Helsingin yliopiston kansainvälisessä Koiran mieli -tutkimushankkeessa oksitosiini sai koirat kiinnostumaan hymyilevistä ihmiskasvoista. Samalla koirat kokivat vihaiset kasvot vähemmän uhkaavina. Kiintymyksen ja luottamuksen tunteisiin liitetty oksitosiini-hormoni on todennäköisesti yksi avaintekijä koirien ja ihmisten välisessä vuorovaikutuksessa.

– Oksitosiini-hormoni näyttäisi vaikuttavan siihen mitä koira näkee, sekä siihen miten se näkemänsä kokee, tulkitsee tohtorikoulutettava Sanni Somppi.

Koiran mieli -ryhmän tutkijat näyttivät 43 koiralle tietokoneen ruudulta kasvokuvia hymyilevistä ja vihaisista ihmisistä. Kukin koira osallistui testiin kahdesti: koetilanteessa annetun oksitosiini-hormonin vaikutuksen alaisena ja ilman. Koirien huomion kiinnittymistä kuviin sekä pupillin kokoa mitattiin katseenseurantalaitteella. Mielentilat ja tarkkaavaisuus ohjaavat katsetta ja pupillien kokoa, joten katseenseuranta toimii ikkunana koiran mielen toimintaan.

Yleensä koirien huomio kiinnittyy siihen mikä on merkityksellisintä kussakin tilanteessa, kuten uhkaaviin ärsykkeisiin pelottavassa tilanteessa. Eloonjäämisen näkökulmasta on tärkeää havaita ja tulkita vaaratekijät nopeasti. Oksitosiinin vaikutuksen alaisina koirat olivat enemmän kiinnostuneita hymyilevistä kasvoista kuin vihaisista.

Lisäksi oksitosiini vaikutti myös koirien tunnetilaan, mikä todettiin niiden pupillien koosta.

– Onnistuimme ensimmäisinä maailmassa käyttämään pupillien koon mittaamista koirien tunnetilan arvioinnissa. Aiemmin menetelmää on käytetty vain ihmisillä ja ihmisapinoilla kertoo tutkimusryhmän johtaja professori Outi Vainio.

llman oksitosiinia koirien pupillit olivat suurimmat niiden katsellessa vihaisia kasvoja. Se oli merkki siitä, että vihaiset kasvot aiheuttivat koirissa suuremman tunnereaktion. Oksitosiinin vaikutuksen alaisena hymyilevät kasvokuvat kuitenkin nostattivat koirien tunnetilaa enemmän kuin vihaiset. Toisin sanoen oksitosiini todennäköisesti lievensi vihaisten kasvojen uhkaavuutta ja lisäsi hymyilevien kasvojen miellyttävyyttä.

– Molemmat vaikutukset edistävät koiran ja ihmisen kommunikaatiota sekä kiintymyssuhteen kehittymistä, kertoo tutkimusryhmän johtaja professori Vainio.

Professori Vainion tutkimusryhmä on aiemmin soveltanut menestyksekkäästi katseenseurantaa ja aivosähkökäyrämittausta koiran mielen tutkimukseen. Tässä tutkimuksessa yhteistyökumppanina toimi unkarilainen koiratutkimuksen uranuurtaja József Topál, jonka erikoisalaa ovat koiran ja ihmisen vuorovaikutus sekä koirien sosiaalinen älykkyys.

Al­ku­pe­räi­nen jul­kai­su:

Somppi S, Törnqvist H, Topál J, Koskela A, Hänninen L, Krause CM and Vainio O (2017) Nasal Oxytocin Treatment Biases Dogs’ Visual Attention and Emotional Response toward Positive Human Facial Expressions. Front. Psychol. 8:1854. doi: 10.3389/fpsyg.2017.01854

Yhteydenotot:                           
Sanni Somppi, puh. 050 312 1019, sanni.somppi@helsinki.fi
Outi Vainio, puh. 050 415 5251, outi.vainio@helsinki.fi

Koirien aktiivisuutta kartoittamalla voidaan saada uutta tietoa siitä, kuinka lemmikkikoiramme elävät ja voivat. Ihmisillä liikunnalla tiedetään olevan positiivisia vaikutuksia fyysisen terveyden lisäksi myös henkiseen hyvinvointiin, mutta koirilla liikunnan yhteyttä niiden käyttäytymiseen ja hyvinvointiin on tutkittu toistaiseksi vain vähän. 

Eläinlääketieteen opiskelija Leena Inkilä selvitti lisensiaatin tutkielmassaan, onko koiran elinympäristöllä, käyttäytymispiirteillä tai mielialalla yhteyttä koirien fyysiseen aktiivisuuteen. Tutkimukseen osallistui 26 tervettä lemmikkikoiraa, joiden aktiivisuutta mitattiin kotioloissa 14 vuorokauden ajan älypuhelinkäyttöisellä koiran pantaan kiinnitetyllä aktiivisuusmittarilla (FitBark). Aktiivisuusmittauksen perusteella  koiran fyysinen aktiivisuus luokiteltiin minuuttikohtaisesti levoksi, kevyeksi aktiivisuudeksi tai voimakkaaksi aktiivisuudeksi. 

