В рамках гражданского научного проекта тысячи домашних собак помогают ученым понять, что происходит с памятью и познанием в их пожилом возрасте.
Хана успешно прошла тест на память. Увидев содержимое трех одинаковых коробок, выстроенных дугой на задней террасе ее дома, 3-летний кавалер-кинг-чарльз-спаниель должен был вспомнить, в какой из коробок было угощение — задача, которую она быстро освоила после нескольких попыток.
Хана и ее компаньон-человек Масами Симидзу-Албергин с острова Бейнбридж, штат Вашингтон, тоже помогают ученым узнать кое-что: когда ум собаки достигает своего пика и как он снижается с возрастом.
Хана является частью стаи, которая выросла до почти 40 000 домашних собак, участвующих в общественной научной инициативе, известной как "Проект старения собак" , основанной в 2014 году. Понимание биологии старения у собак является одной из двух основных целей проекта, говорит соучредитель и содиректор Мэтт Кэберляйн, патологоанатом из Вашингтонского университета в Сиэтле, специализирующийся на проблемах старения. «Другое — что-то с этим надо делать».
Благодаря ветеринарным записям, образцам ДНК, опросникам о состоянии здоровья и когнитивным тестам, таким как задача Ханы по поиску угощений, инициатива Вашингтонского университета и Техасского университета A&M позволит отслеживать многие аспекты жизни собак с течением времени. Меньшие подгруппы собак, включая Хану, будут участвовать в более целенаправленных исследованиях и более обширных оценках. Из всего этого ученые надеются выявить закономерности и найти связи между образом жизни и здоровьем, начиная с щенячьего возраста и заканчивая золотыми годами.
Усилия объединяются с более ранним: Проектом семейных собак, инициированным в 1990-х годах в Университете Этвеша Лоранда (ELTE) в Будапеште для изучения « поведенческих и когнитивных аспектов отношений между собакой и человеком », в котором участвуют десятки тысяч собак. Два проекта начали сотрудничать на разных континентах, и ученые надеются, что такая большая объединенная группа собак поможет им выявить генетические и экологические факторы, влияющие на продолжительность жизни собак и на то, сколько времени они проводят в добром здравии.
Поскольку количество домашних собак в мире оценивается в сотни миллионов, понимание того, как они стареют, важно само по себе — чтобы помочь улучшить их жизнь и уход, который они получают. Но наблюдение за жизненным путем некоторых из этих собачьих компаньонов может дать подсказки, которые также помогут людям стареть более здоровым образом, в том числе то, что собаки могут рассказать о нашем собственном стареющем мозге.
Поскольку старение человека происходит в течение многих десятилетий, изучение биологии этого процесса является сложной задачей. Это означает отслеживание людей в течение 50, 60, 70 и более лет, что может быть трудоемким и дорогостоящим. Напротив, собаки быстро стареют. «Это тяжело для людей, которые любят своих собак», — говорит Кэберляйн, пожизненный любитель собак. Но это делает собак отличной модельной системой для изучения старения. (Хотя продолжительность жизни собак тесно связана с размером тела, у бернских горных собак средний возраст составляет семь лет, а у чихуахуа — почти вдвое больше — 13 лет, в широком смысле 70-летнее исследование на людях примерно эквивалентно одному десятилетию собаки.)
Изучение собак имеет и другие преимущества. Их генетическое разнообразие делает их лучшими моделями животных, чем инбредные линии мышей, которые обычно используются в исследованиях старения. И хотя ученые часто хотят изучать своих испытуемых в контролируемой среде лаборатории, тот факт, что домашние собаки живут в самых разных домах рядом с людьми, на самом деле является преимуществом, когда они пытаются получить информацию, которая влияет на старение человека. Вы не можете смоделировать сложную человеческую среду в лаборатории. Но если вы изучаете домашних собак, говорит Кэберляйн, в этом нет необходимости.
Ученые долгое время считали собак «искусственными животными» с неестественным поведением, говорит этолог ELTE Энико Кубиньи, который почти 30 лет изучает когнитивные функции домашних собак. На самом деле, когда в 1994 году группа венгерских этологов инициировала проект «Семейные собаки», в котором она участвует, многие сочли эту идею нелепой, говорит Кубиньи. Но отношение начало меняться. На сегодняшний день в рамках проекта проведены десятки исследований, изучающих поведение собак, генетику и нейробиологию в разных породах и с течением времени.
