Собаки спонтанно обрабатывают основные числовые величины, используя отдельную часть своего мозга, которая тесно связана с чувствительными к числам нейронными областями у людей, говорится в исследовании, проведенном в Университете Эмори.
Biology Letters опубликовал результаты, которые предполагают, что общий нервный механизм был глубоко законсервирован на протяжении всей эволюции млекопитающих.
«Наша работа не только показывает, что собаки используют ту же часть своего мозга для обработки количества объектов, что и люди, но и показывает, что их не нужно обучать этому», - говорит Грегори Бернс, Эмори. профессор психологии и старший автор исследования.
«Понимание нейронных механизмов - как у людей, так и у разных видов - дает нам представление как о том, как наш мозг развивался с течением времени, так и о том, как он функционирует сейчас», - говорит соавтор Стелла Лоуренко, доцент психологии Эмори.
Такие идеи, добавляет Лоуренко, могут однажды привести к практическим применениям, таким как лечение аномалий мозга и улучшение систем искусственного интеллекта.
Лорен Аулет, кандидат наук в лаборатории Лоуренко, является первым автором исследования.
В исследовании использовалась функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) для сканирования мозга собак, когда они просматривали различное количество точек, мигающих на экране. Результаты показали, что теменно-височная кора собак реагировала на различия в количестве точек. Исследователи сохранили общую площадь точек постоянной, продемонстрировав, что реакцию вызывает количество точек, а не их размер..
Приблизительная система счисления поддерживает возможность быстрой оценки количества объектов в сцене, например, количества приближающихся хищников или количества пищи, доступной для кормления. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что люди в первую очередь используют свою теменную кору для этой способности, которая присутствует даже в младенчестве.
Эта базовая чувствительность к числовой информации, известная как способность к исчислению, не зависит от символического мышления или обучения и, по-видимому, широко распространена в животном мире. Однако большая часть исследований не-людей включала в себя интенсивную подготовку испытуемых.
Предыдущее исследование, например, показало, что определенные нейроны в теменной коре обезьян настроены на числовые значения. Такие исследования не прояснили, является ли числовая система спонтанной у нечеловеческих приматов, поскольку испытуемые прошли множество испытаний и получили вознаграждение за выбор сцен с большим количеством точек при подготовке к экспериментам..
Исследования поведения собак, обученных различению различного количества объектов, также показали, что собаки чувствительны к количеству.
Исследователи Эмори хотели глубже изучить нейронные основы собачьего восприятия чисел с помощью фМРТ.
Бернс является основателем проекта Dog Project, который исследует эволюционные вопросы, связанные с лучшим и самым старым другом человека. Этот проект был первым, в котором собак обучали добровольно входить в сканер фМРТ и оставаться неподвижными во время сканирования без ограничений или седативных средств.
Лоуренко в первую очередь исследует зрительное восприятие, познание и развитие человека.
В текущих экспериментах с фМРТ участвовали одиннадцать собак разных пород. Собаки не проходили предварительную подготовку по численности. После входа в фМРТ они пассивно просматривали массивы точек, которые различались числовым значением. Восемь из 11 собак показали большую активацию теменно-височной коры, когда соотношение между чередующимися массивами точек было более непохожим, чем когда числовые значения были постоянными..
«Мы обратились прямо к источнику, наблюдая за мозгом собак, чтобы получить прямое представление о том, что делают их нейроны, когда собаки видят различное количество точек», - говорит Аулет.«Это позволило нам обойти недостатки предыдущих исследований поведения собак и некоторых других видов».
Люди и собаки разделены 80 миллионами лет эволюции, отмечает Бернс. «Наши результаты представляют собой одно из самых убедительных доказательств того, что число - это общий нейронный механизм, который восходит как минимум к этому времени», - говорит он.
В отличие от собак и других животных, люди могут опираться на базовые математические способности, чтобы выполнять более сложные математические действия, опираясь в первую очередь на префронтальную кору. «Одна из причин, по которой мы способны заниматься исчислением и алгеброй, заключается в том, что у нас есть фундаментальная способность к счету, которую мы разделяем с другими животными», - говорит Аулет. «Мне интересно узнать, как мы развили эти более высокие математические способности и как эти навыки развиваются с течением времени у людей, начиная с элементарного счета в младенчестве».
Дополнительными авторами исследования являются Вероника Чиу и Эшли Причард, аспиранты Эмори по психологии, и Марк Спивак, генеральный директор Комплексной терапии домашних животных. Спивак и Бернс стали соучредителями компании Dog Star Technologies для разработки методов изучения восприятия мира собаками.
Работа была поддержана Национальным институтом здравоохранения, Фондом Джона Мерка и Управлением военно-морских исследований.