Valtaosa osallistujista oli harrastuskoiria. Koirien perustiedot, elinympäristö, ulkoilutottumukset sekä harrastukset kartoitettiin kyselylomakkeen avulla. Omistajat täyttivät myös kyselyn koiran käyttäytymispiirteistä ja ongelmakäytöksestä. Lisäksi osalle koirista tehtiin pitkäkestoista mielialaa mittaava testi. 

Tulosten mukaan koirien aktiivisuudessa oli runsasta yksilöiden välistä vaihtelua. Suurimman osan päivästä koirat viettivät leväten (keskimäärin 13h 24min / vrk) voimakkaan aktiivisuuden osuuden ollessa vähäistä (keskimäärin 1h 49min / vrk). Nuoremmat koirat olivat aktiivisempia kuin vanhemmat, sekä leikkaamattomat olivat aktiivisempia kuin steriloidut/kastroidut. Elinympäristöllä (esim. kaupungissa / maaseudulla, taloudessa yksi / useampi koira) ei ollut vaikutusta koirien kokonaisaktiivisuuteen. Myöskään ulkoilutavalla (esim. vapaana / kytkettynä ulkoilu) tai koiraharrastuksen tyypillä ei ollut yhteyttä aktiivisuuteen.

Käyttäytymispiirteistä erityisesti taipumus kiihtyä arjen tilanteissa oli yhteydessä mitattuun fyysiseen aktiivisuuteen: helposti kiihtyvillä koirilla kokonaisaktiivisuus oli suurempi ja niillä esiintyi enemmän voimakasta aktiivisuutta kuin vähemmän kiihtyvillä koirilla. Tyypillisesti kiihtyneisyyteen taipuvaiset koirat ylireagoivat ja niillä on vaikeuksia rauhoittua esim. lenkille lähtiessä tai ovikellon soidessa.  

Myös koiran koulutettavuudella oli yhteys fyysiseen aktiivisuuteen. Helposti koulutettavat ja tottelevaiset koirat olivat aktiivisempia kuin koulutettavuudeltaan heikommat koirat. Korkea tottelevaisuus ei kuitenkaan välttämättä lisää aktiivisuutta vaan tulos saattaa johtua siitä, että helposti koulutettavat koirarodut ovat usein aktiivisia ja / tai koiran koulutukseen panostavat koiranomistajat tarjoavat koirilleen runsaasti aktiviteetteja. 

Koiran huomionhakuisuudella oli päinvastainen yhteys koiran fyysiseen aktiivisuuteen. Omistajansa läheisyyteen hakeutuvat koirat olivat vähemmän aktiivisia ja lepäsivät enemmän. Tutkimuksessa ei kuitenkaan kartoitettu omistajan aktiivisuutta eikä koira-omistaja-suhdetta, joten tulosten perusteella ei voida päätellä heijasteliko koiran aktiivisuus omistajan aktiivisuusrytmejä tai kiintymyssuhteen laatua. 

Koiran fyysinen aktiivisuus ei ollut yhteydessä käyttäytymisongelmiin tai koiran mielialaan. Tähän tutkimukseen ei erityisesti haettu käytösongelmaisia koiria, joten yhteyksiä saattaisi toisessa kohderyhmässä löytyä, sillä esimerkiksi stressikäytös saattaa ilmetä levottomuutena. Tarkempia tutkimuksia, joissa mitataan koiran stressitilaa ja hetkittäistä käyttäytymistä, tarvitaan. 

Tässä tutkimuksessa todennettiin ensi kertaa, että koiran käyttäytymispiirteet, erityisesti kiihtyminen, on yhteydessä koiran fyysiseen aktiivisuuteen, jota voidaan mitata nk. aktiivisuusmittarilla. Koirien fyysinen kokonaisaktiivisuus näyttää liittyvän enemmän koirien käyttäytymispiirteisiin kuin elintapoihin.

Jokainen koiranomistaja tietää, että Turrella on tunteet. Tästä huolimatta koiran tunne-elämästä tiedetään yllättävän vähän, ja suuri osa ”tiedosta” on mutua ja mielipidettä, jota osittain värittää ihmismielen tarve nähdä samankaltaisuutta kanssaan. Nyt Turre ja Toivoset 2.0 -hankkeen piirissä on kartoitettu ensimmäistä kertaa se, mitä todella voidaan tutkitusti tietää koirien emootioista ja missä aiheen tutkimus menee juuri nyt.

Koiran perustunnetilat, kuten pelko ja ilo, ovat nisäkkäiden kesken pitkälti jaettuja ja perustuvat samankaltaisiin aivorakenteisiin, vaikka niiden kokemus vaihtelee eri lajeilla. Sen sijaan sosiaaliset tunnetilat, kuten ylpeys, mustasukkaisuus, häpeä ja vahingonilo ovat pitkälti kartoittamattomia koiralla, ja olemassaoleva tutkimus kyseenalaistaa voimakkaasti koiran kykeneväisyyden tällaisiin kokemuksiin. Koiran kyky empatiaan on tällä hetkellä erityisen tutkimuksen kohteena, ja siinä koira osoittaa kykyä ainakin empatian esiasteisiin kuten tunnetilan tarttumiseen. Koiran ja ihmisen ero sosiaalisissa tunnetiloissa on todennäköisesti osittainen syy siihen, miksi koira on ihmisen paras ystävä: koira ei arvostele eikä ylenkatso.

