A fMRI acordada revela como cérebros caninos processam novas palavras

A neuroimagem mostra cães diferentemente processando pseudopalavras e palavras treinadas.

“Queríamos obter dados dos próprios cães – não apenas relatórios do proprietário”.

Dr. Gregory Berns, da Emory University, e seus colegas estudaram vários aspectos do comportamento do cão usando análises de ressonância magnética funcional por vários anos. O Dr. Berns fundou que o The Dog Project foi o primeiro a treinar cães para entrar voluntariamente em um scanner de ressonância magnética funcional (fMRI) e permanecer imóvel durante a varredura sem restringi-los ou sedá-los. Mais de 880 cães foram treinados até o momento.

Eu publiquei um número de ensaios sobre o seu trabalho inovador (por favor veja, por exemplo, “Como os cães vêem o mundo: as imagens do cérebro mostram que eles vêem”, “Ciúme em cães: a imagem cerebral mostra que são semelhantes a nós”) e “Cães são pessoas também: eles nos amam e nos sentem fMRIs Say”), bem como uma entrevista com o Dr. Berns sobre seu livro chamado O que é como ser um cão: E outras aventuras em neurociência animal . Nesta entrevista, ele observa: “O tema dominante é que vemos semelhanças surpreendentes em como o cérebro dos animais funciona. Isso significa que todos os animais – sejam cães ou humanos – têm muitos processos neurais em comum. Então, quando vemos a mesma parte do cérebro de um cão ativo como um ser humano sob condições semelhantes, a implicação é que o cão está experimentando algo muito semelhante a nós. Assim como os humanos, vemos uma tremenda variação nessas respostas de um cachorro para outro. Isso significa que os cães, como seres humanos, são indivíduos. Estamos nos movendo rapidamente além da questão de ‘como é ser um cachorro’ para ‘como é ser esse cachorro’. ”Em Confidencial Canino: Por Que Os Cães Fazem o Que Eles Fazem Eu enfatizei que não há quem seja nós pode confiar de forma confiável “o cão” por causa da enorme quantidade de variabilidade entre esses animais incríveis, mesmo logo após o nascimento. Claro, existem algumas tendências gerais, mas o que sempre me chama a atenção é a enorme quantidade de variabilidade dentro da espécie entre os cães, incluindo irmãos de ninhada, irmãos e outros membros da mesma raça ou mistura.

O trabalho seminal de Berns e seu colega continua e eles publicaram recentemente um ensaio em Frontiers of Neuroscience chamado “Awake fMRI revela regiões do cérebro para detecção de novas palavras em cães” que está disponível online gratuitamente. Um resumo preciso desta pesquisa pode ser encontrado em uma peça intitulada “Os cientistas perseguem o mistério de como os cães processam as palavras”. A justificativa para este estudo é a seguinte: “Muitos donos de cães pensam que seus cães sabem o que algumas palavras significam, mas realmente Não há muita evidência científica para apoiar isso ”, diz Ashley Prichard, Ph.D. candidato no Departamento de Psicologia da Emory e primeiro autor do estudo. “Queríamos obter os dados dos próprios cães – não apenas relatórios do proprietário”. O Dr. Berns observa: “Sabemos que os cães têm a capacidade de processar pelo menos alguns aspectos da linguagem humana, já que podem aprender a seguir comandos verbais … Anterior pesquisas, no entanto, sugerem que os cães podem confiar em muitas outras pistas para seguir um comando verbal, como olhares, gestos e até mesmo expressões emocionais de seus donos. ”

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Cães individuais e seus objetos treinados.

Fonte: Cortesia de Gregory Berns

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Para conduzir sua pesquisa sobre o modo como os cérebros dos cães processam as palavras, 12 cães de diferentes raças, voluntários de seus humanos, foram treinados para recuperar dois objetos – um macio e outro de textura diferente – pelo nome. Durante o treinamento, os donos foram perguntados se o cão mostrava preferência por um objeto sobre o outro. A maioria preferiu o objeto mais suave e isso foi rotulado como word1 e object1. Zola não concluiu o projeto porque não conseguiu completar o exame de ressonância magnética. Detalhes sobre os métodos que foram utilizados podem ser encontrados no ensaio de pesquisa.

Eddie, um dos cães que participaram do estudo, posa no scanner de ressonância magnética funcional com dois dos brinquedos usados ​​nos experimentos.

Fonte: Cortesia Gregory Berns

Após o treinamento, os cérebros dos cães foram então escaneados na máquina de ressonância magnética, à medida que foram expostos a duas palavras treinadas e aos objetos correspondentes. (A legenda completa da foto de Eddie diz: “Eddie, um dos cães que participaram do estudo, posa no scanner de ressonância magnética com dois dos brinquedos usados ​​nos experimentos, ‘Macaco’ e ‘Porquinho’”.) Pseudopalavras foram utilizados como controle e foram seguidos pela apresentação de novos objetos. Eles incluíram “uma varinha de bolha, boneca Barbie, lagarta de pelúcia, apito de trem de madeira, distribuidor de chicletes de plástico, chapéu amarelo, almofada de assento de melancia, lançador de bola Nerf, etc.”

Mapa do grupo do cérebro inteiro mostrando ativação sem restrições para todas as palavras versus todos os objetos.

