Ученые из Университета Эмори (США) реконструировали, каким образом мозг собаки воспринимает увиденное. Результаты проведенного ими исследования свидетельствуют о том, что собаки больше обращают внимание на сами действия, а не на то, кто или что их совершает.
Двух участвовавших в исследовании бодрствующих собак поместили в аппарат функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) и в течение трех сеансов длительностью 30 минут каждый показывали им видеоролик. Ученые записали полученные во время просмотра нейрональные данные, а затем использовали алгоритм машинного обучения для анализа их закономерностей.
«Мы показали, что можем отслеживать активность мозга собаки во время просмотра видео и, по крайней мере в ограниченной степени, реконструировать то, что она видит», — говорит профессор Грегори Бернс, ведущий автор исследования.
Бернс и его коллеги разработали такие методы обучения собак, благодаря которым собаки без принуждения заходят в фМРТ-сканер и без какой-либо фиксации сохраняют полную неподвижность, пока измеряется их мозговая активность. Первые фМРТ-изображения мозга полностью бодрствующей и никем не удерживаемой собаки его команда опубликовала еще 10 лет назад. Это открыло путь к серии экспериментов по изучению работы мозга этих животных.
За прошедшие годы лаборатория Бернса опубликовала исследования о том, как мозг собаки обрабатывает зрительные, вербальные, обонятельные стимулы, а также получение вознаграждения, такого как похвала или пища.
Тем временем технология, лежащая в основе компьютерных алгоритмов машинного обучения, позволила ученым расшифровать некоторые модели мозговой активности человека, определяя в полученных данных различные объекты или действия, которые человек видит во время просмотра видео. Команда Бернса решила применить эту технологию по отношению к собакам.
Первая задача заключалась в том, чтобы придумать видеоконтент, который может показаться собаке достаточно интересным, чтобы она смотрела его в течение длительного времени. Ученые прикрепили видеорегистратор к кардану и палке для селфи, что позволило им снимать устойчивые кадры с точки зрения собаки, примерно на уровне пояса человека или чуть ниже.
С помощью этого устройства они сняли получасовое видео со сценами из жизни большинства собак. Сцены включали в себя поглаживание собак людьми и получение от них лакомств. Сцены с собаками также показывали, как они обнюхивают, играют, едят или ходят на поводке. Сцены активности показывали проезжающие по дороге машины, велосипеды или скутеры; кошку, гуляющую в доме; оленя, переходящего дорогу; сидящих людей; обнимающихся или целующихся людей; людей, предлагающих камере резиновую кость или мяч; людей, принимающих пищу.
Видеоданные были разделены по временным меткам на различные классификаторы, включая классификаторы на основе объектов (таких как собака, автомобиль, человек, кошка) и классификаторы на основе действий (таких как обнюхивание, игра или еда).
Только две из собак, которые были обучены для экспериментов с фМРТ, обладали достаточной сосредоточенностью и темпераментом, чтобы лежать совершенно неподвижно и смотреть 30-минутное видео без перерыва, всего три сеанса общей продолжительностью 90 минут.
Через тот же эксперимент прошли два человека: они тоже лежали в аппарате фМРТ и просматривали то же самое 30-минутное видео в трех отдельных сессиях.
Нейрональные данные можно было сопоставить с классификаторами на видео с помощью временных меток.
Затем к данным был применен алгоритм машинного обучения — нейронная сеть Ivis. Результаты, полученные на двух испытуемых, показали, что модель, разработанная с помощью нейронной сети, продемонстрировала 99%-ную точность в разметке данных мозга на классификаторы объектов и классификаторы действий.
Когда же ученые расшифровывали данные мозга собак, модель не сработала для классификаторов объектов, но была точна на 75-88% при определении классификаторов действий.
Полученные результаты свидетельствуют о серьезных различиях в работе мозга людей и собак.
«Люди очень ориентированы на объекты, — говорит Бернс. — В английском языке в 10 раз больше существительных, чем глаголов. Собакам, по-видимому, менее важно, кого или что они видят, они проявляют больше внимания к самому действию».
По мнению Бернса, действие и движение для животных имеют первостепенное значение: они должны быть очень внимательны к тому, что происходит вокруг, чтобы не быть съеденными или успешно охотиться.
Статья опубликована в журнале Journal of Visualized Experiments