Проект Dog Aging Project, со своей стороны, провел небольшое клиническое испытание на 24 собаках-компаньонах, в ходе которого изучалось действие препарата под названием рапамицин. Лекарство, используемое у людей для борьбы с отторжением трансплантированных органов и лечения рака, также увеличивает продолжительность жизни дрожжей, круглых червей, плодовых мушек и мышей. Сканирование сердца показало, что у собак, получавших рапамицин в этом исследовании, опубликованном в 2017 году, улучшилась функция сердца по сравнению с собаками, получавшими плацебо. С тех пор проект Dog Aging Project начал более масштабное и долгосрочное испытание рапамицина в рамках своей цели — более широкого изучения биологии того, как собаки стареют.
Здоровье мозга является ключевой частью этого. «Мы многого не знаем о том, как когнитивные функции собак меняются с возрастом», — говорит сравнительный психолог Эван Маклин, директор Аризонского центра познания собак при Аризонском университете в Тусоне и участник проекта «Старение собак». Что такое нормальное когнитивное старение? Сигнализируют ли ранние нарушения памяти о более поздней деменции? Маклин говорит, что более долгосрочная цель состоит в том, чтобы определить ранние терапевтические вмешательства, которые могли бы замедлить ухудшение состояния.
В рамках этой цели Эмили Брэй, соавтор Маклина, психолог из Аризонского университета и организации служебных собак Canine Companions, разрабатывает набор когнитивных тестов для собак на основе исследований когнитивных функций грызунов (он включает в себя «1-2- тест задача «3-угощение», который провела Хана). Некоторые из этих тестов требуют, чтобы собаки научились взаимодействовать с другим вездесущим приспособлением в человеческой среде: сенсорными экранами.
Например, один тест, предназначенный для изучения памяти и обучения, включает в себя три ярко окрашенных квадрата со сложным узором, которые собак научили ассоциировать с определенным местом на экране. Во время теста собаки смотрят на экран внутри деревянного ящика и должны касаться квадрата носом только тогда, когда он оказывается в правильном месте. Тесты Брея исследуют нормальное когнитивное функционирование, но они также нацелены на навыки, которые могут меняться с возрастом и зависят от областей мозга, пораженных болезнью Альцгеймера у людей и ее аналогом у собак, известной как когнитивная дисфункция собак. Собаки, которые учатся любить время, проведенное перед экраном, основываясь на вилянии хвостом, будут периодически проверяться, чтобы увидеть, как их память и способности к обучению сохраняются с течением времени.
В другом исследовании два гражданских научных проекта работали вместе и обнаружили, с помощью домашних собак, пожертвованных после смерти, что у пожилых собак и тех, которые проявляли поведение, подобное деменции, был повышен уровень в их мозгу бета-амилоида, неправильно свернутого белка. это также связано с болезнью Альцгеймера у людей. В большинстве исследований болезни Альцгеймера на животных использовались мыши, генетически модифицированные для развития слабоумия. Но поскольку собаки, похоже, естественным образом развивают собачью когнитивную дисфункцию, как и мы с болезнью Альцгеймера, исследователи надеются, что их текущая работа с мозгом собак может также дать ключи к пониманию болезни человека.
Собачья жизнь .
Одна из сильных сторон отслеживания стольких собак на протяжении всей их жизни заключается в том, что у ученых будет достаточно данных, чтобы начать выявлять корреляции между процессом старения и образом жизни, окружающей средой и привычками собак. Одним из факторов, на который они внимательно смотрят, является физическая активность , которая, как было показано, защищает от старения мозга у людей и некоторых других видов. Новые результаты, основанные на опросе участников проекта «Старение собак», показывают, что то же самое может быть верно и для собак . Чтобы проверить связь, некоторые из участвующих собак будут носить устройство, «похожее на Fitbit, но для собак», — говорит Брей.
Ограничение калорий также является горячей темой в исследованиях старения: ученые показали, что меньшее количество еды и ограничение времени приема пищи могут продлить жизнь лабораторным животным, таким как мыши. Но вне контролируемых условий лаборатории картина более неясная. Чтобы прояснить ситуацию, Брей проводит исследование, в котором сравнивает пищевые привычки более 10 000 собак разных возрастов, размеров и пород.