Lue lisää englanninkielisestä tutkimusjulkaisusta:

Kujala, Miiamaaria V. (2017) Canine emotions as seen through human social cognition. Animal Sentience 14(1)

Professori Outi Vainion johtama Koiran Mieli -tutkimusryhmä on mukana Turre & Toivoset 2.0 konsortiossa, jolle Tekes myönsi rahoituksen vuosiksi 2017 - 2018. Hanke menestyi Tekesin Challenge Finland –kilpailussa, jonka tavoitteena oli yhdistää suomalaista huippututkimusta ja yritysten kehittämistyötä.

Turre-hankkeessa kehitämme uuteen teknologiaan ja tulosten tulkintaan perustuvia työkaluja, jotka edistävät koirien terveyttä ja hyvinvointia, kertoo professori Vainio. Entistä paremmin voivat koirat tukevat myös ihmisten hyvinvointia.

Hankkeen kokonaiskustannukset ovat 1,9 miljoonaa euroa, josta Helsingin yliopiston osuus on 450 000 eruoa. Tekes kattaa kustannuksista 60%. Koiran Mieli - tutkimusryhmään kuuluvat lisäksi tutkijatohtori Miiamaaria Kujala sekä tohtorikoulutettavat Sanni Somppi ja Heini Törnqvist.

Koira ei osaa puhua tuntemuksistaan, mutta teknologia voi auttaa tulkitsemaan karvaisen perheenjäsenen tunnelmia entistä tieteellisemmin. Koiratutkimuksen haasteena ovat jokamiehen omat kokemukset ja uskomukset koirista.

Konsortion vastuullisena johtajana toimii tietojärjestelmätieteen professori Mikko Ruohonen Tampereen yliopistosta. Lisäksi konsortioon kuuluvat vuorovaikutteisen teknologian professori Veikko Surakka Tampereen yliopistosta ryhmineen sekä sensoritekniikkaan ja biomittauksiin erikoistunut professori Jukka Lekkala ryhmineen Tampereen teknillisestä yliopistosta.

Yhteystiedot:

Outi Vainio, 050 4155251, outi.vainio@helsinki.fi
Miiamaaria Kujala, miiamaaria.kujala@helsinki.fi
Sanni Somppi,  sanni.somppi@helsinki.fi
Heini Törnqvist, heini.tornqvist@helsinki.fi

Ihmisen empaattisuus ulottuu ainakin koiriin, sillä empaattisemmat ihmiset tulkitsevat voimakkaammin myös koirien ilmeitä.

Helsingin yliopiston ja Aalto-yliopiston tutkimuksessa selvitettiin, kuinka empatia ja muut psykologiset tekijät vaikuttavat ihmisten arvioihin koirien ja toisten ihmisten kasvokuvista.

Uudet tulokset osoittavat ensimmäistä kertaa, että ihmisen empaattisuus eli myötäelämisen kyky vaikuttaa myös lemmikkikoirien ilmeiden hahmottamiseen.

 – Empatia vaikutti arvioihin koirien ilmeistä jopa enemmän kuin kokemus koirista, todennäköisesti koska kasvot ovat ihmiselle biologisesti hyvin tärkeä ärsyke. Edellisten tutkimustemme perusteella tiedämme, että koiran koko kehonkieltä katsottaessa aiempien kokemusten merkitys koirista kuitenkin voimistuu, kertoo tutkijatohtori Miiamaaria Kujala.

Aiempien tulosten pohjalta tutkijat tiesivät, että empaattiset arvioivat toisten ihmisten ilmeet nopeammin, tarkemmin ja usein myös voimakkaammin. 

Kujalan mukaan on kuitenkin mahdollista, että koirien kohdalla he myös ylitulkitsevat ilmeitä.

– Empatia voimistaa ja nopeuttaa koiran kasvonilmeiden arviointia, mutta tarkkuutta ei toistaiseksi voida määritellä täsmällisesti.

Uhka erot­tuu iloa hel­pom­min

Kasvonilmeisiin perustuvaa kommunikaatiota sosiaalisilla nisäkkäillä on tutkittu vuosikymmeniä ja jo Darwin näki yhtäläisyyksiä nisäkkäiden ilmeissä. Lajienvälisiä yhteyksiä tunneilmeissä on alettu ymmärtää kuitenkin vasta nykypäivänä.

Animal Mind -tutkimusryhmä on jo aiemmin osoittanut, että koirat tunnistavat selvästi sekä ihmisten että koirien uhkaavat ilmeet.

– Uhkaavia koiria ne katsoivat pitkään ja ihmisistä ne käänsivät katseensa nopeasti pois. Vastaavasti myös ihmiset tunnistivat koirien uhkaavat ilmeet hyvin ja arvioivat ne paljon voimakkaammiksi kuin ihmisten vastaavat ilmeet, Kujala kertoo.

Sen sijaan ihmiset arvioivat iloiset kasvot voimakkaammiksi toisilla ihmisillä kuin koirilla.  Tutkijoiden mukaan tämä saattaa johtua taipumuksesta kokea lähtökohtaisesti oman lajin kasvot miellyttävämpinä.

Toisaalta koiran iloa saattaa olla vaikea tunnistaa kasvojen ilmeistä. Tästä kertoo se, että kokeneet koiraihmiset arvioivat koiran iloiset kasvot iloisemmiksi kuin maallikot.