Fonte: Cortesia de Gregory Berns

Os pesquisadores descobriram que os cães ouviram claramente as palavras e viram os objetos no scanner de ressonância magnética. Eles escrevem, “ativação positiva foi localizada no córtex auditivo para palavras e ativação negativa para objetos de apresentação no córtex parietal (Figura 4; imagem à esquerda), confirmando que os cães ouviram as palavras e viram os objetos.” Usando cérebro inteiro análises, eles também descobriram “Toda a análise do cérebro dos contrastes de interesse revelou ativação significativa apenas dentro do córtex parietal e temporal direito para o contraste [pseudopalavras – palavras treinadas]” e “análise cerebral completa dos contrastes de [word1 – word2] e [romance – inesperado] não foram significativos, uma vez que nenhum cluster sobreviveu à limiarização no significado de voxel mencionado acima. ”

Além disso, eles usaram a análise do padrão multivoxel do Searchlight (MVPA) para explorar as regiões do cérebro em potencial que podem codificar diferentes representações das palavras. Eles escrevem: “O mapa do holofote word1 versus word2, que identificou regiões envolvidas na discriminação das palavras treinadas, mostrou quatro grupos de voxels informativos (Figura 6): tálamo posterior / tronco cerebral; amígdala; junção temporoparietal esquerda (TPJ); e núcleo caudado dorsal esquerdo. Sete cães compartilharam voxels informativos dentro ou perto do córtex temporal esquerdo que ultrapassaram o limiar de precisão de 0,63 (Figura 7). ”Eles também descobriram que sete cães“ exibiam aglomerados nos lobos temporais e parietais esquerdos, sugerindo alguma heterogeneidade na localização subjacente à discriminação de palavras. Quando eles compararam seus dados com o que é conhecido pelos humanos, eles escrevem: “A maneira pela qual os cães aprendem palavras é diferente do que os humanos… Embora os humanos generalizem prontamente o significado das palavras em uma variedade de contextos, isso pode não ser o caso. para cães.

O que os ouvidos dos cães dizem aos cérebros dos cães: o que as palavras significam para eles?

“… O processamento de palavras humanas por cães utiliza processos básicos como detecção de novidade e, para alguns cães, também pode incluir representações auditivas e hedônicas”.

Os resultados deste estudo seminal podem ser resumidos da seguinte forma. Cito alguns do trabalho de pesquisa original para ter certeza de que as coisas estão certas. Os pesquisadores escrevem: “Usando ressonância magnética funcional em cães, encontramos evidências neurais para detecção de novidade auditiva no domínio da fala humana. A marca registrada desse achado foi uma maior ativação no córtex parietotemporal para novas pseudopalavras em relação às palavras treinadas . Assim, mesmo na ausência de uma resposta comportamental, demonstramos que os cães processam a fala humana pelo menos até o ponto de diferenciar as palavras que ouviram antes daquelas que não ouviram. O mecanismo de detecção dessa novidade pode estar enraizado na apresentação relativamente menos frequente das pseudopalavras (detecção excêntrica) ou na falta de significado associado a elas (processamento lexical). ”(Minha ênfase)

Os autores também perguntam: “Então, o que as palavras significam para os cães?” Sua resposta: “Embora nossas descobertas sugiram um papel proeminente para a novidade no processamento de palavras humanas pelos cães, isso deixa a questão do que as palavras representam. Uma possibilidade é que as palavras não tivessem outra representação além do valor hedônico relativo dos objetos ”. A conclusão final é:“ Esses resultados destacam os mecanismos potenciais pelos quais os cães processam as palavras. A novidade da palavra parece desempenhar um papel importante. A forte resposta da região parietotemporal a pseudopalavras sugere que os cães têm alguma habilidade básica para diferenciar palavras com associações daquelas que não o fazem. Estudos futuros podem revelar se essas representações permanecem no domínio auditivo ou se tais representações são invariantes à modalidade ”. Ao comparar seus resultados com humanos, a pesquisadora Ashley Prichard observa que“ as pessoas tipicamente mostram maior ativação neural para palavras conhecidas do que palavras novas ”.

Então, o que isso tudo significa?

Claramente, os cérebros dos cães detectam palavras diferentes, sendo a novidade uma variável importante em como e onde isso é feito. Quando os resultados são considerados como um todo, Dr. Berns diz que o presente estudo mostra que os cães “parecem ter uma representação neural para o significado das palavras que foram ensinadas, além de apenas uma resposta pavloviana de baixo nível.” Os pesquisadores também são cuidadosos. notar que os resultados podem ter sido influenciados pelas raças e misturas dos cães que eles estudaram, seus diferentes tamanhos e variações nas habilidades cognitivas individuais. Eles também enfatizam que suas conclusões não significam que “as palavras faladas são a maneira mais eficaz de o proprietário se comunicar com um cão. De fato, outra pesquisa também conduzida por Prichard e Berns e recentemente publicada na Scientific Reports, mostrou que o sistema de recompensa neural dos cães está mais sintonizado com as pistas visuais e de cheiro do que as verbais. ”Nessa linha, observa Ashley Prichard,“ Do ponto de vista do cachorro, no entanto, um comando visual pode ser mais eficaz, ajudando o cão a aprender o truque mais rápido ”.

Eu realmente gostei de ler sobre esta pesquisa e aprender sobre como os cérebros dos cães processam palavras diferentes. É claramente uma pesquisa ecologicamente relevante, na medida em que realmente se conecta a uma forma muito comum, talvez a maneira mais comum, na qual humanos e cães se comunicam uns com os outros. Pesquisas como essa também demonstram que a ciência canina não é uma “ciência suave”, e que estudos neurobiológicos e etológicos detalhados são cruciais para aprender mais sobre como os cães interagem e sentem seu mundo.

Fique ligado para mais informações sobre a fascinante vida cognitiva e emocional dos cães. Ainda há muito a aprender.