Gaze into my eyes Humans bond emotionally as we gaze into each other's eyes—a process mediated by the hormone oxytocin. Nagasawa et al. show that such gaze-mediated bonding also exists between us and our closest animal companions, dogs (see the Perspective by MacLean and Hare). They found that mutual gazing increased oxytocin levels, and sniffing oxytocin increased gazing in dogs, an effect that transferred to their owners. Wolves, who rarely engage in eye contact with their human handlers, seem resistant to this effect. Science , this issue p. 333 ; see also p. 280

Oxytocin (OT) has been shown to play an important role in social bonding in animals. However, it is unclear whether OT is related to inter-species social bonding. In this study, to examine the possibility that urinary OT concentrations of owners were increased by their "dog's gaze", perhaps representing social attachment to their owners, we measured urinary OT concentrations of owners before and after interaction with their dogs. Dog owners interacted with their dogs as usual for 30 min (interaction experiment) or were instructed not to look at their dogs directly (control experiment). We observed the behaviors of owners and their dogs during the experiments, and measured OT concentrations by radioimmunoassay in urine samples from the owners collected just before and 20 min after interaction with their dogs. Using a cluster analysis, owners could be divided into two groups: one received a longer duration of gaze from their dogs and reported a higher degree of relationship with their dogs (LG); the other received a shorter duration of gaze and reported a lower degree of relationship (SG). Urinary OT was higher in LG than SG after usual interaction with their dogs, but not in the control experiment. In the interaction experiment, a high correlation was found in LG between the frequency of behavioral exchanges initiated by the dog's gaze and the increase in urinary OT. We conclude that interactions with dogs, especially those initiated by the dog's gaze, can increase the urinary OT concentrations of their owners as a manifestation of attachment behavior.

In humans, tear volume increases during emotional arousal. To our knowledge, no previous studies have investigated the relationship between emotional arousal and tear volume in animals. We performed the Schirmer tear test (STT) and measured tear volume in dogs before and after reunions with owners and familiar non-owners. Tear volume increased significantly during reunion with the owner, but not with a familiar non-owner. When an oxytocin solution was applied to dogs' eyes, the tear volume also increased, suggesting that oxytocin might mediate tear secretion during owner-dog reunions. Finally, human participants rated their impressions on photos of dogs with or without artificial tears and they assigned more positive scores to the photos with artificial tears. These results suggest that emotion-elicited tears can facilitate human-dog emotional connections. VIDEO ABSTRACT.

Abstract Tears are an exocrine physiological fluid secreted onto the ocular surface from the lacrimal apparatus in all mammals. Limited research has been conducted on the functional neuronal circuitry of tear production. In particular, the neuronal mechanisms of emotional tearing, which is a physiological reaction harmonized with enhanced emotional arousal and assumed to be unique to humans, remain unclear. We identified that the oxytocin neurons in the paraventricular hypothalamus is functionally projected to the oxytocin receptor-expressing neurons in the lacrimation center of the superior salivatory nucleus. Optogenetic activation or inhibition of these neurons and/or receptors can modulate the superior salivatory nucleus dependent tear secretion mediated through oxytocin. Moreover, we identified that maternal behavior, nociceptive behavior stimulation, and aversive memory retrieval are linked to tearing in mice, and that these emotional linked tearing are suppressed by optogenetic inhibition of the corresponding oxytocin system. Thus, tearing could be regulated through functional connections between central oxytocin systems in the paraventricular hypothalamus and the superior salivatory nucleus.