Helsingin yliopiston Eläinlääketieteellisen ja Käyttäytymistieteellisen tiedekunnan sekä Aalto-yliopiston neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitoksen yhteisprojektiin liittyvä tutkimus Human Empathy, Personality and Experience Affect the Emotion Ratings of Dog and Human Facial Expressions on julkaistu PLOS ONE -tiedejulkaisussa.

Li­sä­tie­dot

Tutkijatohtori Miiamaaria Kujala, Aalto-yliopiston neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitos sekä Helsingin yliopiston Eläinlääketieteellinen tiedekunta, p. (050) 318 9724, miiamaaria.kujala@helsinki.fi

Tohtorikoulutettava Sanni Somppi, Helsingin yliopiston Eläinlääketieteellinen tiedekunta, puh. (050) 312 1019, sanni.somppi@helsinki.fi

Helsingin yliopiston pieneläinsairaalassa on aloitettu uuden lääkkeen tutkimukset koirapotilailla. Lääke on kehitetty kliinisen hevos- ja pieneläinlääketieteen osastossa. Tutkimusvalmiste lisää nukutuksessa käytettyjen aineiden turvallisuutta vakauttamalla verenkiertoelimistön toimintaa.

Koirien sairauksien hoito kehittyy koko ajan ja muistuttaa monelta osin ihmisten saamaa hoitoa. Monet koirat ovat hoitoon tullessaan vanhempia ja vakavammin sairaita kuin aikaisemmin. Se asettaa suurempia vaatimuksia nukutusten laadulle.

Uusi lääke edistää koirien hyvinvointia. Tutkijoiden mukaan sen avulla entistä vanhempia ja sairaampia koiria voidaan nukuttaa turvallisesti.

– Uskon, että uusi lääkeaine helpottaa lisäksi eläinlääkärin työtä, kun hän voi luottaa siihen, että nukutettu potilas voi hyvin, toteaa tutkimusryhmässä väitöskirjaa tekevä eläinlääkäri Ira Kallio-Kujala.

Pääasiassa koirien keskushermostoon vaikuttava lääke on ideoitu ja kehitetty professori Outi Vainion johtamassa tutkimusryhmässä Helsingin yliopiston eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa.

– Kymmenen vuoden uurastus kantaa vihdoin hedelmää, kun pääsemme tutkimaan uuden lääkkeen vaikutuksia koirapotilailla, toteaa Vainio.

Uuteen lääkkeeseen johtanut tutkimushanke on Helsingin yliopistossa tehdyn pitkäjänteisen ja tavoitteellisen työn tulos, jota on rahoitettu sekä yliopiston varoilla että ulkopuolisella rahoituksella.

Yhteystiedot:

Helsingin yliopiston ja Aalto-yliopiston tutkijoiden yhteistyöprojektin tutkimustulokset osoittavat koirien katselukäyttäytymisessä samankaltaisuuksia ihmisiin; koirat tarkastelevat kasvojenilmeitä systemaattisesti ja reagoivat voimakkaammin negatiivisiin kasvonilmeisiin. Tutkimus julkaistiin PLOS ONE –tiedejulkaisussa 13.1.2016.

Helsingin yliopiston eläinlääketieteellisen ja käyttäytymistieteellisen tiedekunnan sekä Aalto-yliopiston Perustieteiden korkeakoulun yhteistyöprojektissa tutkittiin katseenseurannalla, kuinka koirat katsovat lajitoveriensa ja ihmisten ilmeikkäitä kasvokuvia. Tutkimukseen osallistui 31 koiraa 13:sta eri rodusta. Koirat koulutettiin positiivisella vahvistamisella suorittamaan tutkimustehtävä itsenäisesti, ja ne osallistuivat tutkimukseen erittäin innokkaasti.

Koirat reagoivat tarkoituksenmukaisesti uhkaaviin kasvonilmeisiin

Tulokset osoittavat, että ilmeestä riippumatta koirat kohdistavat huomionsa ensin silmiin ja katsovat silmien aluetta pidempään kuin nenää tai suuta. Lisäksi huomio kiinnittyy kunkin ilmeen tunnusomaisiin piirteisiin, kuten vihaisen koiran paljastettuihin hampaisiin. Eri ilmeiden tulkinnassa avainasemassa on kuitenkin silmien, nenän ja suun muodostama kokonaisuus.

On evolutiivisesti tarkoituksenmukaista että uhkaavat ärsykkeet vangitsevat huomion. Uhkaajan lajilla on kuitenkin merkitystä. Koirat kiinnittivät korostuneesti huomiota lajitovereittensa uhkailmeisiin, kun taas ihmisten uhkailmeet saivat aikaan nopean väistöreaktion. Koirat käsittelevät siis biologisesti merkityksellisempiä lajitovereiden kasvonilmeitä eri tavalla kuin ihmisten.

”Koirien taipumus väistää ihmisten uhkaavia eleitä voi olla kesyyntymisen tuote: koirat ovat erityisen herkkiä ihmisen sosiaalisille viesteille ja konflikteja välttääkseen ne suhtautuvat ihmisten uhkaeleisiin mieluummin sovittelevasti kuin provosoituen.”, kertoo väistöskirjatutkija Sanni Somppi Helsingin yliopistosta.

