La resonancia magnética instantánea revela cómo los cerebros caninos procesan palabras novedosas

La neuroimagen muestra que los perros procesan de manera diferente los pseudopuertas y las palabras entrenadas.

“Queríamos obtener datos de los propios perros, no solo los informes de los propietarios”.

El Dr. Gregory Berns, de la Universidad de Emory, y sus colegas han estado estudiando varios aspectos del comportamiento de los perros utilizando análisis de RMN de vigilia durante varios años. El Dr. Berns fundó The Dog Project y fue el primero en entrenar perros para ingresar voluntariamente en un escáner funcional de resonancia magnética (fMRI) y permanecer quieto durante el escaneo sin restringirlos ni sedarlos. Más de 880 perros han sido entrenados hasta la fecha.

He publicado una serie de ensayos sobre su innovador trabajo (vea, por ejemplo, “Cómo ven los perros el mundo: los escáneres cerebrales nos dicen lo que ven”, “Los celos en los perros: las imágenes del cerebro demuestran que son similares a nosotros” y “Los perros también son personas: nos aman y nos extrañan las imágenes de FMRI”), así como una entrevista con el Dr. Berns sobre su libro titulado ” Qué es ser un perro: y otras aventuras en la neurociencia animal” . En esta entrevista, señala: “El tema principal es que vemos sorprendentes similitudes en cómo funcionan los cerebros de los animales. Esto significa que todos los animales, ya sean perros o humanos, tienen muchos procesos neuronales en común. Entonces, cuando vemos la misma parte del cerebro de un perro activo que un humano en condiciones similares, la implicación es que el perro está experimentando algo muy similar a nosotros. Al igual que los humanos, vemos una tremenda variación en estas respuestas de un perro a otro. Esto significa que los perros, como los humanos, son individuos. Nos estamos moviendo rápidamente más allá de la cuestión de ‘cómo es ser un perro’ a ‘cómo es ser ese perro’ ”. En Canine Confidential: Por qué los perros hacen lo que hacen He subrayado que no hay ningún ser como nosotros. Puede llamarse de manera confiable “el perro” debido a la enorme variabilidad entre estos asombrosos animales, incluso justo después del nacimiento. Claro, hay algunas tendencias generales, pero lo que siempre llama mi atención es la enorme cantidad de variabilidad dentro de la especie entre los perros, incluidos los compañeros de camada, los hermanos y otros miembros de la misma raza o mezcla.

El trabajo seminal de Berns y su colega continúa y han publicado recientemente un ensayo en Frontiers of Neuroscience llamado “Awake fMRI Revela las Regiones Cerebrales para la Detección de Nuevas Palabras en Perros” que está disponible en línea de forma gratuita. Se puede encontrar un resumen preciso de esta investigación en un artículo titulado “Los científicos persiguen el misterio de cómo los perros procesan las palabras”. El fundamento de este estudio es el siguiente: “Muchos dueños de perros piensan que sus perros saben lo que significan algunas palabras, pero realmente no hay mucha evidencia científica que respalde eso ”, dice Ashley Prichard, Ph.D. Candidato en el Departamento de Psicología de Emory y primer autor del estudio. “Queríamos obtener información de los perros, no solo los informes del propietario”. El Dr. Berns señala: “Sabemos que los perros tienen la capacidad de procesar al menos algunos aspectos del lenguaje humano, ya que pueden aprender a seguir órdenes verbales … Anterior Sin embargo, la investigación sugiere que los perros pueden confiar en muchas otras indicaciones para seguir un comando verbal, como la mirada, los gestos e incluso las expresiones emocionales de sus dueños “.

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Perros individuales y sus objetos entrenados.

Fuente: Cortesía de Gregory Berns.

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Para llevar a cabo su investigación sobre la forma en que los cerebros de los perros procesan las palabras, 12 perros de diferentes razas ofrecidas voluntariamente por su humano fueron entrenados para recuperar dos objetos, uno suave y otro de diferente textura, por su nombre. Durante el entrenamiento, a los dueños se les preguntó si su perro mostraba una preferencia por un objeto sobre el otro. La mayoría prefirió el objeto más blando y esto se etiquetó como word1 y object1. Zola no completó el proyecto porque no pudo completar la exploración de MRI. Los detalles sobre los métodos que se utilizaron se pueden encontrar en el ensayo de investigación.

Eddie, uno de los perros que participaron en el estudio, posa en el escáner fMRI con dos de los juguetes utilizados en los experimentos.

Fuente: Cortesía de Gregory Berns.

Después del entrenamiento, los cerebros de los perros se escanearon en la máquina de MRI, ya que fueron expuestos a dos palabras entrenadas y los objetos correspondientes. (La leyenda completa de la foto de Eddie dice: “Eddie, uno de los perros que participaron en el estudio, posa en el escáner fMRI con dos de los juguetes utilizados en los experimentos, ‘Monkey’ y ‘Piggy'”.) Pseudowords Se utilizaron como control y fueron seguidos por la presentación de nuevos objetos. Incluían “una varita de burbujas, una muñeca Barbie, una oruga de peluche, un silbato de tren de madera, un dispensador de chicles de plástico, un sombrero amarillo, un cojín de asiento de sandía, un lanzador de bolas Nerf, etc.”

Mapa de grupo de cerebro completo que muestra la activación sin umbral de todas las palabras frente a todos los objetos.

