Felismerik-e a kutyák, hogy horrorfilm vagy komédia izzasztotta meg a gazdájukat? – Interjú Kubinyi Enikővel és Andics Attilával

A Nemzeti Agykutatási Program 3.0-ban „Kutyák és emberek szaglásának összehasonlító neuroetológiai vizsgálata” címmel folyik a kutatásuk az ELTE Etológia Tanszékén. Mi az a neuroetológia? Mit és hogyan vizsgálnak a tanszék Neuroetológiai Kutatócsoportjában?

Andics Attila: A neuroetológia alatt mi az olyan etológiai kutatásokat értjük, amelyekhez korszerű képalkotó agyvizsgálati módszereket használunk, nem pedig invazív agykutatási módszereket. Szoktuk összehasonlító kognitív idegtudományként is emlegetni, mivel a kognitív idegtudomány tipikus vizsgálati módszerei szintén a nem invazív agyi képalkotó eljárások, az elektroenkefalográfia (EEG) és a funkcionális mágnesesrezonancia-vizsgálat (fMRI). Az alapötlet pedig annyi, hogy ezeket a nem invazív műszeres méréseket nemcsak embereken, hanem állatokon is lehet végezni, így direkt összehasonlító vizsgálatokra is adódik lehetőség, leginkább hasonló életkörülmények vagy hasonló szociális környezetben élő fajok között, a mi esetünkben emberek és kutyák között.

Mi a különbség az invazív és a nem invazív agykutatási módszerek között?

Andics Attila: Mi nagyon fontosnak tartjuk, hogy megpróbáljuk bemutatni az olyan állatkutatások potenciálját, amelyekhez nem szükséges az állatot feláldozni, megvágni, megszúrni, megműteni. Sok agyvizsgálati módszernek része a kísérleti állatok, például egerek, patkányok megölése, illetve nagyon sok más összehasonlító vizsgálat része az, hogy mozdulatlanná kell tenni valahogy az állatot, és ehhez valamiképpen erőszakot kell alkalmazni rajta. Például úgy, hogy beszorítják egy csőbe, amiből akármennyire akar, nem tud kijönni, vagy más módon teszik mozdulatlanná, például szedálják, elaltatják, vagy műtéti eljárással csavarokat ültetnek a koponyacsontjába, hogy aztán rögzíteni tudják egy mozdulatlanságot biztosító kerethez.

Ehhez képest itt az Etológia Tanszéken Gácsi Márta vezetésével több mint 15 évvel ezelőtt kifejlesztettünk egy olyan tréningezési eljárást, amelynek segítségével elérjük, hogy a kutyák boldog önkéntesként vegyenek részt ezekben az agyi képalkotó vizsgálatokban, és hosszú perceken keresztül mozdulatlanul feküdjenek, sőt úgy, hogy a következő héten is meg az azutáni héten is szívesen jöjjenek újra ilyen vizsgálatokra. Ez a tréningezési alapon elért mozdulatlanság elég speciális, és a világon nagyon kevés más helyen használt eljárás: tudomásom szerint pillanatnyilag két helyen folyik aktívan kutya-fMRI, Bécsben és Budapesten. Van még két amerikai labor is, ahonnan sok tanulmányt publikáltak az elmúlt tíz évben, de az elmúlt néhány évben nem aktívak, illetve van egy ötödik, egy mexikói labor, ahol szintén a mi mintánkra építették fel a módszereiket, és később hozzánk jöttek posztdoktorkodni. Összesen tehát – a múltat is beszámítva – öt labor van, ahol éber kutyák fMRI-vizsgálata zajlik vagy zajlott.

Andics Attila Forrás: ELTE

A nem invazív EEG-zésben is úttörő szerepet játszott a tanszék. Kis Annának már 2014-ben volt egy olyan publikációja, amelyben megmutatta, hogy ha elektródákat teszünk a kutya fejére, majd megvárjuk, amíg elalszik, akkor így természetes alvás során vizsgálni tudjuk az agyműködését, megbízható jeleket tudunk mérni, és ezekből értelmes következtetéseket tudunk levonni. Ezt a felismerést Magyari Lillával, Boros Mariannával és másokkal továbbfejlesztve most már olyan EEG-vizsgálatokat is végzünk, amikor a kutya nem alszik, hanem éber, és eközben különféle ingereket mutatunk neki, egészen hasonló módon ahhoz, ahogy az fMRI-t is csináljuk. Az a nagy különbség, hogy ehhez nem tréningezzük az állatokat: olyan protokollt dolgoztunk ki, hogy akár egy, az utcáról besétáló kutya a gazdájával is részt tud venni egy kis ismerkedés, a helyzet megszokása után egy ilyen elektródás vizsgálatban, mi pedig szuper jeleket tudunk elvezetni az agyából, és következtetni arra, hogyan látja, hallja, szagolja, érzékeli a dolgokat. Egyébként ezzel a nem tréningezős módszerrel nemcsak kutyákat, hanem például farkasokat, malacokat, vaddisznókat is vizsgálunk.