Kansainvälisesti uraauurtavat tulokset tukevat Darwinin väitteitä

Tulokset valottavat ensimmäisenä maailmassa katseenseurannalla, kuinka ei-kädelliset eläimet tarkastelevat kasvojen ilmeitä. Jo 150 vuotta sitten Darwin esitti, että sosiaalisten nisäkkäiden kasvonilmeisiin perustuvassa kommunikaatiossa on yhtäläisyyksiä. Käytännössä lajeja vertailevia tutkimuksia on kuitenkin tehty hyvin vähän, ja lähinnä vain kädellisillä. Helsingin yliopistossa professori Outi Vainion tutkimusryhmän kehittämän menetelmän avulla saadut uudet tulokset antavat entistä laajempaa tieteellistä tukea Darwinin väitteelle. Koirat muistuttavat katselukäytöksessään ihmisiä, joten ilmeisiin reagointi voi olla evolutiivisesti vanha kyky.

Aiemmin sama tutkimusryhmä on havainnut mm. että sosiaalisesti merkitykselliset kohteet, kuten tutut kasvot ja kommunikatiiviset kehon eleet, vetävät koirien huomion puoleensa.

Professori Outi Vainion tutkimusryhmä tutkii koirien kognitioon liittyviä ilmiöitä Helsingin yliopiston eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa. Tutkimusryhmän tutkimusta ovat tukeneet muun muassa Suomen akatemia ja Emil Aaltosen säätiö.

Yhteyshenkilöt

Lämpökamerakuvantamista on tutkittu ja käytetty laajalti humaanilääketieteessä ja hevoseläinlääketieteessä, mutta tutkimukset ja menetelmän käyttö pieneläimillä on vielä vähäistä. ELL Mari Vainionpää selvittää väitöskirjatutkimuksessaan edellytyksiä käyttää lämpökamerakuvantamista pieneläimillä normaalissa tutkimustilanteessa sekä kartoittaa mahdollisia käyttöalueita kissoilla ja koirilla. Vainionpään tutkimuksen perusteella lämpökamerakuvantaminen näyttäisi soveltuvan kissojen ja koirien kliiniseen tutkimukseen.

Verrattuna yleisesti käytettyihin kuvantamismenetelmiin, kuten ultraäänitutkimus, röntgenkuvaus tai magneettikuvaus, lämpökamerakuvantaminen voidaan tehdä potilaalle täysin turvallisesta koskematta siihen lainkaan. Lämpökamera ei säteile, vaan havaitsee säteilyä. Lämpökameralla voidaan havaita eläimessä tapahtuvat fysiologiset muutokset jo ennen kuin muutos on aiheuttanut muutoksia anatomisissa rakenteissa, kuten jänteissä tai lihaksissa. Lämpökamerakuvantamista voidaan käyttää eläinten tutkimisessa, jolloin kiinnitetään erityistä huomiota epätasaiseen lämpöjakaumaan tai normaalista poikkeaviin lämpimiin tai kylmiin alueisiin.

Lämpökameroiden resoluutio vaihtelee eri mallien välillä. Optimaalisen eläinlääketieteelliseen käyttöön soveltuvan resoluution selvittämiseksi Vainionpään tutkimuksessa testattiin kolmea eri resoluution lämpökameraa (80 x 80 pikseliä, 180 x 180 pikselilä ja 320 x 240 pikseliä). Jokaisella kameralla kuvattiin 49:n  koiran lonkan aluetta kahden eri kuvaajan toimesta. Lämpökuvat tulkittiin kolmen eri tutkijan toimesta. Toistettavuus kuvaajien ja kuvien tulkitsijoiden välillä oli paras korkeimman resoluution (320 x 240 pikseliä) lämpökameraa käytettäessä. Tämän tuloksen perusteella Vainionpään käytti tutkimuksissaan 320 x 240 resoluution lämpökameraa.

Tarkempaa tietoa fyysisestä rasituksesta

Fyysinen rasitus vaikuttaa elimistön aineenvaihduntaan ja ihon pintaverenkiertoon. Vainionpää tutki pintalämpötilan muutosta ennen ja jälkeen urheilusuorituksen kuvaamalla 47 greyhound-rotuista koiraa kahden eri kilpailupäivän aikana. Lämpökuvista valittiin tarkasteltavaksi neljä pistettä takajalkojen alueelta. Vainionpää havaitsi kuvien perusteella merkittäviä lämpötilamuutoksia oikean ja vasemman jalan välillä kilpailun jälkeen. Lämpötilaeroista huolimatta tutkituilla koirilla ei havaittu vaurioita tutkitulla alueella kilpailun jälkeen.

Kissojen kivun tunnistaminen saa tukea

Kissat ovat usein vaikeita tutkittavia, sillä ne peittävät kipunsa ja sairautensa tutkijalta. Kissaystävällisiä tutkimustapojen löytäminen on lääketieteellisesti ja hyvinvointisyistä tärkeää. Vainionpään tutkimuksessa lämpökamerakuvantamisella tutkittiin 103:n kissan oikean ja vasemman puolen mahdollisia lämpötilaeroja. Lämpötilaeroja tutkittiin myös indikaattorina mahdolliselle kiputilalle.  Ne kissat, jotka eivät stressaantuneet käsittelystä, tutkittiin myös tunnustelemalla. Omistajat vastasivat myös kyselyyn kissan liikkumisesta ja käyttäytymisestä sekä arvioivat, onko heidän kissallaan kipuja. Kyselyn tuloksia verrattiin tunnustelun havaintoihin sekä lämpökamerakuvista saatuihin lämpötilaeroihin oikean ja vasemman puolen välillä. Tulosten perusteella lämpökamerakuvantamista voidaan pitää mahdollisena apuvälineenä kissan kivuliaiden tilojen havaitsemiseen.

