na myśleniu symbolicznym ani treningu i wydaje się powszechnie występować u zwierząt. Jednak dotychczas większość badań prowadzono na zwierzętach, które przed eksperymentami były intensywnie trenowane. Wiele takich badań prowadzono np. na małpach, ale nie było wiadomo, czy podobne zdolności wykazują inne zwierzęta poza naczelnymi nieczłowiekowatymi, gdyż małpy były wcześniej trenowane i nagradzane za wybranie obrazka z większą liczbą kropek. Podobne badania na psach wykazały, że i one potrafią odróżniać liczbę przedmiotów. Jednak również w tym wypadku psy były wcześniej trenowane.

Berns to pomysłodawca Dog Project, w ramach którego badane są różne mechanizmy ewolucyjne u psów. To właśnie w ramach tego projektu przeprowadzono obecne badania. Pierwsze, podczas których kwestię odróżniania liczby przez psy postanowiono sprawdzić za pomocą rezonansu magnetycznego u zwierząt, których wcześniej nie uczono.

W eksperymencie wzięło udział 11 psów różnych ras. Nauczono je jedynie wchodzenia do maszyny i pozostawania w niej bez ruchu. Następnie zwierzętom wyświetlano różną liczbę kropek. U 8 z 11 psów zauważono większą aktywność kory ciemieniowo-skroniowej w reakcji na zmieniającą się liczbę kropek.

Odwołaliśmy się do źródła, obserwując bezpośrednio mózgi psów i sprawdzaliśmy, jak reagują neurony na zmiany liczby kropek. Pozwoliło nam to na wyeliminowanie słabości poprzednich badań behawioralnych nad psami i innymi zwierzętami, mówi główna autorka badań, Lauren Aulet.

Psy i ludzi dzieli 80 milionów lat ewolucji. Badania te dowodzą, że zdolność do postrzegania liczb jest co najmniej tak stara, dodaje Berns. Jesteśmy zdolni do przeprowadzania skomplikowanych obliczeń właśnie dlatego, że posiadamy podstawową zdolność do postrzegania liczby. Zdolność, którą dzielimy z innymi zwierzętami. Chciałabym się dowiedzieć, jak wyewoluowaliśmy umiejętność przeprowadzania złożonych obliczeń i jak zdolność ta rozwija się u każdego z osobna, dodaje Aulet.

 


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

W ogóle wychodzi na to, że im więcej dowiadujemy się o zwierzętach, tym mniej jesteśmy wyjątkowi. A może jesteśmy wyjątkowi w naszej ignorancji/głupocie, bo uznaliśmy, że zwierzęta to tylko mechanizmy, a uznaliśmy tak wyłącznie dlatego, że byliśmy/jesteśmy zbyt głupi, by je zrozumieć.

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

"... Tylko dwie rzeczy są nieskończone: wszechświat oraz ludzka głupota, choć nie jestem pewien co do tej pierwszej..." A. E. 

Z serii słynne cytaty :)

