Функциональная магнитно-резонансная томография раскрывает механизм распознавания собаками негативных эмоций человека

11 августа, этологи из Университета Лоранда (Венгрия) совместно с исследователями Венского университета (Австрия) и Национального автономного университета Мексики с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) изучили, как мозг собак обрабатывает эмоции на человеческих лицах. Соответствующая статья опубликована в журнале iScience.

Исследовательская группа разработала два эксперимента. Чтобы избежать влияния эмоциональной реакции собак на знакомых людей на результаты, в экспериментах использовались фотографии лиц незнакомых людей. В первом эксперименте участвовали 8 собак в возрасте от 18 до 53 месяцев, включая 6 бордер-колли, 1 лабрадора и 1 золотистого ретривера. Собаки сохраняли неподвижное положение в сканере и могли покинуть устройство в любой момент. В ходе эксперимента сначала сравнивались изображения лиц со счастливым и нейтральным выражением; каждая фотография предъявлялась в течение 7 секунд, после чего следовал интервал с белым экраном продолжительностью 12,25 секунды; каждая собака прошла 5 сеансов фМРТ.

Результаты показали, что при просмотре счастливых выражений у собак наблюдался более выраженный сигнал, зависящий от уровня оксигенации крови (BOLD-сигнал), в обширной области правой височной коры, распространяющийся на хвостатое ядро; объём соответствующего кластера сигнала составил 25 327 кубических миллиметров. Затем исследователи дополнительно проверили, реагирует ли эта область только на счастливые выражения или на все эмоциональные лица.

Во втором эксперименте участвовали 12 собак, 6 из которых принимали участие в первом этапе. Исследователи использовали методы машинного обучения для анализа паттернов активности в области мозга, определённой в первом эксперименте, и поручили классификатору определять тип выражения лица, которое видела собака. Результаты показали, что данная область мозга может на статистически значимом уровне различать счастливые выражения и три типа негативных выражений: средняя точность классификации счастливых и грустных выражений составила 69,8%, счастливых и злых — 60,9%, счастливых и испуганных — 63,5%. Однако при сравнении между тремя негативными выражениями — грустным, злым и испуганным — точность классификации не превышала случайный уровень.

Для дальнейшего поиска различий исследователи провели анализ всего мозга. В результате было обнаружено, что паттерны активности в правой переднелатеральной извилине позволяют различать грустные и испуганные выражения; правая среднелатеральная извилина и левая валиковая извилина позволяют различать злые и испуганные выражения. Для грустных и злых выражений статистически значимых различий выявлено не было. Исследователи полагают, что различные области мозга собак по-разному реагируют на некоторые негативные эмоции человека, при этом выражение страха может обладать более сильным активирующим эффектом или специфическим поведенческим значением для собак.

Авторы исследования отмечают, что это первая работа, предоставляющая нейровизуализационные доказательства того, что мозг собак способен воспринимать некоторые негативные эмоции человека. Однако исследование имеет ограничения: в эксперименте с машинным обучением участвовали всего 12 собак, что является небольшой выборкой; большинство подопытных собак были бордер-колли, поэтому результаты не могут быть полностью распространены на всех собак; кроме того, в эксперименте использовались статичные фотографии, тогда как в реальной жизни собаки обычно понимают эмоции человека, комбинируя множество сигналов, таких как выражение лица, движения и звуки.