Eläinpotilaat rauhoitetaan tarvittaessa lääkkeillä tutkimusta tai toimenpidettä varten. Rauhoitteet vaikuttavat verenkiertoelimistön toimintaan ja myös eläimen pinnalliseen verenkiertoon. Rauhoitteiden vaikutusta pintaverenkiertoon tutkittiin kuvaamalla lämpökameralla eri rauhoiteyhdistelmillä rauhoitettujen koirien polkuanturoita. Vainionpään mukaan rauhoitteiden vaikutuksen pintaverenkiertoon voi havaita ja lämpötilan muutosta rauhoituksen aikana voi seurata lämpökamerakuvantamisen avulla. ”Rauhoitetun eläimen lämmönsäätelyä seuraamalla voidaan huolehtia potilaan asianmukaisesta lämmittämisestä rauhoituksen aikana” toteaa Vainionpää.

”Tutkimustemme perusteella lämpökamerakuvantaminen on käytännöllinen menetelmä käytettäväksi osana kissojen ja koirien kliinisestä eläinlääketieteellisestä tutkimusta. Fyysisen rasituksen ja lääkitysten vaikutus on kuitenkin otettava huomioon lämpökamerakuvia tulkittaessa” summaa Vainionpää.

ELL Mari Vainionpää väittelee eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa Helsingin yliopiston EE-talon Walter-salissa (Agnes Sjöbergin katu 2) perjantaina 6.6.2014 klo 12 aiheeesta:

"Thermographic imaging in cats and dogs. Usability as a clinical method"

Väitöskirja kuuluu eläinlääketieteellisen farmakologian ja toksikologian alaan.

Vastaväittäjänä toimii professori James Mercer (University of Tromsø, Norway) ja kustoksena professori Outi Vainio.

Väitöskirjan elektroninen versio:
http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-9942-7

Tuore tutkimus osoittaa koirien katselukäyttäytymisessä samankaltaisuuksia ihmisiin: sekä koirat että ihmiset katsovat mieluummin kuvia sosiaalista kehonkieltä ilmentävistä tilanteista kuin vastaavia kuvia, joista eleet puuttuvat. Lisäksi koirat katsovat enemmän ihmisten ja ihmiset enemmän koirien sosiaalisia eleitä. Helsingin yliopiston ja Aalto-yliopiston lajeja vertaileva tutkimus julkaistiin Royal Society Open Science -tiedejulkaisussa syyskuun lopulla.

Helsingin yliopiston eläinlääketieteellisen ja käyttäytymistieteellisen tiedekunnan sekä Aalto-yliopiston Perustieteiden korkeakoulun yhteisprojektissa tutkittiin katseenseurannalla, kuinka koirat katsovat kuvia sekä lajitoveriensa että ihmisten kohtaamisista. Tutkimus kuuluu professori Outi Vainion johtamaan CogniDOG-hankkeeseen, jossa selvitetään koirien kognitiivisia ominaisuuksia niiden katselukäyttäytymisen sekä muiden eläinystävällisten tutkimusmenetelmien perusteella.

Tutkimuksissa koirat katsoivat enemmän ihmisten kuin koirien vuorovaikutusta ja ihmiset taas enemmän koirien kuin ihmisten vuorovaikutusta. Tästä voi päätellä, että toisen lajin vuorovaikutuskuvat olivat kiinnostavampia. Voi myös olla, että toisen lajin vuorovaikutuksen tulkitseminen on kognitiivisesti vaativampaa ja vie enemmän aikaa kuin lajitovereiden vuorovaikutuksen tulkitseminen, joka luultavasti ymmärretään nopeammin.

”Kesyyntymisen myötä koiralle on saattanut valikoitua erityinen kiinnostus ihmisen sosiaalisia eleitä kohtaan ja kyky ymmärtää niitä”, toteaa tutkija Heini Törnqvist. ”Sosiaaliset eleet vangitsevat kuitenkin sekä ihmisten että koirien kiinnostuksen kohdelajista riippumatta”, tutkija Miiamaaria Kujala jatkaa.

Tutkimuksiin osallistui yhteensä 46 koiraa 19 eri rodusta (+ 3 sekarotuista), sekä 26 vapaaehtoista ihmistä. Koirat koulutettiin positiivisella vahvistamisella suorittamaan tutkimustehtävä itsenäisesti, ja ne osallistuivat tutkimukseen erittäin innokkaasti. Aiemmin sama tutkimusryhmä on havainnut, että koirat ovat kiinnostuneita erityisesti lajitovereidensa kasvoista ja katsovat tuttuja kasvoja tarkemmin kuin vieraita.

Kasvojen tunnistus on ihmiselle ja muille sosiaalisille eläimille tärkeä sosiaalinen taito. Ihmisten aivoissa on erityinen järjestelmä, joka kiinnittää huomion kasvoihin ja tunnistaa kasvojen identiteetin hämmästyttävän nopeasti ja tarkasti. Helsingin yliopiston eläinlääketieteellisen tiedekunnan ja käyttäytymistieteellisen tiedekunnan yhteisprojektissa tutkittiin katseenseurannalla kuinka koirat katsovat kasvokuvia ja tulokset osoittavat, että koirat havaitsevat kuvissa kasvot, kiinnittävät huomiota erityisesti silmien alueeseen ja katsovat tuttuja kasvoja tarkemmin kuin vieraita. Tutkimus julkaistiin Animal Cognition tiedejulkaisussa 5.12.2013.