W przypadku ludzi to raczej ignorancja i wywyższanie się nad inne gatunki.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badanie RTG brzucha jest jednym ze standardowych badań obrazowych. Pomimo rozwoju technik obrazowania, szczególnie ultrasonografii, zastosowanie badania RTG brzucha jest ograniczone, ale jest relatywnie często stosowanym narzędziem diagnostycznym o nieocenionej wartości. Wykonywanie zdjęć rentgenowskich jamy brzusznej wiąże się z koniecznością narażenia na promieniowanie jonizujące. Dawka pojedynczego badania nie jest jednak duża ani zagrażająca życiu czy zdrowiu.
      Ochrona przeciw promieniom jonizującym
      Badanie RTG wykorzystuje fizyczne zjawisko emisji wysokoenergetycznych fal elektromagnetycznych przez elektrody aparatu rentgenowskiego. Przy pomocy przechodzących przez ciało promieni jonizujących możliwe jest uwidocznienie wewnętrznych struktur brzucha.
      Limity przyjętego w trakcie procedur medycznych promieniowania rentgenowskiego są ściśle określone prawnie w rozporządzeniu Rady Ministrów z 2005 r. Warto zaznaczyć, że dawki przyjętego promieniowania ulegają kumulacji. Komórki posiadają mechanizmy ochronne przeciw promieniowaniom. Każda komórka jest w stanie do pewnego stopnia naprawić uszkodzone nici DNA. Po skumulowaniu się dużej dawki energii komórki tracą jednak możliwości kompensowania nawarstwiających się, wywoływanych przez promieniowanie, uszkodzeń.
      Promieniowanie jonizujące oddziałujące na organizmy określane jest za pomocą jednostki milisiwert (mSv). 1 siwert jest równy 1 dżulowi energii przyjętemu przez kilogram masy ciała. Promieniowanie jonizujące jest wszechobecne. Przyjmuje się, że uśrednione promieniowanie tła, dawka promieniowania przyjęta w Polsce, wynosi ok. 3 mSv. Dawka ta rośnie na wyższych wysokościach oraz w niektórych rejonach geograficznych, a wynika przede wszystkim z naturalnie występującego radu.
      Badanie RTG brzucha wiąże się z jednorazową dawką promieniowania o wartości ok. 1,2 mSv. Oznacza to, że promieniowanie przyjęte w trakcie wykonywania zdjęcia równe jest promieniowaniu przyjmowanego przez 5 miesięcy podczas zwykłego życia. Dawka ta może wydawać się duża, jest jednak nieporównywalnie niższa niż roczna dawka przyjęta za bezpieczną. Dla ogółu populacji dawka graniczna ustalona jest na poziomie 50 mSv. Oznacza to, że wykonanie nawet 40 zdjęć jamy brzusznej w ciągu roku nie przynosi żadnych negatywnych konsekwencji dla zdrowia.
      Minimalizowanie ryzyka
      Minimalizowanie ryzyka związane jest przede wszystkim z racjonalnym użyciem narzędzia diagnostycznego, jakim jest zdjęcie RTG brzucha. Obecnie wskazaniem do wykonania badania są:
      •    podejrzenie perforacji przewodu pokarmowego,
      •    podejrzenie niedrożności przewodu pokarmowego,
      •    urografia (badanie układu moczowego).
      W wymienionych przypadkach korzyść z wykonania badania znacznie przewyższa ryzyko związane z badaniem.
      Mimo że nie ma odgórnie ustalonego postępowania przed badaniem, warto powstrzymać się od jedzenia kilka godzin przed nim oraz przyjąć leki rozbijające pęcherze powietrza w jelitach. Bąble powietrza mogą przysłaniać struktury jamy brzusznej, dlatego stosowane są preparaty rozpuszczające pęcherze powietrza takie jak np. Espumisan. Należy pamiętać, że wykonywanie badania w ciąży jest zabronione

