Мозг собак заметил несоответствие между словом и предметом

Венгерские ученые выяснили, что когда собаки слышат слово, которое не соответствует предмету, увиденному после, их мозг реагирует на это. В проведенных экспериментах на ЭЭГ в интервале от 206 до 606 миллисекунд после появления предмета отмечался всплеск мозговой активности. Амплитуда этого всплеска отличалась от той, которую исследователи регистрировали, когда собака слышала подходящее предмету слово. В исследовании, которое опубликовано в журнале Current Biology, участвовали 18 домашних собак и их хозяева.

Домашние собаки постоянно слышат человеческую речь и, вероятно, запоминают команды, названия любимых игрушек и бытовых предметов. Хотя далеко не всем животным удается продемонстрировать это знание в поведенческих экспериментах, где предмет надо взять или указать на него. А вот регистрировать активность мозга у собак можно и в пассивной форме, когда животное ничего не делает, а просто следит за происходящим в лаборатории. Тем более, что ранее методы нейровизуализации в такой парадигме успешно применялись для исследования обработки речи у собак.

Ученые во главе с Марианной Борос (Marianna Boros) из Университета имени Этвеша Лоранда провели исследование, в котором участвовали 18 домашних собак и их хозяева. Каждая собака слушала запись голоса хозяина. На записи хозяин произносил одну фразу, которая строилась по схеме: кличка питомца, указательное слово (их было три варианта: «смотри», «где» и «вот») и обозначающее объект слово. Например: «Шарик, смотри / где / вот мячик». Для каждой собаки подготовили 15 таких записей, на них хозяин называл пять знакомых для питомца объектов по три раза, то есть с каждым из указательных слов.

Пока запись звучала, собака видела лицо хозяина через окно, потом хозяин скрывался за темнеющим стеклом, и далее, спустя 1000 миллисекунд — окно снова становилось прозрачным, и хозяин появлялся в нем, но уже с предметом перед лицом. Этот предмет либо соответствовал звучавшему в записи слову, либо не подходил под слово (все пять предметов равное число раз появлялись и в качестве соответствующего, и в качестве несоответствующего). При этом на протяжении всего эксперимента регистрировалась ЭЭГ животного.

Результаты исследования показали, что мозг собак реагировал на несоответствие между словом и предметом. У животных в интервале с 206 по 606 миллисекунду после появления в окне хозяина с предметом отмечался всплеск электрической активности мозга. Амплитуда этого пика менялась в ответ на несоответствующее предмету слово (p = 0,001). При этом подобный эффект никак не зависел от количества слов, которые (по оценкам хозяина) за свою жизнь выучила собака (p=0,289). Также владельцы назвали слова, которые, по их мнению, собаки знают лучше всего. Оказалось, что именно эти слова вызывали наиболее выраженный эффект на ЭЭГ (p = 0,005).

По времени возникновения этот пик соответствует компоненту N400 у человека, который развивается в интервале 250-500 миллисекунд с максимумом значения — на 400 миллисекундах. N400 обычно связан с пониманием языка, обработкой смысла слов и выражений. Амплитуда N400 особенно велика в том случае, когда слово не соответствует контексту, например, если человек услышал «апельсин», а увидел мяч. Такой эффект в компоненте N400 обнаруживается и у совсем маленьких детей, которые еще не умеют разговаривать.

Однако у людей в ответ на смысловое несоответствие N400 обычно принимает еще более отрицательные значения, чем при совпадении по смыслу. У собак же в исследовании Борос и команды, наоборот, амплитуда пика уменьшалась в ситуации, когда предмет не подходил слову. У человека в этом временном интервале так себя ведет субкомпонент P3b с максимумом на 300 миллисекундах, который возникает в ответ на маловероятные события, но не на смысловое несоответствие в словах. К какому из отмечаемых у человека эффектов на ЭЭГ ближе обнаруженный у собак в данном исследовании, однозначно сказать ученые не могут, но считают, что это вполне может стать предметом будущих исследований.

Несмотря на все замечания, авторы все же делают вывод, что их данные отражают смысловую обработку слов у собак. По их мнению, собаки, как минимум, продемонстрировали не просто ситуативные ассоциации между звуками и предметом, но и могли, услышав слово, вспомнить образ предмета, который стоит за этим словом. То есть, по всей видимости, нам не только кажется, что собаки понимают слова, но и их мозг свидетельствует об этом. Хотя это вовсе не означает, что собаки понимают слова так же, как это делают взрослые люди или даже младенцы. Узнавая значение слова, дети понимают, что слова относятся к категориям объектов, а не к отдельным объектам. В этом исследовании этого не было продемонстрировано: каждому слову соответствовал всего один конкретный и хорошо знакомый животному предмет, принесенный из дома.

Обработка речи в мозгу собак не тождественна человеческой и не так высока: например, собаки не чувствительны к замене фонем в словах. Однако ученые периодически обнаруживают как сходства между обработкой речи в человеческом и собачьем мозгу, так и различия: например, мозг собак иначе реагирует на псевдослова, но, как и человеческий, отличает их от настоящих слов.