Awake fMRI révèle comment les cerveaux canins traitent de nouveaux mots

La neuroimagerie montre que les chiens traitent différemment les pseudo-mots et les mots dressés.

“Nous voulions obtenir des données des chiens eux-mêmes – pas seulement des rapports de propriétaires.”

Le Dr Gregory Berns de l’Université Emory et ses collègues étudient divers aspects du comportement du chien à l’aide d’analyses awake-fMRI depuis plusieurs années. Le Dr. Berns a fondé The Dog Project a été le premier à entraîner les chiens à entrer volontairement dans un scanner d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et à rester immobiles pendant le balayage, sans les restreindre ni les laisser sédatifs. Plus de 880 chiens ont été formés à ce jour.

J’ai posté un certain nombre d’essais sur leur travail révolutionnaire (voir par exemple, «Comment les chiens voient-ils le monde: les analyses du cerveau nous disent-ils ce qu’ils voient», «La jalousie chez les chiens: des images du cerveau montrent qu’ils sont semblables à nous» et «Les chiens sont aussi des gens: ils nous aiment et nous manquent», ainsi qu’une interview avec le Dr. Berns à propos de son livre intitulé Ce qu’il est comme d’être un chien: et d’autres aventures dans la neuroscience animale . Dans cette interview, il note: «Le thème principal est que nous voyons des similitudes surprenantes dans le fonctionnement du cerveau des animaux. Cela signifie que tous les animaux – chiens ou humains – ont de nombreux processus neuronaux en commun. Ainsi, lorsque nous voyons la même partie du cerveau d’un chien active que celle d’un humain dans des conditions similaires, l’implication est que le chien vit quelque chose de très similaire à nous. Tout comme les humains, nous observons des variations considérables dans les réactions d’un chien à l’autre. Cela signifie que les chiens, comme les humains, sont des individus. Nous allons rapidement au-delà de la question de savoir ce que c’est que d’être un chien pour parler de ce que c’est que d’être ce chien. “Dans Canine Confidential: Pourquoi les chiens font-ils ce qu’ils font? J’ai souligné qu’il n’y a pas d’être qui nous sommes peut appeler de manière fiable «le chien» en raison de la variabilité énorme parmi ces animaux étonnants, même juste après la naissance. Il existe certes des tendances générales, mais ce qui me frappe toujours, c’est l’énorme quantité de variabilité intra-espèce entre les chiens, y compris les compagnons de litière, les frères et sœurs et d’autres membres de la même race ou du même mélange.

Les travaux phares de Berns et de son collègue se poursuivent et ils ont récemment publié un essai dans Frontiers of Neuroscience intitulé «Awake fMRI révèle les régions cérébrales pour la détection de nouveaux mots chez les chiens», qui est disponible en ligne gratuitement. Vous trouverez un résumé précis de cette recherche dans un article intitulé “Les scientifiques chassent le mystère de la façon dont les chiens traitent les mots”. La raison d’être de cette étude est la suivante: “De nombreux propriétaires pensent que leurs chiens savent ce que certains mots veulent dire, mais Il n’ya pas beaucoup de preuves scientifiques à l’appui de cela », déclare Ashley Prichard, Ph.D. candidat au département de psychologie d’Emory et premier auteur de l’étude. «Nous voulions obtenir des données des chiens eux-mêmes, pas seulement des rapports de propriétaires.» Le Dr Berns a déclaré: «Nous savons que les chiens ont la capacité de traiter au moins certains aspects du langage humain puisqu’ils peuvent apprendre à suivre des ordres verbaux… Précédent Les recherches suggèrent cependant que les chiens peuvent utiliser de nombreux autres indices pour suivre une commande verbale, tels que le regard, les gestes et même les expressions émotionnelles de leurs propriétaires. ”

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Les chiens individuels et leurs objets dressés.

