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狗与人之间的互动有效而亲密。然而，这种跨物种社交交流的神经基础尚不清楚。众所周知，脑间活动耦合，即个体间神经活动的同步，代表了社交互动的神经基础。
2024年9月11日，中国科学院遗传与发育生物学研究所张永清研究员（现任湖北大学生命科学学院教授）团队与中科院自动化所余山研究员、英国林肯大学郭昆教授以及北京师范大学卢春明教授合作在Advanced Science 在线发表题为“Disrupted Human–Dog Interbrain Neural Coupling in Autism-Associated Shank3 Mutant Dogs”的研究论文，该研究报道了以前未知的人狗互动中跨物种的脑间活动耦合。
通过分析来自狗和人的脑电图信号，发现相互注视和抚摸分别在人狗互动的额叶和顶叶区域诱发脑间同步。五天内，随着人狗互动的熟悉程度不断提高，同步强度也会增加，信息流分析表明，在人狗互动中，人是领导者，而狗是追随者。此外，具有Shank3突变的狗代表了自闭症谱系障碍(ASD)的有希望的互补动物模型，在人狗互动过程中，脑间耦合丧失，注意力下降。迷幻药麦角酸二乙酰胺(LSD)可挽救这些异常。研究结果揭示了人与狗之间相互作用的大脑间同步现象，这可能是跨物种交流的基础，并表明LSD有可能改善自闭症患者的社交障碍。
人类与狗之间的交流已经进化了 30,000 多年，狗是人类最先驯养的动物，因为它们具有狩猎技巧和保护能力。随着时间的推移，狗已成为许多家庭不可或缺的成员，为人们提供情感支持和陪伴。虽然一些跨物种关系是基于保护等互惠互利而形成的，但它们很少达到人与狗之间相同的交流水平。此外，狗已经进化到能够通过行为、面部表情甚至声调来阅读、理解和响应人类的各种情绪状态和交流信号，提供非凡的主动陪伴水平，这在其他家养动物或伴侣动物（如猫）中并不常见。然而，人类与狗之间独特而有效的交流背后的神经机制在很大程度上是未知的。在社交互动过程中，互动的个体并不是孤立的，而是嵌入在多脑系统中。先前的研究发现，同一物种的动物在社交互动过程中会表现出脑间神经耦合。这些神经耦合最初是在人类身上观察到的，随后在老鼠、蝙蝠和非人类灵长类动物中也发现了。研究表明，大脑间神经耦合反映了社交互动的互惠性、共同注意力以及社交互动的质量和结果。人与狗互动过程中的大脑间活动耦合（图源自Advanced Science ）虽然之前关于脑间神经耦合的研究只关注物种内的相互作用，但目前尚不清楚不同物种的个体之间是否也会发生脑间活动耦合。人与狗之间独特的联系提出了一个重要的问题：狗和人在互动时，神经状态如何相互耦合，这如何反映他们正在进行的社交互动（如共同注意）的内部状态，以及这会如何随着狗与人互动的能力而变化。本研究旨在调查这种耦合是否存在，如果存在，狗的自闭症相关基因突变是否会损害人与狗之间的社交互动。在这项研究中，作者利用非侵入性无线脑电图(EEG)同时测量实验室犬（比格犬）和陌生人类在进行社交互动时的大脑活动。作者首次证明定向脑间神经耦合发生在人与狗之间，特别是在额叶和顶叶区域，这两个区域都与共同注意有关。此外，作者发现，与自闭症相关的狗的Shank3突变会破坏人与狗互动过程中的脑间神经耦合和共同注意，而这些表型可以通过一剂迷幻药麦角酸二乙酰胺(LSD)来挽救，这种药物重新开启了小鼠社会奖励学习的关键时期。作者的研究结果对于理解家犬与人之间有效社交互动背后的神经机制具有重要意义，并表明LSD有可能改善ASD的社交缺陷。本研究得到了国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金委和北京市科学技术委员会等项目的资助。张永清教授研究团队长期以果蝇、非人灵长类猕猴为实验体系，近年来主要聚焦家犬遗传模型（家犬模型特别适合于以社交和情感障碍为主的精神疾病基础和转化研究），通过多学科的研究手段包括基因编辑，脑影像和电生理分析以及行为学和认知功能分析等致力于研究神经突触的发育和功能调控，发现了多个调控突触发育的新通路和新机制，以及相关重大神经疾病特别是自闭症的分子细胞和神经环路机制；在国际上首创孤独症家犬模型。张永清教授在Cell, J Cell Biology, Current Biology, Molecular Psychiatry, Cell Research和 PNAS 等国际高水平杂志上发表论文60余篇，获批专利10项，担任多个国际主流期刊的审稿人，现任中国遗传学会理事、中国实验动物协会常务理事，Neuroscience Bulletin 副主编等。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202402493![]()
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