Honden- en mensenhersenen verwerken gezichten anders

Onderzoekers van de afdeling Ethologie van de Eötvös Loránd University, Hongarije, ontdekten opvallende overeenkomsten en verschillen in hoe honden- en mensenhersenen visuele informatie over anderen verwerken. De studie werd gepubliceerd in The Journal of Neuroscience op 5 oktober 2020.

Gezichten staan centraal in visuele communicatie bij mensen, die een speciaal neuraal netwerk voor gezichtsverwerking bezitten. Hoewel honden ook aandacht hebben voor gezichten, uitblinken in oogcontact en in het lezen van gezichtsemoties, vertrouwen ze ook op aanvullende lichaamssignalen om te communiceren. Zijn hondenhersenen net als mensenhersenen gespecialiseerd in gezichtsverwerking?

Om de overeenkomsten en verschillen in de reactie van honden- en mensenhersenen op visuele informatie over anderen te onderzoeken, testten onderzoekers twintig honden en dertig mensen in hetzelfde functionele magnetische resonantie imaging (fMRI) experiment. Honden en mensen bekeken korte films van honden- en mensengezichten en, ter vergelijking, van honden- en mensenkoppen. Opmerkelijk is dat dit onderzoek de eerste direct vergelijkende, niet-invasieve visuele neuroimaging studie is van een niet-primate en een primate soort.

De studie werd uitgevoerd als een multisite inspanning: onderzoekers werkten samen van twee van ’s werelds zeer weinige laboratoria die in staat zijn om de hersenen van wakkere, ongeremde honden te scannen (Departement Ethologie, Faculteit Wetenschappen, Eötvös Loránd University, Boedapest, Hongarije en Instituut voor Neurobiologie, Nationale Autonome Universiteit van México, Querétaro, Mexico), om hersenresponsgegevens van meer honden te verzamelen dan werd gedaan in de meeste fMRI-studies met honden tot nu toe.

Wat overeenkomsten betreft, identificeerde de studie hersengebieden bij zowel honden als mensen die differentieel reageerden op video’s, afhankelijk van de vraag of er een individu van hun eigen soort op te zien was. “Eerder toonde onze onderzoeksgroep al een vergelijkbare overeenkomst aan tussen honden- en mensenhersenen voor stemverwerking. We zien nu dat soortgevoeligheid een belangrijk ordenend principe is in het zoogdierenbrein voor het verwerken van sociale stimuli, zowel in de auditieve als in de visuele modaliteit,” verklaart Attila Andics, senior auteur van de studie.

Wat verschillen betreft, vond de studie geen hersengebieden bij honden die coderen of het bekeken beeld een gezicht of een achterhoofd is-terwijl dit bij mensen een cruciaal onderscheid is. “Een voorkeursanalyse van de hersenresponspatronen bevestigde dat bij honden de voorkeur voor een soortgenoot belangrijker is dan de voorkeur voor een gezicht en dat bij mensen de voorkeur voor een gezicht belangrijker is dan de voorkeur voor een soortgenoot. Dit is een essentieel verschil. Het toont aan dat er tussen zoogdieren aanzienlijke verschillen kunnen bestaan in de corticale specialisatie voor gezichtswaarneming. Eigenlijk werpen deze bevindingen ook een nieuw licht op eerdere fMRI-studies met honden die beweerden ‘gezichtsgebieden’ te hebben gevonden: we denken nu dat de sterkere activiteit voor hondengezichten in die studies eerder duidde op hond-preferentiële dan op gezicht-preferentiële hersengebieden, merkt Nóra Bunford op, co-first auteur van de studie en coördinator van de gegevensverzameling in Hongarije.

Onderzoekers identificeerden ook honden- en menselijke hersengebieden die een vergelijkbaar activiteitspatroon vertoonden in reactie op de video’s. “Deze zogenaamde representatieve gelijkenisanalyse kan hersenactiviteitspatronen tussen soorten direct vergelijken. Interessant genoeg waren de overeenkomsten tussen de activiteitspatronen van hond en mens sterker voor wat wij functionele overeenkomst noemden (het vergelijken van activiteit voor hondengezicht in het hondenbrein met activiteit voor mensengezicht in het mensenbrein), dan voor fysieke overeenkomst (het vergelijken van activiteit voor hondengezicht in het hondenbrein met activiteit voor hondengezicht in het mensenbrein). Dit toont aan dat we hier wellicht categorische verwerking van sociale informatie op hoog niveau hebben aangeboord in plaats van visuele verwerking op laag niveau, zowel bij honden als bij mensen,” verklaart Raúl Hernández-Pérez, de andere eerste auteur van de studie en coördinator van de dataverzameling in Mexico.

“Samen suggereren de overeenkomsten in soort-gevoeligheid en de verschillen in gezicht-gevoeligheid zowel functionele analogieën als verschillen in de organiserende principes van visuo-sociale verwerking bij honden en mensen. Dit toont eens te meer aan dat vergelijkende neuro-imaging met zoogdiersoorten die fylogenetisch ver van elkaar verwijderd zijn, ons inzicht kan vergroten in hoe sociale hersenfuncties georganiseerd zijn en hoe ze geëvolueerd zijn”, vat Andics samen.