МРТ показала, как мозг собак различает негативные эмоции человека

Научная группа провела два эксперимента с участием собак, которые предварительно были обучены спокойно находиться в томографе. В первом эксперименте восемь собак (шесть бордер-колли, лабрадор и золотистый ретривер) смотрели на фотографии незнакомых людей. Чтобы исключить влияние личной привязанности, все лица были чужими для животных. Изображения подбирались так, чтобы низкоуровневые визуальные характеристики — яркость, контраст, насыщенность — не отличались между счастливыми и нейтральными выражениями.

Во время просмотра ученые регистрировали активность мозга с помощью фМРТ. Оказалось, что счастливые лица вызывали более выраженный BOLD-сигнал (показатель кровотока и оксигенации) в крупном участке правой височной коры, который распространялся до хвостатого ядра. Объем этого кластера составил 25 327 кубических миллиметров.

Машинное обучение и новые данные

Чтобы проверить, реагирует ли найденная область именно на счастье или на любые эмоциональные выражения, исследователи провели второй эксперимент с 12 собаками (восемь бордер-колли, три ретривера и один метис), шесть из которых участвовали в первом этапе. С помощью машинного обучения классификатор анализировал паттерны активности в выявленной области и должен был определить, какое выражение лица видела собака. Он статистически значимо отличал счастливые лица от грустных (точность 69,8%), от гневных (60,9%) и от испуганных (63,5%). Однако различить три отрицательных выражения между собой классификатор не смог — точность была на уровне случайности (54,7% для пары «грусть — гнев», 50% для «грусть — страх» и 48,4% для «гнев — страх»).

Тогда ученые перешли к анализу активности всего мозга. Этот подход дал новые результаты: паттерны в правой ростральной супрасильвиевой извилине различались для грустных и испуганных лиц, а правая средняя эктосильвиева извилина и левая сплениальная извилина различали гневные и испуганные лица. Статистически значимого различия между грустными и гневными лицами не обнаружили. Все различия сохранялись при проверке устойчивости между отдельными запусками фМРТ.

Почему страх особенно важен

Авторы предположили, что страх для собак более заметен, вызывает более сильное возбуждение или имеет особое поведенческое значение. Это может быть связано с тем, что страх сигнализирует о потенциальной угрозе, что критично для выживания.

Исследование имеет ограничения. В нем участвовало всего 12 собак, большинство из которых были бордер-колли, поэтому результаты пока нельзя уверенно распространять на всех собак. Также животным показывали только статичные фотографии, тогда как в реальной жизни они воспринимают эмоции по лицу, движениям тела, голосу и другим сигналам. Тем не менее ученые называют свою работу первым нейровизуализационным свидетельством того, что мозг собак способен различать некоторые отрицательные эмоции человека.