Португальские ученые выяснили, что использование наказания как основного стимула при обучении собак негативно сказывается на уровне их стресса: они ведут себя более напряженно, реже проявляют радость, а уровень кортизола в их слюне после занятий по дрессировке выше. При этом негативно на собаках может сказаться и сравнительно небольшое количество наказаний вперемешку с подкреплением. Статья опубликована в журнале PLOS One.
При дрессировке собак очень важно использовать стимул, который будет полезен в их стремлении к обучению. Стимулы, при этом, могут быть разными, но условно их можно разделить на два: подкрепление и наказание. В первом случае требуемое от собак поведение награждается, например, угощением; при непослушании, в свою очередь, подкрепляющий стимул забирается. Во втором случае больше внимания уделяется условно «плохому» поведению: когда собака не слушается, ее могут наказать, а если ведет себя хорошо — не наказывать.
Исследования показывают, что позитивное подкрепление в обучении собак намного эффективнее, при этом наказание все равно продолжают использовать, хотя это и может негативно сказаться на самих питомцах. Ана Катарина Вейра де Кастро (Ana Catarina Vieira de Castro) из Университета Порту и ее коллеги решили подробнее изучить влияние методов дрессировки на самочувствие собак и связались с семью дневными центрами дрессировки, в трех из которых использовали позитивное подкрепление, в двух — позитивное подкрепление с элементами наказания, а еще в двух — преимущественно наказание.
Собак, обучавшихся в центрах (каждый питомец посещал занятия минимум месяц), разделили на три группы — в зависимости от того, какой метод в их обучении использовался: в первую группу попали 42 собаки, во вторую — 22 собаки, а в третью — 28 собак. Каждого питомца записывали на видео во время обучения (каждую — в три разных дня), а после — собирали образцы слюны (также образцы слюны собак попросили собрать их хозяев — в дни, когда питомцы не ходили на обучение и находились дома).
После сбора данных исследователи проанализировали видео с собаками и отметили проявление разного поведения и условного эмоционального состояния. Для этого ученые наблюдали за ушами, хвостом, положением тела собак, их движениями, вокализацией, облизываниями и тем, как они дышат: например, если хвост собаки поджат, тело напряжено, а уши прижаты назад, то собака считалась напряженной, а если она прыгала и виляла хвостом — радостной и возбужденной.
Ученые выяснили, что собаки, которых в центрах дрессировки наказывают (либо постоянно, либо немного), во время обучения чаще (p < 0,05) отворачиваются от дрессировщика, припадают к земле, трясутся, облизываются, зевают и скулят — то есть проявляют признаки напряжения и стресса. По общим подсчетам, среди собак, при обучении которых использовали преимущественно наказания, проявлений напряжения было больше всего — хотя и среди собак, которых наказывали хотя бы иногда, напряжение тоже был высоким. Также у собак из центров, где используется преимущественно наказание, уровень кортизола после обучения был значительно выше, чем у питомцев, обучавшихся в других центрах — даже тех, где наказания использовали иногда, но не часто.
Далее исследователи приступили ко второй фазе эксперимента: в ней приняли участие 79 собак из числа участников первой фазы. Во время эксперимента дрессировщик с собакой заходил в комнату, в противоположном конце которой справа и слева на большом расстоянии друг от друга стояли миски: в одну из них (какую — неизвестно ни для собаки, ни для дрессировщика) заранее положили угощение. Когда дрессировщик отпускал собаку, она могла подойти к мискам и найти ту, в которой было угощение, после чего ситуация повторялась: так питомец мог выучить, в какой именно стороне ждать угощения.
После обучения собак выводили, а миски ставили на разном расстоянии от начальной позиции: либо ближе к той, в которой лежало угощение, либо в нее саму, либо по середине, либо в рядом с той, в которой не было угощения, либо так же — в ней самой. После этого собак выпускали к миске и считали время, за которое она к ней подойдет.
Как и предполагалось, все собаки дольше шли к миске с едой, если она находилась в том месте, где при обучении не было никакого угощения, и быстрее добирались до миски рядом с тем местом, где до этого получали угощение. При этом во всех случаях собаки, при обучении которых использовали преимущественно наказание, дольше остальных добирались до мисок в любом случае (p = 0,032). Это, по словам исследователей, указывает на то, что собаки, которых часто наказывали, были менее настроены на получение угощения и меньше других ждали его, когда информация о том, где именно лежит лакомство, была неочевидной.
Исследователи заключили, что использование наказания при обучении собак, причем даже в небольшом количестве, может негативно сказаться на самочувствии собак: их стресс будет выражаться как в поведении (они будут больше напряжены и менее радостны), так и на физиологическом уровне — уровень кортизола в их слюне будет выше. Так как стресс негативно сказывается на самочувствии, авторы отмечают, что чрезмерное использование наказания при обучении может ухудшить здоровье собаки — причем даже вне обучающей среды, дома.
Наказания — не единственное, что может влиять на уровень стресса собак: во многом на нем сказываются и сами хозяева. Так, в прошлом году ученые выяснили, что уровни кортизола у питомцев и их хозяев коррелируют — и с уровнем активности первых это не связано.