Kubinyi Enikő: Mi a jogszabály meghatározásai alapján nem végzünk állatkísérleteket, mivel tűszúrásnyi fájdalmat sem okozunk az állatoknak. A kutyák saját jószántukból vesznek részt a vizsgálatainkban. A viselkedéstesztek és az fMRI alatt rengeteg jutalmat kapnak, az alvási EEG-vizsgálatok pedig egyszerűen olyan unalmasak, hogy elalszanak alatta, az éber EEG alatt is csak fekszenek, amit általában szoktak csinálni a gazdájuk mellett, ha semmi különös nem történik.

Andics Attila: Nemcsak állatjóléti szempontból fontos, hogy nem invazív kísérleteket végzünk, hanem azért is, mert több kutatás is bizonyította már: az invazív vizsgálatok során egészen más az állatok stressz-szintje. Amikor szeretnénk közvetlenül összehasonlítani, mi történik ember és állat között, hogyan élik meg ugyanazt az élményt, hogyan dolgozzák fel az adott ingert, akkor sokkal használhatóbb az összehasonlítás, ha közel hasonló stressz-szinten vagy hasonló lelkiállapotban vesznek részt benne a két fajból a vizsgálat alanyai. Tehát ez nagyon komoly módszertani megfontolás is a részünkről, nem csak állatjóléti vagy állatvédelmi szempont.

A kutatás, amit jelenleg folytatnak, a kutyák és emberek szaglásának összehasonlító vizsgálata. Miért ez a téma, mire fókuszál a kutatásuk?

Kubinyi Enikő: 2022-ben, amikor beadtuk a pályázatot, még élénk emlék volt a koronavírus-járvány, amiben nagyon sok ember szaglása sérült. A másik ok, hogy a kutyák elsősorban a szaglásukról híresek, de ezt a témát az Etológia Tanszéken korábban eléggé elhanyagoltuk, noha már több mint 30 éve, 1994 óta foglalkozunk a kutyák viselkedésének kutatásával. A COVID-19 is felfokozta a kutyák szaglása iránti érdeklődést. Nagyon komoly sajtójuk volt például a vírusfertőzötteket kiszagoló kutyáknak, miután a járvány elején kiderült, a kutyák képesek felismerni, ki beteg, és ki nem. Elkezdtünk arról beszélgetni, hogy a szaglás a legősibb érzékszervi rendszer, és miközben kevés figyelem irányul rá, valójában mennyire fontos az emberek életében. A COVID miatt lett sokkal nyilvánvalóbb, hogy mennyire összekapcsolódik a szaglás a kognícióval, feldolgozással, érzelmekkel.

Kubinyi Enikő Fotó: elteonline.hu

Az is a figyelem homlokterébe került, hogy valójában az emberek szaglása is jó, noha az agyterület, amely feldolgozza a szaglási ingereket, relatíve kicsi. Bizonyos adatok arra utaltak, hogy vannak olyan szagok, például a parfümök vagy a borok, amelyek esetében a kifejezetten erre képzett emberek szaglási teljesítménye meghaladja a kutyákét. Egy amerikai kutatásban például egyetemisták négykézláb csokoládéillóolaj-nyomokat szagoltak ki a fűben, így kiderült, hogy az emberek is jó nyomkeresők, csak nem jellemző rájuk, hogy négykézláb a földet szaglásszák. De ez egy 2007-es kutatás volt, és direkt összehasonlítás a kutyák és az emberek között ekkor sem történt.

Hogy néz ki a gyakorlatban a kutatás? Miképp dolgoznak a kutyákkal és az emberekkel, mi zajlik az ELTE etológiai laborjában?

Kubinyi Enikő: Időnk legnagyobb része viselkedésvizsgálatokkal telik. Több mint 600 kutyát teszteltek le eddig munkatársaink, Gácsi Márta, Salamon Attila és hallgatók az Etológia Tanszéken. Ez egy nagyon egyszerű teszt, nem kell hozzá tréningezett, szagkereső kutya, itt is az utcáról jöhetnek be gazdáikkal az állatok. Mindössze négy virágcserép és négy kisebb doboz kell hozzá. A négy cserép le van téve egy sorban, és az egyik alatt jutalomfalat van, de azt, hogy ennek milyen erős a szaga, a cserép alatt lévő kisebb doboz szabályozza.