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W naszej kulturze mocno zakorzeniony jest wizerunek pomocnego psa. Nie brakuje książek czy filmów, w których pojawia się taki motyw. Amerykańscy specjaliści postanowili więc sprawdzić, czy jest w tych historiach ziarenko prawdy. Okazało się, że jak najbardziej: pies chce pomóc właścicielowi w tarapatach, tylko nie zawsze wie jak...
      Student Joshua Van Bourg i Clive Wynne, profesor psychologii na Uniwersytecie Stanowym Arizony (ASU) i dyrektor Canine Science Collaboratory na ASU, podkreślają, że dotąd przeprowadzono niewiele badań dot. zainteresowania psów ratowaniem ludzi, ale zdecydowanie jest to coś, czego ludzie spodziewają się po swoich czworonogach.
      Jak podkreśla Van Bourg, samo obserwowanie psów, które kogoś ratują, nie powie nam zbyt dużo. Prawdziwym wyzwaniem jest stwierdzenie, czemu to robią.
      Naukowcy zorganizowali więc eksperyment, w którym wzięło udział 60 psów. Oceniano ich skłonność do uratowania właściciela z opresji. Żaden z psów nie był trenowany do takiego zadania.
      Podczas głównego testu właściciel ukrywał się w dużej skrzyni z lekkimi drzwiczkami, które pies mógł łatwo odsunąć. Właściciel miał wyrażać zaniepokojenie, nawołując "pomocy" albo "pomóż mi".
      Wcześniej akademicy przećwiczyli z ludźmi nawoływanie, by brzmiało autentycznie. Nie wolno było używać imienia psa, by nie zachęcać go, żeby działał, wyrażając posłuszeństwo, a nie zatroskanie losem właściciela.
      Właścicieli uratowała jedna trzecia czworonogów [20]. Gdy uwzględni się czyste liczby, nie brzmi to imponująco, ale przy bliższym przyjrzeniu wszystko się zmienia.
      W grę wchodzą bowiem dwa czynniki. Jeden to chęć psa, by pomóc człowiekowi. Drugi to natomiast zrozumienie, jakiego rodzaju działań to wymaga. Naukowcy zbadali tę kwestię w czasie testów kontrolnych.
      W jednym z kontrolnych testów pies widział, jak w skrzyni umieszczano jedzenie. By pies nie był zaniepokojony, właściciel przebywał w tym samym pomieszczeniu. Siedział na tym samym krześle, co podczas przyzwyczajania (habituacji). Był zwrócony twarzą do ściany i ignorował psa. Okazało się, że by uzyskać smakowity kąsek, skrzynię otworzyło 19 czworonogów, co oznacza, że nieco większa liczba psów ratowała "cierpiącego" właściciela.
      Naukowcy podkreślają, że jeśli nie weźmie się pod uwagę tego, czy pies wie, jak otworzyć skrzynię, nie doszacowuje się proporcji psów, które chciały pomóc właścicielom. Fakt, że 2/3 psów nie otworzyły skrzyni z jedzeniem, jest silną wskazówką, że ratowanie wymaga czegoś więcej niż tylko motywacji i że w grę wchodzi [także] element umiejętności. Jeśli spojrzy się wyłącznie na podgrupę 19 psów, które były w stanie otworzyć skrzynię dla jedzenia w teście kontrolnym, to aż 84% z nich uratowało swoich właścicieli. Jednym słowem, większość psów chce ci pomóc, tylko nie wie jak.
      W następnym teście kontrolnym właściciel również siedział w skrzyni, ale tym razem czytał spokojnie na głos gazetę. W takim wariancie stwierdzono, że skrzynię otworzyło 16 psów.
      Po uwzględnieniu umiejętności psa w zakresie otwierania zauważono, że czworonogi częściej uwalniały właściciela, gdy wołał o pomoc niż podczas czytania na głos. Dodatkowo czas latencji (czas reakcji) spadał wraz z liczbą prób w teście z nawoływaniem, ale nie w teście z czytaniem. To zaś oznacza, że ratowania właściciela nie można przypisywać wyłącznie facylitacji społecznej, wzmocnieniu związanemu z bodźcem (ang. stimulus enhacement) czy zachowaniom związanym z poszukiwaniem kontaktu społecznego.
      Autorzy raportu z pisma PLoS ONE obserwowali też zachowanie psa podczas wszystkich 3 scenariuszy. Odnotowywali zachowania wskazujące na stres, np. skowyczenie, chodzenie, szczekanie i ziewanie.
      Podczas testu z zaniepokojonym właścicielem psy były o wiele bardziej zestresowane. Gdy ich właściciel był bardziej zdenerwowany, więcej szczekały i skowyczały.
      Podczas drugiej i trzeciej próby otwarcia skrzyni z zaniepokojonym właścicielem psy nie były wcale mniej zdenerwowane niż przy pierwszym podejściu. Przy teście z czytaniem działo się zaś zupełnie inaczej. Psy, które zetknęły się już z takim scenariuszem, wydawały się przy powtórkach mniej zestresowane. Zaaklimatyzowały się. Gdy jednak właściciel prosi o pomoc, w jego nawoływaniu musi być coś takiego, że przy kolejnych ekspozycjach psy się nie uspokajają.