Елизавета Ивтушок
Он повышает синтез высокомолекулярной гиалуроновой кислоты
Американские и российские исследователи обнаружили, что трансгенные мыши с повышенной экспрессией гена синтазы гиалуроновой кислоты от голых землекопов меньше подвержены спонтанному и индуцированному раку, дольше живут и дольше сохраняют здоровье. Кроме того, у таких животных значительно снижен уровень воспаления в различных тканях. Отчет о работе опубликован в журнале Nature. Голые землекопы (Heterocephalus glaber) выделяются среди грызунов крайне высокой продолжительностью жизни (в неволе — более 40 лет). Кроме того, у них слабее работают рецепторы внутреннего уха и механизмы торможения в нервной системе, зато замедлено клеточное старение и короче иммунная память (из-за чего у них больше наивных лимфоцитов для реакции на новые инфекции). Одно из главных отличий голых землекопов от других млекопитающих состоит в том, что они практически не болеют раком. Как было показано ранее, это связано с высоким содержанием в их тканях высокомолекулярной гиалуроновой кислоты. Этот гликозаминогликан составляет основу внеклеточного матрикса, участвует в пролиферации и миграции клеток, а также влияет на прогрессирование опухолей, причем его свойства зависят от молекулярной массы — высокомолекулярный обладает защитными свойствами, низкомолекулярный — наоборот. Голые землекопы продуцируют гиалуроновую кислоту с крайне высокой молекулярной массой (более 6,1 мегадальтона), которая оказывает мощную цитопротекцию. Чтобы проверить, производит ли она схожий эффект у других видов животных, сотрудники Университета Рочестера, Гарвардской медицинской школы, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Московского государственного университета под руководством Андрея Селуанова (Andrei Seluanov) и Веры Горбуновой (Vera Gorbunova) создали трансгенных мышей с управляемой повышенной экспрессией гена синтазы 2 гиалуроновой кислоты голого землекопа (nmrHas2). У самок и самцов таких животных наблюдалось повышенное содержание высокомолекулярной гиалуроновой кислоты в мышцах, сердце, почках и тонкой кишке; низкое — в печени и селезенке, утилизирующих ее. Тем не менее оно было ниже, чем у голых землекопов, что, вероятно, связано с более высокой активностью гиалуронидазы у мышей. Наблюдения в когортах из 80–90 животных показало, что экспрессирующие трансген nmrHas2 мыши умирают от спонтанного рака реже, чем обычные (57 против 70 процентов). Эта разница была еще заметнее у пожилых (старше 27 месяцев) животных — 49 против 83 процентов. В эксперименте по химической индукции кожного канцерогенеза нанесением 7,12-диметилбензантраценом (DMBA) и форбол-12-миристат-13-ацетатом (TPA) число папиллом на 21-й неделе от него у трансгенных мышей было почти вдвое меньше, чем у обычных. От пола животных подверженность раку не зависела. Масса тела животных из обеих групп в течение жизни не различалась. При этом экспрессирующие nmrHas2 мыши жили дольше, чем обычные — медианная продолжительность жизни у них была на 4,4 процента, а максимальная — на 12,2 процента больше. У животных женского пола сильнее различалась медианная продолжительность жизни (на девять процентов), а мужского — максимальная (на 16 процентов). Оценка эпигенетического возраста по паттернам метилирования ДНК в печени в возрасте 24 месяцев показала, что у трансгенных мышей он примерно на 0,2 года меньше хронологического. Животные из основной группы жили не только дольше жили, но и дольше оставались здоровыми. У них медленнее, чем в контрольной группе, возрастал интегральный индекс немощности (frailty index), который рассчитывается по 31 физиологическому показателю, и они в пожилом возрасте сохраняли подвижность и координацию движений в тесте на ротароде. Кроме того, у трансгенных самок замедлялось развитие остеопороза. Анализ транскриптомов различных органов и тканей экспрессирующих nmrHas2 пожилых мышей выявил особенности, присущие молодым животным, и пониженный уровень воспаления, связанного с возрастом. Молекулярные исследования показали, что высокомолекулярная гиалуроновая кислота производит противовоспалительные и иммунорегулирующие эффекты, а также предохраняет клетки от окислительного стресса. Кроме того, она стимулирует барьерную функцию кишечного эпителия, сохраняет стволовые клетки кишечника и поддерживает оптимальный состав кишечной микробиоты, что дополнительно способствует снижению возрастного воспаления. Таким образом, высокомолекулярная гиалуроновая кислота, произведенная трансгеном nmrHas2, продлила жизнь мышей и сохранила их здоровье в пожилом возрасте, подавляя возрастные воспалительные реакции. Это значит, что эволюционные адаптации долгоживущих животных, таких как голый землекоп, можно искусственно воспроизвести у других видов — возможно, и у человека — с пользой для их здоровья. Также полученные результаты указывают на потенциал клинического применения высокомолекулярной гиалуроновой кислоты для лечения возрастных воспалительных заболеваний кишечника и других органов, заключают авторы работы. В 2016 году исследователи из Великобритании, Германии и ЮАР выяснили, что низкая болевая чувствительность голых землекопов связана с мутацией гена одного из рецепторов воспринимающих боль нейронов. Годом позже американские, немецкие, британские и южноафриканские ученые показали, что эти животные могут долго обходиться без кислорода — в эксперименте они выжили 18 минут в атмосфере чистого азота, после чего восстановили аэробный метаболизм.