Source: Gracieuseté de Gregory Berns

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Afin de mener leurs recherches sur la façon dont le cerveau des chiens traite les mots, 12 chiens de races différentes, volontaires par leur humain, ont été formés pour récupérer deux objets, l’un doux et l’autre de texture différente, par leur nom. Au cours de la formation, on a demandé aux propriétaires si leur chien préférait un objet à un autre. La majorité a préféré les objets plus mous, étiquetés comme mot1 et objet1. Zola n’a pas terminé le projet car elle n’a pas pu terminer l’IRM. Des détails sur les méthodes utilisées ont été trouvés dans l’essai de recherche.

Eddie, l’un des chiens ayant participé à l’étude, pose dans le scanner IRMf avec deux des jouets utilisés dans les expériences.

Source: Gracieuseté de Gregory Berns

Après la formation, les cerveaux des chiens ont ensuite été scannés dans l’IRM car ils ont été exposés à deux mots entraînés et aux objets correspondants. (La légende complète de la photo d’Eddie se lit comme suit: “Eddie, l’un des chiens ayant participé à l’étude, pose dans le scanner IRMf avec deux des jouets utilisés dans les expériences,” Monkey “et” Piggy. “”) Pseudowords ont été utilisés comme contrôle et ont été suivis par la présentation de nouveaux objets. Ils comprenaient “une baguette à bulles, une poupée Barbie, une chenille en peluche, un sifflet de train en bois, un distributeur de gommes en plastique, un chapeau jaune, un coussin de siège de pastèque, un lanceur de balles Nerf, etc.”

Carte de groupe de cerveau complet montrant une activation sans seuil pour tous les mots par rapport à tous les objets.

Source: Gracieuseté de Gregory Berns

Les chercheurs ont découvert que les chiens avaient clairement entendu les mots et vu les objets dans l’IRM. Ils écrivent: «L’activation positive était localisée dans le cortex auditif pour les mots et l’activation négative dans les objets de présentation dans le cortex pariétal (Figure 4; image à gauche), confirmant que les chiens avaient entendu les mots et vu les objets.” analyses, ils ont également découvert que «L’analyse des contrastes d’intérêt dans le cerveau entier ne révélait une activation significative que dans le cortex pariétotemporal droit pour le contraste [pseudowords – mots formés]» et – inattendus] n’étaient pas significatifs, aucun cluster n’ayant survécu au seuillage du voxel mentionné ci-dessus. ”

En outre, ils ont utilisé une analyse de modèle multivoxèle de projecteur (MVPA) pour explorer les régions cérébrales potentielles susceptibles de coder différentes représentations des mots. Ils écrivent: «La carte de recherche de mot1 contre mot2, qui identifiait les régions impliquées dans la discrimination des mots formés, montrait quatre groupes de voxels informatifs (Figure 6): thalamus postérieur / tronc cérébral; l’amygdale; jonction temporopariétale gauche (TPJ); et le noyau caudé dorsal gauche. Sept chiens ont partagé des voxels informatifs dans ou à proximité du cortex temporal gauche ayant dépassé le seuil de précision de 0,63 (Figure 7). »Ils ont également appris que sept chiens« affichaient des amas dans les lobes temporaux et pariétaux gauches, suggérant une certaine hétérogénéité dans l’emplacement sous-jacent de la discrimination mot . ”Quand ils ont comparé leurs données à celles connues de l’homme, ils ont écrit:“ La manière dont les chiens apprennent les mots est différente de celle des humains… Bien que les humains généralisent facilement le sens des mots dans divers contextes, ce n’est peut-être pas le cas. pour les chiens. ”

Quelles oreilles les chiens disent aux cerveaux des chiens: Que signifient les mots pour eux?

«… Le traitement des mots humains par les chiens utilise des processus de base tels que la détection de nouveauté. Pour certains chiens, il peut également inclure des représentations auditives et hédoniques.»