A teszttel a kutyák természetes motivációját használjuk ki: amikor a négy cserép közül megérzik, melyik alatt van a jutalom, akkor adnak valamilyen spontán jelet, a lábukkal elkezdik kapirgálni, felvakkantanak, ránéznek a gazdájukra vagy a kísérletvezetőre, és ekkor kapják meg a jutalmat. A tesztet sokszor megismételjük különböző nehézségi fokokkal, így végül kiderül, melyek azok a jószágok, amelyek a legjobban – pontosan és gyorsan – végig tudják játszani ezt az egész játékot, amelyeknek jó az orruk is, és hajlandók együttműködni is a kísérletvezetőkkel a tesztben. A 600 kutya mindegyike fajtatiszta, és az egyik első kérdés az volt, van-e különbség a fajtacsoportok között. Jobbak-e azok a kutyák a tesztben, amelyeket szagkeresésre tenyésztettek ki? Ilyenek például a kopók, amelyek a vadászat során vércsapa nyomán képesek a megsebzett vadat megtalálni a bozótban. Vagy a vizslák, amelyek ebben a munkában is jók, emellett együttműködőek is a gazdával, mert fegyver alatt dolgoznak, és létfontosságú, hogy nagyon odafigyeljenek a gazdájukra: mikor lehet előreszaladni, és mikor kell a gazda mellett maradniuk, nehogy véletlenül lelőjék őket. És harmadjára az olyan együttműködő kutyák, amelyeknek nem kell használniuk az orrukat, például a terelőkutyák, a juhászkutyák, köztük a border collie-k.

Szaglástesztek különböző fajtájú kutyákkal Fotó: Salamon Attila / ELTE

Az volt az első feltételezésünk, hogy a kifejezetten orrjóságra tenyésztett fajták megelőzik a tesztben a másik két fajtacsoportot. Aztán kiderült, hogy nem így van. Nem volt a fajtacsoportok között különbség, viszont, ha csak a fajtákat néztük, akkor a border collie terelőkutyák voltak a legjobbak, míg a szagkeresésre tenyészett fajták nem teljesítettek olyan jól. Kivételt a beagle-k képeztek, amelyek sokat hibáztak, de nagyon gyorsan választottak. Ez izgalmas eredmény, mert megcáfolja, amit az ezzel foglalkozó emberek várnak, és van gyakorlati aspektusa is, hiszen azt mutatja, hogy aki szagkereséssel szeretne foglalkozni, jól teszi, ha a border collie-k közül választ. Egyben arra is rámutat, hogy nemcsak az orrjóságtól függ, hogy egy kutya miképpen teljesít egy teszten, hanem más faktorok is közrejátszanak.

A mi tippünk a személyiség volt, mégsem találtunk összefüggést a szaglási teljesítménnyel. Ennek valószínűleg az az oka, hogy nem a megfelelő kérdéseket tettük föl, mert inkább valamiféle munkaetikát kellett volna mérnünk, hogy antropomorf kifejezést használjak. Az, hogy például a border collie-k nagyon hamar megértik a feladatot, és nagyon tartják magukat a szabályokhoz, igyekezve a körülöttük lévő embereknek is megfelelni, olyan fajtatulajdonság, ami a kopókra kevéssé jellemző.

Ezt a viselkedéstesztet elvégeztük emberekkel is, akik kutyaeledelt vagy robbanószert kerestek. A robbanószer szaga mind a két fajnak közömbös. A kutyákat tréningezni kellett, hogy jelezzék ezt a szagot, az embereknek elég volt megmutatni, hogy milyen szagot kell majd keresni a teszt során. Direkt összehasonlítások is zajlottak, ugyanazzal a módszerrel, mint a kutyáknál. Az adatok elemzése még zajlik, annyit azonban előre elárulhatok, hogy több embernek nagyon jó volt a szaglása ebben a tesztben, úgyhogy kíváncsian várjuk a végső eredményeket.

Az emberek között vannak különbségek? Például életkor vagy nem alapján le lehet vonni valamiféle következtetéseket?

Kubinyi Enikő: Egyedi különbségek vannak, és figyeltünk az életkorra, illetve arra is, hogy átesett-e az illető COVID-fertőzésen. Beszereztünk egy sztenderd szagtesztet is, amivel külön megmértük az az emberek orrjóságát, úgyhogy ezekkel a tényezőkkel mind összevetjük a teljesítményüket, de most még nem tudok ezzel kapcsolatban eredményekről beszámolni, mert bár az adatgyűjtést már lezártuk, még zajlik az elemzés.