Tähän mennessä erikoistunutta kasvojen tunnistuskykyä on pidetty vain ihmisten ja mahdollisesti ihmisapinoiden ominaisuutena. Tiedetään että kasvoilla ja katsekontaktilla on suuri merkitys myös koiran ja ihmisen välisessä kommunikaatiossa. Koirat esimerkiksi tulkitsevat ja hyödyntävät kasvojen ilmeitä ja katsekontaktia samankaltaisesti kuin ihminen, mutta koirien kasvontunnistusta ei ole aiemmin tutkittu katseenseurannalla.

Koirien spontaani käytös tutkimuksen keskiössä

Tyypillisesti eläinten kykyä erottaa eri yksilöiden kasvot on tutkittu siten, että eläin on opettu ruokapalkkion avulla erottamaan tutut vieraista. Professori Outi Vainion tutkimusryhmän tutkimuksessa testattiin sen sijaan koirien spontaania käytöstä – jos koiria ei kouluteta tunnistamaan kasvoja, näkevätkö ne kuvassa kasvot ja katsovatko ne luonnostaan eri tavoin tuttuja ja vieraita kasvoja?

”Koirat koulutettiin suorittamaan tutkimustehtävä itsenäisesti, ja koirat kokivat tehtävän selvästi palkitsevana, sillä ne osallistuivat tutkimukseen erittäin innokkaasti” kertoo professori Vainio. Koirien silmänliikkeet rekisteröitiin niiden katsoessa tietokoneen näytöltä kasvokuvia tutuista ihmisistä ja koirista, esimerkiksi omistajasta ja saman perheen toisesta koirasta. Verrokkina näytettiin kasvokuvia ihmisistä ja koirista, joita koirat eivät olleet koskaan tavanneet.

Koirat katsovat mieluiten lajitovereidensa tuttuja kasvoja

Tulokset osoittivat, että koirat havaitsivat kuvissa kasvot. Ne katsoivat koirien kuvia pidempään kuin ihmisten kuvia riippumatta siitä oliko kuvassa tutut vai vieraat kasvot. Tämä vastaa aiemman tutkimuksemme tulosta, jossa havaitsimme että koirat katsovat mieluiten lajitoverien kuvia.

Koirat kiinnittivät katseensa useammin tuttuihin kasvoihin ja tuttuihin silmiin kuin vieraisiin. Toisin sanoen koirat katsoivat tuttuja kasvoja tarkemmin.

Lisäksi osa kuvista esitettiin ylösalaisin käännettyinä. Ylösalaisin käännettyjä kasvoja näytettiin siksi että ne vastaavat fysikaalisilta ominaisuuksiltaan normaaleja oikeinpäin olevia kasvokuvia (samat värit, kontrastit, muodot jne), mutta tiedetään että ihmisaivot prosessoivat niitä eri tavoin kuin normaaleja kasvokuvia. Sitä miten koirat katsovat ylösalaisin esitettyjä tai tuttuja kasvoja, ei ole aiemmin tutkittu. Koirat katsoivat oikeinpäin olevia ja ylösalaisin käännettyjä kasvokuvia yhtä pitkään, mutta kiinnittivät oikeinpäin olevissa enemmän huomiota silmien alueeseen aivan samoin kuin ihmiset.

Tutkimus osoittaa että koirien katselukäytöstä ohjaa kuvan sisältö, kuten informatiivisuus ja emotionaalinen merkitys. Koirat näkevät kuvissa kasvot ja erottavat tutut ja vieraat kasvot toisistaan. Tulokset antavat viitteitä siitä, että koiralla voi olla samankaltainen kasvojentunnistusjärjestelmä kuin ihmisillä.

Mitä koiran mielessä liikkuu? Moni on sitä varmasti miettinyt – ja nyt tutkijat pääsevät jo lähemmäs vastauksia. Suomalainen tutkimusryhmä on ensimmäisenä maailmassa kehittänyt tieteellisiin tutkimuksiin soveltuvan menetelmän, jolla koirien aivojen sähköistä toimintaa voidaan seurata täysin eläinystävällisesti. Menetelmän ovat koirien havaintomaailman tutkimiseen soveltaneet tutkijat Heini Törnqvist, Sanni Somppi ja Miiamaaria Kujala kollegoineen Helsingin yliopiston eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa, yhteistyössä käyttäytymistieteellisen tiedekunnan ja Aalto-yliopiston Perustieteiden korkeakoulun kanssa. Tulokset julkaistiin 1.5.2013 arvostetussa PLOS ONE- tiedelehdessä.

Koirien aivotoiminnasta kuvien katselun aikana löydettiin yhtäläisyyksiä ihmisten aivotoimintaan

Uudessa menetelmässä koirien EEG:tä mitataan ihon pinnalle laitettavilla antureilla. Anturit ovat samoja, joita käytetään vauvojen EEG-mittauksissa. Koirat opetetaan makupaloilla palkiten pysymään mittausten ajan paikallaan ja nojaamaan pehmustettuun leukatukeen, mutta niitä ei kytketä kiinni eikä niiden liikkumista muutenkaan rajoiteta.  

