Удивительное исследование дает уникальное представление о том, как собаки видят мир

Помещение милых собак в аппарат МРТ и наблюдение за их мозгом во время просмотра домашнего видео может показаться интересным времяпрепровождением только ради него самого. В качестве бонуса, это может быть еще и познавательно.

Группа ученых именно так и поступила, используя машинное обучение для расшифровки визуальной обработки, происходящей в мозгу пары собак. Они обнаружили удивительное различие между собачьим и человеческим восприятием: собаки гораздо лучше воспринимают действия, а не то, кто или что их совершает.

Это может стать важной частью головоломки собачьего познания, поскольку позволяет понять, что именно мозг собаки ставит во главу угла, когда речь идет о зрении.

"Хотя наша работа основана только на двух собаках, она дает доказательство того, что эти методы работают на собаках", - говорит нейробиолог Эрин Филлипс, тогда из Университета Эмори, а сейчас в Принстоне.

"Я надеюсь, что эта работа поможет другим исследователям применить эти методы на собаках, а также на других видах животных, чтобы мы могли получить больше данных и более глубокое понимание того, как работает разум различных животных".

Исследование, как отметил Филлипс, проводилось на двух собаках, Дейзи и Бхубо. Команда сняла три 30-минутных видеоролика, используя карданный шар и палку для селфи, специфического для собак содержания. Среди них были собаки, бегающие вокруг, и люди, взаимодействующие с собаками, дающие им лакомства или угощения. Другие виды деятельности включали проезжающие мимо автомобили, людей, общающихся друг с другом, оленя, переходящего дорогу, кошку в доме и собак, гуляющих на поводках.

Дейзи и Бхубо показывали эти фильмы в течение трех 30-минутных сеансов, в общей сложности 90 минут, при этом они расслабленно лежали в аппарате фМРТ. Это замечательное достижение было достигнуто благодаря использованию методов обучения, разработанных психологом Грегори Бернсом, который десять лет назад впервые сумел сделать МРТ полностью бодрствующей, необузданной собаки.

Таким образом, исследователи также смогли просканировать мозг Дейзи и Бхубо, когда они сидели в аппарате, бодрствующие, внимательные и удобные, и смотрели домашние фильмы, снятые специально для них. Звучит довольно мило, на самом деле.

"Им даже не нужны были лакомства", - говорит Филлипс. "Это было забавно, потому что это серьезная наука, и на нее было потрачено много времени и усилий, но все свелось к тому, что эти собаки смотрели видео, на которых другие собаки и люди вели себя довольно глупо".

Видеоданные были сегментированы по временным меткам для определения классификаторов, таких как объекты (например, собаки, люди, транспортные средства или другие животные) или действия (например, обнюхивание, еда или игра). Эта информация, а также данные о мозговой активности двух собак поступали в нейронную сеть под названием Ivis, предназначенную для сопоставления мозговой активности с этими классификаторами.

Два человека также смотрели видеозаписи во время прохождения МРТ; эти данные также были переданы Ivis.

ИИ смог сопоставить данные человеческого мозга с классификаторами с 99-процентной точностью, как для классификаторов объектов, так и для классификаторов действий. С собаками Ivis справился немного хуже. Он вообще не сработал для классификаторов объектов. Однако для действий ИИ сопоставил визуальные образы с мозговой активностью с точностью от 75 до 88 процентов.

"Мы, люди, очень ориентированы на объекты", - говорит Бернс. "В английском языке в 10 раз больше существительных, чем глаголов, потому что у нас особая одержимость называнием объектов. Собаки, по-видимому, менее озабочены тем, кого или что они видят, и более озабочены самим действием".

Собаки, добавил он, имеют существенные различия в восприятии мира по сравнению с людьми. Они различают только оттенки того, что мы воспринимаем как синюю и желтую части спектра, но имеют более высокую плотность зрительных рецепторов, чувствительных к движению.

Это может быть связано с тем, что собаки должны быть более внимательны к угрозам в окружающей среде, чем люди; или это может быть связано с зависимостью от других органов чувств; а возможно, и с тем, и с другим. Люди очень ориентированы на визуальное восприятие, но у собак обоняние является наиболее сильным, и гораздо большая часть их мозга посвящена обработке обонятельной информации.

Сопоставление активности мозга с обонятельными сигналами может быть более сложным экспериментом, но и он может быть познавательным. Как и проведение дальнейших, более детальных исследований зрительного восприятия собак, а в будущем, возможно, и других животных.

"Мы показали, что можем отслеживать активность в мозге собаки во время просмотра видео и, по крайней мере, в ограниченной степени, реконструировать то, на что она смотрит", - говорит Бернс. "Тот факт, что мы способны сделать это, просто поразителен".