Les résultats de cette étude séminale peuvent être résumés comme suit. Je cite des extraits du document de recherche original pour être sûr de bien faire les choses. Les chercheurs ont écrit: «À l’aide de l’éveil-IRM chez les chiens, nous avons trouvé des preuves neuronales de la détection de nouveauté auditive dans le domaine de la parole humaine. La caractéristique de cette découverte était une plus grande activation dans le cortex pariétotemporal de nouveaux pseudo-mots par rapport aux mots entraînés . Ainsi, même en l’absence de réponse comportementale, nous démontrons que les chiens traitent la parole humaine au moins dans la mesure où ils différencient les mots qu’ils ont entendus de ceux qu’ils n’ont pas entendus auparavant. Le mécanisme de cette détection de nouveauté peut être enraciné dans la présentation relativement moins fréquente des pseudowords (détection d’oddball) ou dans le manque de sens qui leur est associé (traitement lexical). ”(Je souligne)

Les auteurs demandent également: «Que signifient les mots pour les chiens?». Leur réponse: «Même si nos résultats suggèrent que la nouveauté joue un rôle de premier plan dans le traitement des mots humains par les chiens, il reste à déterminer ce que ces mots représentent. Une possibilité est que les mots n’ont pas d’autre représentation que la valeur hédonique relative des objets. »Leur conclusion finale est la suivante:« Ces résultats mettent en évidence les mécanismes potentiels par lesquels les chiens transforment les mots. La nouveauté Word semble jouer un rôle important. La forte réponse de la région pariétotemporale aux pseudo-mots suggère que les chiens ont certaines capacités de base pour différencier les mots avec des associations de ceux qui n’en ont pas. Des études futures pourraient révéler si ces représentations restent dans le domaine auditif ou si elles ne sont pas invariantes par rapport à la modalité. “Lorsqu’elles comparent leurs résultats à ceux de l’homme, la chercheuse Ashley Prichard note que” les gens montrent généralement une plus grande activation neuronale pour les mots connus que pour les mots nouveaux. ”

Alors que veut dire tout cela?

Il est clair que le cerveau des chiens détecte des mots différents, la nouveauté étant une variable importante dans la manière et le lieu où cela est fait. Selon le Dr Berns, lorsque les résultats sont considérés dans leur ensemble, la présente étude montre que les chiens «semblent avoir une représentation neuronale pour la signification des mots qu’ils ont appris, au-delà d’une simple réponse pavlovienne». Les chercheurs sont également prudents. Il est à noter que les résultats peuvent avoir été influencés par les races et les mélanges des chiens qu’ils ont étudiés, leurs différentes tailles et les variations des capacités cognitives individuelles. Ils soulignent également que leurs conclusions ne signifient pas que «les mots parlés sont le moyen le plus efficace pour un propriétaire de communiquer avec un chien. En fait, d’autres recherches également conduites par Prichard et Berns et récemment publiées dans Scientific Reports ont montré que le système de récompense neurale des chiens est plus sensible aux signaux visuels et odorants qu’aux signaux verbaux. “Dans le même ordre d’idées, Ashley Prichard note:” Du point de vue du chien, cependant, une commande visuelle pourrait être plus efficace, aidant le chien à apprendre le tour plus rapidement. ”

J’ai vraiment aimé lire sur cette recherche et apprendre comment le cerveau des chiens traite différents mots. Il s’agit clairement d’une recherche écologiquement pertinente dans la mesure où elle exploite véritablement un moyen très commun, peut-être le plus commun, dans lequel les humains et les chiens communiquent entre eux. Des recherches telles que celle-ci démontrent également que la science canine n’est pas une «science douce» et que des études neurobiologiques et éthologiques détaillées sont essentielles pour en apprendre davantage sur la façon dont les chiens interagissent et perçoivent leur monde.

Restez à l’écoute pour en savoir plus sur la fascinante vie cognitive et émotionnelle des chiens. Il y a encore beaucoup à apprendre.