Koiran ja ihmisen aivot käsittelevät kasvoja eri tavalla

Unkarilaisen Eötvös Loránd -yliopiston etologian laitoksen tutkijat havaitsivat silmiinpistäviä yhtäläisyyksiä ja eroja siinä, miten koiran ja ihmisen aivot käsittelevät visuaalista tietoa toisista ihmisistä. Tutkimus julkaistiin The Journal of Neuroscience -lehdessä 5. lokakuuta 2020.

Kasvot ovat keskeisessä asemassa visuaalisessa kommunikaatiossa ihmisillä, joilla on oma hermoverkko kasvojen käsittelyä varten. Vaikka myös koirat kiinnittävät huomiota kasvoihin, ovat erinomaisia katsekontaktissa ja kasvojen tunteiden lukemisessa, ne luottavat viestinnässään myös muihin kehollisiin signaaleihin. Ovatko koirien aivot erikoistuneet kasvojen käsittelyyn kuten ihmisten aivot?

Tutkijat testasivat kaksikymmentä koiraa ja kolmekymmentä ihmistä samassa funktionaalisen magneettikuvauksen (fMRI) kokeessa tutkiakseen yhtäläisyyksiä ja eroavaisuuksia koirien ja ihmisten aivojen reagoinnissa toisten ihmisten visuaaliseen informaatioon. Koirat ja ihmiset katsoivat lyhyitä elokuvia koiran ja ihmisen kasvoista sekä vertailun vuoksi koiran ja ihmisen takaraivoista. Huomattavaa on, että tämä tutkimus on ensimmäinen suoraan vertaileva, ei-invasiivinen visuaalinen neurokuvantamistutkimus ei-kädellisestä ja kädellislajista.

Tutkimus toteutettiin monipaikkaisena: tutkijat liittyivät yhteen kahdesta maailman harvoista laboratoriosta, jotka kykenevät skannaamaan hereillä olevien, rauhoittamattomien koirien aivoja (Eettologian laitos, luonnontieteellinen tiedekunta, Eötvös Loránd -yliopisto, Budapest, Unkari, ja Neurobiologian instituutti, Kansallinen autonominen yliopisto, Querétaro, Meksiko) kerätäkseen aivovaste-tiedot useammalta koirasta kuin mitä useimmissa koirien magneettikuvaus-tutkimuksissa tähän mennessä on tehty.

Yhtäläisyyksien osalta tutkimuksessa tunnistettiin sekä koirilla että ihmisillä aivojen alueita, jotka reagoivat eri tavoin videoihin riippuen siitä, näytettiinkö videolla oman lajin yksilöä. ”Aikaisemmin tutkimusryhmämme osoitti jo samanlaista vastaavuutta koiran ja ihmisen aivojen välillä äänenkäsittelyn osalta. Nyt näemme, että lajiherkkyys on nisäkkäiden aivoissa tärkeä organisoiva periaate sosiaalisten ärsykkeiden käsittelyssä sekä kuulo- että näkömodaliteetissa”, selittää tutkimuksen vanhempi kirjoittaja Attila Andics.

Erojen osalta tutkimuksessa ei havaittu koirilla sellaisia aivoalueita, jotka koodaavat sitä, onko katseltava kuva kasvot vai selkämys – kun taas ihmisillä tämä on ratkaiseva ero. ”Aivojen vastemallien preferenssianalyysi vahvisti, että koirilla lajitoverien preferenssi on ensisijainen kasvojen preferenssiin nähden ja ihmisillä kasvojen preferenssi on ensisijainen lajitoverien preferenssiin nähden”. Tämä on olennainen ero. Se osoittaa, että aivokuoren erikoistumisessa kasvojen havaitsemiseen voi olla huomattavia eroja nisäkkäiden välillä. Itse asiassa nämä havainnot tuovat uutta valoa myös aiempiin koirien fMRI-tutkimuksiin, joissa väitetään löytyneen ”kasvojen alueita”: uskomme nyt, että vahvempi aktiivisuus koiran kasvoja kohtaan näissä tutkimuksissa osoitti pikemminkin koiraa kuin kasvoja suosivia aivoalueita, huomauttaa Nóra Bunford, joka on tutkimuksen toinen ensimmäisistä kirjoittajista ja unkarilaisen aineistonkeruun koordinaattori.

Tutkijat tunnistivat myös koira- ja ihmisaivojen alueita, jotka osoittivat samankaltaista aktiivisuusmallia vasteena videoille. ”Tällä niin sanotulla representatiivisella samankaltaisuusanalyysillä voidaan suoraan verrata aivojen aktiivisuuskuvioita eri lajien välillä. Mielenkiintoista on, että koiran ja ihmisen aktiivisuuskuvioiden samankaltaisuudet olivat voimakkaampia siinä, mitä kutsuimme toiminnalliseksi vastaavuudeksi (verrattaessa koiran kasvojen aktiivisuutta koiran aivoissa ihmisen kasvojen aktiivisuuteen ihmisen aivoissa), kuin fysikaalisessa vastaavuudessa (verrattaessa koiran kasvojen aktiivisuutta koiran aivoissa koiran kasvojen aktiivisuuteen koiran kasvojen aktiivisuuteen ihmisen aivoissa). Tämä osoittaa, että tässä yhteydessä olemme saattaneet tarttua sosiaalisen informaation korkeatasoiseen kategoriseen prosessointiin matalan tason visuaalisen prosessoinnin sijaan, niin koirilla kuin ihmisilläkin”, selittää Raúl Hernández-Pérez, tutkimuksen toinen ensimmäinen kirjoittaja ja aineistonkeruun koordinaattori Meksikossa.

”Yhdessä lajiherkkyyden samankaltaisuudet ja kasvoherkkyyden erilaisuus viittaavat sekä toiminnallisiin analogioihin että eroavaisuuksiin visuaalis-yhteiskunnallisessa prosessoinnissa koirien ja ihmisten välillä. Tämä on jälleen yksi osoitus siitä, että vertaileva neurokuvantaminen fylogeneettisesti kaukana toisistaan olevien nisäkäslajien kanssa voi edistää ymmärrystämme siitä, miten sosiaaliset aivotoiminnot ovat järjestäytyneet ja miten ne ovat kehittyneet”, Andics tiivistää.