Abstract How the intrinsic sequence structure of neonatal mouse pup ultrasonic vocalization (USV) and maternal experiences determine maternal behaviors in mice is poorly understood. Our previous work showed that pups with a Tbx1 heterozygous (HT) mutation, a genetic risk for autism spectrum disorder (ASD), emit altered call sequences that do not induce maternal approach behaviors in C57BL6/J mothers. Here, we tested how maternal approach behaviors induced by wild-type and HT USVs are influenced by the mother’s experience in raising pups of these two genotypes. The results showed that wild-type USVs were effective in inducing maternal approach behaviors when mothers raised wild-type but not HT pups. The USVs of HT pups were ineffective regardless of whether mothers raised HT or wild-type pups. However, the sequence structure of pup USVs had no effect on the general, non-directional incentive motivation of maternal behaviors. Our data show how the mother’s experience with a pup with a genetic risk for ASD alters the intrinsic incentive values of USV sequences in maternal approach behaviors.

Abstract In humans, tear volume increases in emotional arousal. No studies have investigated the relationship of emotional arousal and tear volume in animals. We measured tear volume in dogs before and after reunion with their owners. Tear volume increased significantly during owner, but not familiar non-owner, reunions but not during reunions with familiar non-owners. When oxytocin instillation was applied to dogs, the tear volume increased, suggesting that oxytocin can mediate the emotion-induced tear secretion in dogs. When the photos of dog’s face in which artificial tear was applied to the dog’s eyes, the positive impression of these photo increased. These suggest that emotional tear can facilitate human-dog emotional connection.

Abstract Background The gut microbiota plays an important role in the development of behavior and immunity in infants and juveniles. Early weaning (EW), a form of social stress in mice, leads to increased anxiety and an enhanced stress response in the hypothalamic-pituitary-adrenal axis during adulthood. Early life stress also modulates the immune system and increases vulnerability to infection. However, studies investigating the causal relationships among juvenile stress, microbiota changes, and immune and behavioral deficits are limited. Therefore, we hypothesized that EW alters gut microbiota composition and impairs the development of the nervous and immune systems. Results EW mice moved longer distances in the marble-burying test and had longer immobility times in the tail suspension test than normal weaning (NW) mice. In parallel, the gut microbiome composition differed between NW and EW mice, and the abundance of Erysipelotrichacea in EW mice at 8 weeks of age was lower than that in NW mice. In an empirical study, germ-free mice colonized with the gut microbiota of EW mice (GF-EW mice) demonstrated higher depressive behavior than GF mice colonized with normal weaning microbiota (GF-NW mice). Immune cell profiles were also affected by the EW microbiota colonization; the number of CD4 + T cells in the spleen was reduced in GF-EW mice. Conclusion Our results suggest that EW-induced alterations in the gut microbiota cause depressive behaviors and modulate the immune system.

Abstract Common marmosets have been widely used in biomedical research for years. Nutritional control is an important factor in managing their health, and insect intake would be beneficial for that purpose because common marmosets frequently feed on insects in natural habitats. Here, we examined the effect of enhanced insect feeding on the gut by analysing the faecal microbiota and transcripts of captive marmosets. A family consisting of six marmosets was divided into two groups. During the seven-day intervention period, one group (the insect feeding group, or Group IF) was fed one cricket and one giant mealworm per marmoset per day, while the other (the control group, or Group C) was not fed these insects. RNA was extracted from faecal samples to evaluate the ecology and transcripts of the microbiota, which were then compared among time points before (Pre), immediately after (Post), and two weeks after intervention (After) by total RNA sequencing. The gut microbiota of marmosets showed Firmicutes , Actinobacteria , Bacteroidetes , and Proteobacteria as dominant phyla. Linear discriminant analysis showed differential characteristics of microbiota with and without insect feeding treatment. Further analysis of differentially expressed genes revealed increases and decreases in Bacteroidetes and Firmicutes , respectively, corresponding to the availability of insects under both Post and After conditions. Significant changes specific to insect feeding were also detected within the transcriptome, some of which were synchronized with the fluctuations in the microbiota, suggesting a functional correlation or interaction between the two. The rapid changes in the microbiota and transcripts may be deeply connected to the original microbiota community shaped by marmoset feeding ecology in the wild. The results were informative for identifying the physiological impact of insect feeding to produce a better food regimen and for detecting transcripts that are currently unidentifiable.