Uusien menetelmien etuna on paitsi eläinystävällisyys, myös tutkimuksen monipuolistuminen. Kun koirat ovat hereillä ja vapaina, saadaan uudenlaisia tilaisuuksia kurkistaa niiden kokemusmaailmaan. ”Tulokset auttavat ymmärtämään sitä, mikä eläinten mielen toiminnassa on samanlaista ja mikä erilaista kuin ihmisillä”, sanoo tutkimusryhmän johtaja, professori Outi Vainio. ”Tämä tuottaa uutta tietoa myös ihmisen mielestä ja sen evoluutiosta. Tulevaisuudessa se voi auttaa myös paremmin ymmärtämään ja parantamaan mielen toiminnan ongelmia sekä eläimillä että ihmisillä.”

Eläinten aivosähkökäyrä- eli EEG-mittauksia on tehty muualla ennenkin, mutta niissä on yleensä käytetty invasiivisempia menetelmiä kuten kallon- tai ihonalaisia antureita. Tällöin eläimille on myös jouduttu antamaan rauhoittavia aineita tai niiden liikkumista on rajoitettu.

Ihmisten ja koirien aivotoiminnassa yhtäläisyyksiä

Tuoreimmassa tutkimuksessa koirille esitettiin tietokoneen näytöllä ihmisten ja koirien kuvia. EEG-mittaus osoitti, että kuvia katsovien koirien aivoaaltojen toiminta muuttui vastaavalla tavalla kuin ihmisillä silloin, kun ihmiset keskittyvät katsomaan kuvia. Saman tutkimusryhmän edellinen, huhtikuussa Animal Cognition -lehdessä julkaistu tutkimus puolestaan oli ensimmäinen, jossa seurattiin koirien aivotoimintaa kasvokuvien katsomisen aikana millisekuntien tarkkuudella. Tällöinkin koirien kuvienkatselusta löytyi vastaavuuksia ihmisen aivojen toimintaan. 

Jo aikaisemmin sama tutkimusryhmä on osoittanut katseenseurannan avulla, että koirat katsovat kasvokuvia mielekkäästi. Koirien katse kohdistuu kuvissa ennen kaikkea silmiin ja muihin merkityksellisiin kohtiin, ja ne katsovat mieluiten toisten koirien kuvia.

Eläinlääketieteellinen tiedekunta on mukana monitieteisessä tutkimusryhmässä, joka on todistanut katseenseurantamenetelmällä sen, minkä moni koiranomistaja on aavistanut: koirat katsovat kuvia ja todennäköisesti hahmottavat mitä ne esittävät. Animal Cognition – lehdessä julkaistu tutkimus osoittaa, että aiemmin inhimillisenä pidettyjä ominaisuuksia löytyy muiltakin kuin ihmisiltä ja muilta kädellisiltä.

Ihmisten tavoin koirat kiinnittivät testitilanteessa huomionsa kuvien informatiivisiin alueisiin, esimerkiksi kasvoihin. Koirat katsoivat mieluiten toisten koirien kuvia ja olivat kiinnostuneempia kasvokuvista kuin lelujen tai aakkosten kuvista.

Ryhmän tutkimusmenetelmä on uraauurtava, sillä silmänliikkeiden seurantaa sovellettiin nyt ensimmäistä kertaa muiden kuin kädellisten kognitiivisten kykyjen tutkimukseen. Katseenseuranta mahdollistaa mielenilmiöiden laaja-alaisen tutkimuksen eläintä häiritsemättä. Tutkimukseen osallistui yksityishenkilöiden omistamia koiria. Mullistavaa on myös se, että koirat opetettiin ns. naksutinkoulutuksella suoriutumaan testitilanteesta oma-aloitteisesti ja itsenäisesti, jotta omistajan läsnäolo ei vääristäisi tutkimustuloksia. Sanni Somppi tutkimusryhmästä kertoo: ”Haasteellisinta koirien koulutuksessa oli oikean tunnetilan saavuttaminen; koiran tulee olla testitilanteessa liikkumatta, mutta sen on samanaikaisesti pysyttävä rentona, valppaana ja vastaanottavaisena. Jos koira olisi hermostunut, kyllästynyt, tai se suorittaisi tehtävän käskettynä, se ei katsoisi kuvia luontevasti. Positiiviseen vahvistamiseen perustuvan koulutuksen ansiosta koirat osallistuivat testitilanteeseen mielellään, eikä tutkimus vahingoittanut koiria millään tavalla.”

Uutta tietoa ihmismielen kehityksestä

Nyt kehitettyä menetelmää tullaan käyttämään vertailevassa kognitiivisessa tutkimuksessa. Ihmisten ja eläinten mielenilmiöiden erojen ja samankaltaisuuksien vertailu syventää ihmiskuvaamme tuomalla uutta tietoa ihmisen kognitiivisten taitojen evoluutiosta. Menetelmää voidaan käyttää myös ihmisille ja koirille yhteisten kognitiivisten häiriötilojen kuten alzheimerin, ADHD:n ja autismin mallinnuksessa.

Tutkimus on osa professori Outi Vainion johtamaa eläinlääketieteellisen tiedekunnan ja käyttäytymistieteellisen tiedekunnan kognitiotieteen osaston yhteishanketta, jota Suomen Akatemia rahoittaa vuosina 2011–2014.