      Van Bourg uważa, że w grę wchodzi zarażanie afektywne. Fascynujące w tym badaniu jest to, że pokazuje, że psy naprawdę troszczą się o swoich ludzi. Nawet bez treningu wiele z nich podejmie próbę i uratuje człowieka, który wydaje się mieć kłopoty. Gdy im się nie uda, widać będzie, jak bardzo są nieszczęśliwe. Wyniki testów kontrolnych pokazują, że psy, którym nie udaje się uratować człowieka, nie są w stanie zrozumieć, jak wykonać to zadanie; to nie znaczy, że nie zależy im na ludziach.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z University of Chicago zauważyli, że mikrobiom jelit osób cierpiących na rzadką chorobę genetyczną powodującą krwawienia do mózgu, różni się od mikrobiomu osób, u których choroba ta nie występuje. Co więcej, stwierdzili, że to molekuła, powstająca w wyniku nierównowagi pomiędzy różnymi populacjami bakterii, powoduje uszkodzenia naczyń krwionośnych w mózgu.
      To prawdopodobnie pierwsze badania, które wykazały taką przyczynę jakiejkolwiek choroby naczyń krwionośnych układu nerwowego. Będą miały one olbrzymie znaczenie zarówno dla leczenia samej choroby, jak i dla badania innych chorób układu krwionośnego, które mogą być powodowane przez mikrobiom jelitowy.
      Naukowcy przyglądali się osobom, u których zdiagnozowano obecność naczyniaków jamistych ośrodkowego układu nerwowego (CA). U około 30–40% takich osób występują mutacje genetyczne, w wyniku których pojawiają się liczne naczyniaki w mózgu i rdzeniu kręgowym. U osób bez tych mutacji pojawiają się pojedyncze naczyniaki. Jednak nawet u osób z mutacjami częstotliwość występowania naczyniaków oraz przebieg choroby może znacząco się różnić. Od pewnego czasu pojawiały się hipotezy mówiące, że za różnicę w przebiegu choroby u osób z tymi samymi mutacjami czy za pojawianie się choroby u osób bez mutacji genetycznych może odpowiadać mikrobiom.
      Badania na myszach sugerowały rolę gram-ujemnych bakterii i zmienionej homeostazy jelitowej w patogenezie CA. Pilotażowe badania genetyczne wstępnie wykazały potencjalną różnicę w mikrobiomie pomiędzy osobami cierpiącymi na CA a osobami, u których schorzenie to nie występuje. Postanowiliśmy więc sprawdzić różnice w mikrobiomie na większej grupie ludzi. Porównaliśmy zarówno osoby z CA z osobami zdrowymi, jak i dokonaliśmy porównania pomiędzy osobami z CA o różnym przebiegu choroby, mówią autorzy badań.
      U pacjentów z CA stwierdziliśmy duże populacje różnych gatunków bakterii, których obecność była zgodna z postulowanym pojawianiem się uszkodzeń naczyń krwionośnych przez lipopolisacharydy (LPS) zarówno u ludzi jak i u myszy. Inne różnice mikrobiomu są powiązane z przebiegiem klinicznym CA. Na przebieg choroby oraz krwawienia do mózgu wpływa połączenie obu czynników – sygnatur mikrobiomu i biomarkerów prozapalnych, stwierdzają uczeni.
      Jeden z głównych autorów, profesor Issam Awad z University of Chicago Medicine, który brał też udział w badaniach na myszach, mówi, że już znaczącym odkryciem było samo stwierdzenie, iż wyściółka naczyń krwionośnych mózgu zwierząt reaguje na bakterie jelitowe. Nie wiedzieliśmy jednak, czy hipoteza mówiąca, że może istnieć mikrobiom, który predystynuje do pojawiania się uszkodzeń naczyń krwionośnych w mózgu będzie prawdziwa u ludzi.
      Żeby to sprawdzić uczeni z Chicago połączyli siły z naukowcami z University of California San Francisco, University of New Mexico, University of Pennsylvania oraz z grupą wsparcia pacjentów Angioma Alliance. Udało się uzyskać próbki kału od ponad 120 osób z CA.
      Analizy wykazały, że w mikrobiomach osób cierpiących na CA znajduje się znacznie więcej bakterii gram-ujemnych i mniej gram-dodatnich niż w całej populacji. Udało się też zidentyfikować kombinacje trzech powszechnie występujących gatunków bakterii, których relatywna obfitość względem siebie pozwala odróżnić osoby z CA od osób zdrowych. Okazało się również, że u pacjentów z CA występuje znacznie większa nierównowaga pomiędzy różnymi gatunkami bakterii.