Andics Attila: A projekt keretében különféle agykutatásos, szigorúan vett neuroetológiai vizsgálatokat is végzünk. Az egyik vizsgálattal próbáljuk megérteni a kutya szaglórendszerének a működését, hogy a kutya agyi hálózatai közül melyik az, amelyik a szaglási mechanizmusokat támogatja. Nem mutatunk semmit a kutyának, hanem nyugalmi állapotban megnézzük, mely agyterületei működnek jobban együtt, hogyan fluktuál az aktivitás az egyes területeken, és ezek közül melyek azok, amelyek együtt mozognak. Ezt nyugalmi állapotban végzett funkcionális konnektivitásvizsgálatnak nevezzük. Ez a vizsgálat azért nagyon érdekes, mert azt korábbi anatómiai vizsgálatok alapján tudjuk, melyek azok a területek, illetve hálózatok, amelyek a szaglásért felelősek. Eddig azonban a kutyáknál nem volt leírva, hogy melyek azok az agyi területek, amelyek a funkció szintjén is együtt rezdülnek, a szaglási ingerek feldolgozása kapcsán egymással együttműködnek, és ezáltal láthatóvá teszik a szagingerek feldolgozásában ténylegesen részt vevő agyi hálózatokat. Ebből a vizsgálatunkból várhatóan kiderül, pontosan mely területek mozognak együtt a legalacsonyabb szintű szagfeldolgozó területekkel, és – ami nagyon izgalmas – megnézzük a kutyák közötti egyedi különbségeket ezeken a funkcionális hálózatot alkotó területeken. Eddig azt találtuk, hogy egyrészt a fiatalabb kutyáknak, másrészt a hosszúkásabb agyformájú kutyáknak erősebbek a funkcionális konnektivitási mintázataik. Ez arra utalhat, hogy egyrészt az öregedés, másrészt bizonyos agyi morfológiai változások, például a fajtaszelekció hatására bekövetkezett fejrövidülés negatívan befolyásolják a szagló agyi hálózatok működését, de gyaníthatóan a kutyák szaglását is, tehát ténylegesen a viselkedéses teljesítményt. Érdekes módon ebben a vizsgálatban nemi különbséget nem találtunk, tehát a kan és a szuka kutyák hasonlóan működtek.

Border collie neuroetológiai vizsgálata Fotó: ELTE

Egy másik kutatási irányunk az, amikor EEG- és fMRI-vizsgálatok keretében pontosan ugyanolyan elrendezésben pontosan ugyanazokat a szagokat mutatjuk kutyáknak és embereknek is, és azt vizsgáljuk, mennyiben hasonló, ahogy ezeket a szagingereket feldolgozzák. Ráadásul itt nem akármilyen szagingerekkel dolgozunk, hanem nagyon különleges, érzelmi és motivációs szempontból is releváns ingerekkel, mégpedig emberi érzelemszagokkal. Ennek validált módszertana van, mi egy portugál kutatócsoporttal dolgozunk együtt, akiktől ezeket az érzelemszagokat kapjuk. Ezeket a hónaljból gyűjtik, miközben a mintát adó személyek horrorfilmeket vagy épp ellenkezőleg, szórakoztató vígjátékot néznek, azaz szélsőségesen félelmetes vagy örömteli helyzetben vannak – nevezzük őket egyszerűen, mondjuk, örömszagnak vagy félelemszagnak.

A vizsgálat során ezeket a szagmintákat mutatjuk meg, vagyis tesszük az orruk elé kutyáknak és embereknek. Azt vizsgáljuk, van-e hatása, hogy férfitől vagy nőtől, örömteli vagy félelemteli helyzetből származik-e a szag. Egyáltalán látjuk-e valami agyi jelét annak, hogy megkülönbözteti az agy a kettőt, mert egyébként viselkedéses vizsgálatban ezt nem könnyű kimutatni, embernél nem magától értetődő, hogy látjuk, észleljük ezeket a különbségeket, ugyanis ezek a szagok gyengék, mi, emberek nem nagyon tudjuk megmondani, hogy egy félő vagy egy örülő embernek a szagát érezzük épp. Nem világos tehát, hogy szisztematikusan, tudatosan különbséget tudnánk tenni, bár valószínűleg nem tudatosan nagyon is különbséget teszünk ezek között a szagok között. A kutyáknál volt erre egy-két viselkedéses vizsgálat, amelyek azt mutatják, ők valamiképpen elkülönítik ezeket az érzelemszagokat.