Результаты показывают, что собаки, которых кормили всего один раз в день — 8 процентов от общего числа — в среднем были здоровее. У этих собак, получавших одноразовое питание, было меньше желудочно-кишечных, стоматологических, ортопедических, почечных, мочевых и других заболеваний, чем у собак, которых кормили два или более раз в день. Они также немного лучше справлялись с когнитивными тестами. Неясно, как менее частый прием пищи улучшает когнитивные функции, говорит Брей, но эффект был разительным: примерно на величину разницы в средних когнитивных показателях между 7- и 11-летними собаками.
Так что же происходит в мозгу собак с возрастом? Ученые проекта Family Dog Project в Венгрии отслеживают это. Они сканировали мозг собак с помощью ЭЭГ и даже обучали собак оставаться неподвижными внутри аппарата фМРТ, обнаружив, что, как и у людей, их мозг с возрастом уменьшается.
В аналогичном исследовании ветеринарный невролог Стефани МакГрат из Университета штата Колорадо проводит МРТ-сканирование участников проекта «Старение собак» в поисках признаков, которые могут связать уменьшение мозга и другие физические изменения с деменцией у пожилых собак. Самое интересное, по ее словам, это то, что ее работа предполагает, что МРТ однажды может быть использована в качестве инструмента раннего обнаружения.
Новые трюки
Пожилые люди уже давно подвержены эйджизму и отстраненному отношению . Пожилые собаки ничем не отличаются, говорит ветеринар Миланского университета Патриция Пиотти, бывший сотрудник проекта «Семейные собаки». Ее исследование решения задач, памяти и внимания у собак по мере их старения способствовало созданию большого количества работ, предполагающих, что, хотя научить старую собаку новому трюку сложнее, продолжение попыток может принести пользу их познанию.
И на самом деле, не все новые трюки сложны для старых собак, считают исследователи из лаборатории Clever Dog Lab в Научно-исследовательском институте Мессерли в Вене. Эксперт по сравнительному когнитивному анализу Зофия Вираньи и ее бывшая ученица Дурга Чапагейн дали 119 домашним собакам серию из 11 когнитивных тестов, включающих такие задачи, как просмотр картинок, игра, поиск спрятанной еды и манипулирование игрушками. Они обнаружили, что такие черты, как способность решать проблемы, смелость и игривость , предсказуемо снижались с возрастом. Но в задании, где собаки должны были научиться устанавливать зрительный контакт с дрессировщиком после того, как нашли и съели кусок колбасы, упавший на пол, поведение, поощряемое другим куском колбасы, пожилые собаки справились так же хорошо .
Это говорит о том, что мы не должны недооценивать умственные способности пожилых собак, говорит Чапагейн. По мере того, как собаки становятся старше, «мы менее склонны играть с ними», — говорит она, но у них ещё может быть такая же мотивация, как и у молодых собак, продолжать учиться (по крайней мере, когда речь идет о колбасе). «Они способны на гораздо большее, чем мы думаем». Пиотти добавляет, что людям следует заставлять своих собак-компаньонов заниматься умственными упражнениями, такими как тренировка трюков и работа с носом, например, прятать лакомства для игры в нюхать и искать на протяжении всей своей жизни. «Все, что заставляет собаку немного думать».
Возможность для пожилых собак была тем, что побудило Титанию Хуанг зарегистрировать свою собаку Кэш в Проекте по старению собак в 2019 году. С тех пор, как он был принят в качестве участника в 2010 году в возрасте 2 или 3 лет, вспоминает Хуанг, Кэш был причудливым персонажем, предпочитающим фрукты. и овощи к мясу. «Он любил ходить очень медленно… буквально останавливаясь, чтобы понюхать цветы, глядя вдаль», — говорит она. Даже в юности, вспоминает Хуан, он вел себя как старик.
Кэш скончался в 2021 году, но его собачий научный вклад живет, помогая науке и медицине двигаться вперед. Это немного утешает Хуана. «Его здесь больше нет, но это повышает ценность его времени, проведенного с нами».
Каберляйн может сопереживать утрате любимого престарелого питомца. С собаками в семье всю его жизнь, две его страсти — домашние собаки и исследования старения — только недавно соединились. К сожалению, во время пандемии Каберляйн потерял двух из трех своих собак. Добби, немецкая овчарка и участник проекта по старению собак, остались. Названный за свою эльфийскую внешность в щенячьем возрасте, Добби всегда на слуху. Как и Кэберляйн, чтобы увидеть, какие научные секреты раскрывают исследования старения собак с течением времени.
Перевод Юртаев А.