      U pacjentów z CA widzimy ten sam wyróżniających ich mikrobiom. I różnica ta jest widoczna niezależnie od tego, czy są to pacjenci, którzy odziedziczyli niekorzystną mutację genetyczną czy osoby, u których występują pojedyncze naczyniaki. Jest to też niezależne od liczby naczyniaków, mówi Awad.
      Podczas szczegółowych badań stwierdzono, że brak równowagi pomiędzy różnymi gatunkami bakterii mikrobiomu powoduje pojawianie się lipopolisacharydów, które wraz z krwią docierają do mózgu, przyłączają się do wyściółki naczyń krwionośnych, ułatwiając tworzenie się uszkodzeń. Wszystkie dowody wskazują na to, że mikrobiom jest przyczyną uszkodzeń, dodaje Awad.
      Naukowcy pobrali krew od części pacjentów z CA i zastosowali zaawansowane modele maszynowego uczenia się do zidentyfikowania kombinacji sygnałów molekularnych powiązanych z chorobą. U osób z CA stwierdzono znaczną różnicę w biomarkerach wskazujących na obecność LPS i stanu zapalnego. W ten sposób de facto powstały też zindywidualizowane testy dla każdego z pacjentów z CA.
      Badając kombinacje populacji bakterii oraz biomarkerów w krwi byliśmy w stanie zmierzyć, na ile agresywna była choroba w przypadku każdego z pacjentów, wyjaśnia Sean Polster główny autor artykułu Permissive microbiome characterizes human subjects with a neurovascular disease cavernous angioma.
      Naukowcy już zaczęli zastanawiać się, jak w praktyce wykorzystać wyniki swoich badań. Wcześniejsze badania na myszach wykazały, że zwierzęta spożywające emulgatory, które są częstym dodatkiem do żywności przetworzonej, doświadczały częstszych krwawień z mózgu. Prawdopodobną przyczyną było zaburzanie równowagi mikrobiomu przez emulgatory. Badacze zalecają więc, by osoby ze zdiagnozowanym CA unikali żywności z emulgatorami.
      Profesor Awad ostrzega też, że chociaż antybiotyki i probiotyki wydają się oczywistymi metodami leczenia nierównowagi mikrobiomu, to ich stosowanie może tak zmienić mikrobiom, iż spowoduje to jeszcze większe problemy. To bardziej skomplikowane, niż się wydaje, stwierdza. Uczony ma jeszcze jedną bardzo ważną poradę dla osób z CA. Jeśli doświadczą oni infekcji powodowanej przez bakterie gram-ujemne – takiej jak infekcja układu moczowego czy zapalenia prostaty – to powinni natychmiast ją leczyć, by uniknąć możliwych uszkodzeń naczyń krwionośnych mózgu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wyjście z łóżka w ciemny zimowy poranek jest dla wielu nie lada wyzwaniem. Nie ma jednak co robić sobie z tego powodu wyrzutów. Neurobiolodzy z Northwestern University odkryli właśnie mechanizm wskazujący, że zachowanie takie ma biologiczne podstawy.
      Naukowcy zauważyli otóż, że muszki owocówki posiadają rodzaj termometru, który przekazuje informacje o temperaturze z czułków zwierzęcia do bardziej rozwiniętych części mózgu. Wykazali też, że gdy jest ciemno i zimno sygnały te tłumią działanie neuronów odpowiedzialnych za przebudzenie się i aktywność, a tłumienie to jest najsilniejsze o poranku.
      To pomaga wyjaśnić dlaczego, zarówno w przypadku muszek owocówek jak i ludzi, tak trudno jest obudzić się w zimie. Badając zachowanie muszek możemy lepiej zrozumieć jak i dlaczego temperatury są tak ważne dla regulacji snu, mówi profesor Marco Gallio z Winberg College of Arts and Sciences.
      W artykule opublikowanym na łamach Current Biology autorzy badań jako pierwsi opisali receptory „absolutnego zimna” znajdujące się w czułkach muszki. Reagują one wyłącznie na temperatury poniżej strefy komfortu termicznego zwierzęcia, czyli poniżej 25 stopni Celsjusza. Po zidentyfikowaniu tych neuronów uczeni zbadali ich interakcję z mózgiem. Okazało się, że głównym odbiorcą przesyłanych przez nie informacji jest mała grupa neuronów mózgu, która jest częścią większego obszaru odpowiedzialnego za kontrolę rytmu aktywności i snu. Gdy obecne w czułkach receptory zimna zostają aktywowane, wówczas komórki w mózgu, które zwykle są aktywowane przez światło, pozostają uśpione.
      Odczuwanie temperatury to jeden z najważniejszych stymulantów. Podstawy jego działania, jakie znaleźliśmy u owocówki, mogą być identyczne u ludzi. Niezależnie bowiem od tego, czy mamy do czynienia z człowiekiem czy z muszką, narządy zmysłów mają do rozwiązania te same problemy i często jest to robione w ten sam sposób, dodaje Gallio.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...