Kubinyi Enikő: Mi még csak nemrég kezdtük el embereken is tesztelni ezeket a szagmintákat, de portugál kollégáink végeztek ilyen vizsgálatokat, és az ő fMRI-adataik szerint elég jók az emberek az izzadságminták dekódolásában. A NAP lehetőséget nyújt arra is, hogy együttműködjünk más kutatócsoportokkal, így ezeket a szagmintákat Dobolyi Árpád kutatócsoportjának segítségével rágcsálókon, Varga Máté hallaboratóriumában pedig zebrahalakkal fogjuk tesztelni. Ez egy evolúciós megközelítésű vizsgálat, amelyben különböző fajok viselkedését hasonlítjuk össze. Ha a humán szagmintákra még a halak is reagálnak, az igazán izgalmas lesz, mert az arra utal, hogy az emberi félelem és öröm szaga evolúciósan nagyon ősi. Erre van is esély egyébként, hiszen mint említettem, a szaglás a legősibb érzékelőrendszer.

Andics Attila: Ami még bennünket különösen érdekel ebben az összehasonlító vizsgálatban, az az, hogy ezeket az emberszagokat hasonló mechanizmusok mentén dolgozzák-e fel a kutyák, mint az emberek. Sőt egy olyan összehasonlítást is teszünk, hogy az érzelemszagok mellett érzelmi hangokat is mutatunk az EEG-vizsgálatban, azaz megvizsgáljuk, hogy vannak-e az érzékelt modalitástól független agyi kódjaik az egyes érzelmeknek. Lehet-e, hogy akár szagolom, akár hallom az örömöt vagy a félelmet, az agyam ugyanazt kódolja belőle. Nagyon izgalmas jelenség lenne, ha az agynak lenne egy általános, modalitásfüggetlen érzelemkódja, és ki tudnánk deríteni, mennyire hasonlítanak ebben az egymástól evolúciósan nagyon távol álló fajok. Erről is nagyon keveset tudunk, ilyen összehasonlító vizsgálatok egyáltalán nincsenek még.

Enikő korábbi kutatásainak egyik témája a kutyák öregedése volt, azzal a konklúzióval, hogy az emberi öregedés jó modellje lehet, azaz a kutya kognitív képességeinek hanyatlása valamiképpen párhuzamba állítható az emberi képességek hanyatlásával. A NAP 3.0-s kutatásukban lehet-e valami hasonló kapcsolódási pont az emberi öregedéssel vagy akár a demenciával kapcsolatban?

Kubinyi Enikő: Nagyon jó lenne elmenni ebbe az irányba is, és megnézni, hogy a szaglóképesség leromlása mennyire jelzi a kognitív hanyatlást. Humánkutatásokból úgy néz ki, hogy igen, de ez egy külön vizsgálatot igényelne.

Ez egy jövőbeni kutatás témája lehet?

Kubinyi Enikő: Lehetne, igen. De nem könnyű feladat, mert a kognitív hanyatlás jeleit mutató kutyákkal kellene dolgozni, és ebben az esetben a nyugalmi fMRI mint vizsgálati módszer nem használható, mert nagyon komoly feladattartásra van szükség, féléves tréning előzi meg, hogy a kutyák szívesen befeküdjenek a készülékbe. Az EEG használata elképzelhető, de a kutyának ott is együttműködőnek kell lennie. Ha kognitív problémái vannak, akkor általában minden új helyzet stresszes számára, és ha még maradt benne egyáltalán együttműködés, az idegen helyen az is el tud tűnni. Úgyhogy hasznos, de nagy kihívás lenne noninvazív módszerekkel idegtudományi szinten vizsgálni az öregedő állatokat.

Ha ilyen vizsgálatokra egyelőre nincs is módjuk, a NAP 3.0-ban milyen egyéb teszteket tudtak elvégezni?

Kubinyi Enikő: A természetes keresési feladatban részt vevő kutyáink nagyon alapos mérésen estek át. Több kérdőívet is kitöltöttek róluk a gazdáik, gyűjtöttünk tőlük DNS-t, mintát az orrnyálkahártyájukból, és amelyik kutya elvégezte a dolgát az egyetem melletti parkban, attól székletmintát is. Szeretnénk a szaglás genetikai hátterét feltárni, tehát azt, hogy a szaglóképesség összefüggésben van-e bizonyos genetikai elemekkel. Emellett kíváncsiak vagyunk rá, hogy az orrmikrobiom, illetve a bélmikrobiom összetétele milyen összefüggésben van a szaglóképességgel, mennyire hozhatók kapcsolatba a viselkedés vagy akár a személyiség bizonyos elemeivel. Úgy tudjuk, hogy ilyen kísérletet még nem csinált kutyákkal senki.