Fuente: Cortesía de Gregory Berns.

Los investigadores descubrieron que los perros escucharon claramente las palabras y vieron los objetos cuando estaban en el escáner de resonancia magnética. Escriben, “la activación positiva se localizó en la corteza auditiva para las palabras y la activación negativa para los objetos de presentación en la corteza parietal (Figura 4; imagen a la izquierda), confirmando que los perros escucharon las palabras y vieron los objetos”. En los análisis, también descubrieron “El análisis de todo el cerebro de los contrastes de interés reveló una activación significativa solo dentro de la corteza parietotemporal derecha para el contraste [pseudowords – palabras entrenadas]” y “Análisis de todo el cerebro de los contrastes de [word1 – word2] y [novela – inesperado] no fue significativo, ya que ningún clúster sobrevivió a los umbrales en el significado de voxel mencionado anteriormente “.

Además, utilizaron el análisis de patrones multivoxel (MVPA) para explorar posibles regiones cerebrales que pueden codificar diferentes representaciones de las palabras. Escriben: “El mapa de searchlight de word1 vs. word2, que identificó las regiones involucradas en la discriminación de las palabras entrenadas, mostró cuatro grupos de voxels informativos (Figura 6): tálamo posterior / tronco cerebral; amígdala; unión temporoparietal izquierda (TPJ); y núcleo caudado dorsal izquierdo. Siete perros compartieron voxels informativos en o cerca del córtex temporal izquierdo que superaron el umbral de precisión de 0.63 (Figura 7). “También aprendieron que siete perros” mostraban grupos en los lóbulos temporal y parietal izquierdo, lo que sugiere cierta heterogeneidad en la ubicación subyacente a la discriminación de palabras “Cuando compararon sus datos con lo que se conoce por humanos, escriben” La manera en que los perros aprenden las palabras es diferente a la de los humanos … Aunque los humanos generalizan el significado de las palabras a una variedad de contextos, puede que este no sea el caso. para perros “.

¿Qué orejas de perros le dicen al cerebro de los perros: qué significan las palabras para ellos?

“… el procesamiento de palabras humanas por parte de los perros utiliza procesos básicos como la detección de novedades, y para algunos perros, también puede incluir representaciones auditivas y hedónicas”.

Los resultados de este estudio seminal se pueden resumir de la siguiente manera. Cito algunos del trabajo de investigación original para asegurarse de que las cosas salgan bien. Los investigadores escriben: “Al usar Awake-fMRI en perros, encontramos evidencia neuronal para la detección de la novedad auditiva en el dominio del habla humana. El sello distintivo de este hallazgo fue una mayor activación en la corteza parietotemporal a nuevos pseudopuertas en relación con palabras entrenadas . Por lo tanto, incluso en ausencia de una respuesta de comportamiento, demostramos que los perros procesan el habla humana, al menos hasta el punto de diferenciar las palabras que han escuchado antes de las que no lo han hecho. El mecanismo de tal detección de novedad puede estar enraizado en la presentación relativamente menos frecuente de los pseudopuertas (detección de bichos extraños) o en la falta de significado asociado con ellos (procesamiento léxico). ”(Mi énfasis)

Los autores también preguntan: “¿Qué significan las palabras para los perros?”. Su respuesta: “Aunque nuestros hallazgos sugieren un papel prominente para la novedad en el procesamiento de las palabras humanas por parte de los perros, esto deja la pregunta de qué representan las palabras. Una posibilidad es que las palabras no tuvieran otra representación más que el valor hedónico relativo de los objetos “. Su conclusión final dice:” Estos resultados resaltan los mecanismos potenciales mediante los cuales los perros procesan las palabras. La novedad de las palabras parece jugar un papel importante. La fuerte respuesta de la región parietotemporal a los pseudocordados sugiere que los perros tienen cierta capacidad básica para diferenciar palabras con asociaciones de aquellas que no lo hacen. Los estudios futuros pueden revelar si estas representaciones permanecen en el dominio auditivo o si tales representaciones son invariantes a la modalidad “. Al comparar sus resultados con los humanos, la investigadora Ashley Prichard señala que” las personas típicamente muestran una activación neuronal mayor para palabras conocidas que para palabras nuevas “.

Entonces, ¿qué significa todo esto?

Claramente, los cerebros de los perros detectan diferentes palabras, y la novedad es una variable importante en cómo y dónde se hace esto. Cuando los resultados se consideran como un todo, el Dr. Berns dice que el presente estudio muestra que los perros “parecen tener una representación neuronal para el significado de las palabras que se les enseñó, más allá de una respuesta pavloviana de bajo nivel”. Los investigadores también tienen cuidado para observar que los resultados pueden haber sido influenciados por las razas y las mezclas de los perros que estudiaron, sus diferentes tamaños y las variaciones en las capacidades cognitivas individuales. También enfatizan que sus conclusiones no significan que “las palabras habladas son la forma más efectiva para que un dueño se comunique con un perro. De hecho, otra investigación también dirigida por Prichard y Berns y recientemente publicada en Informes científicos, mostró que el sistema de recompensa neuronal de los perros está más en sintonía con las señales visuales y olfativas que con las verbales “. En este sentido, Ashley Prichard señala,” Sin embargo, desde la perspectiva del perro, un comando visual podría ser más efectivo, ayudando al perro a aprender el truco más rápido “.

Realmente disfruté leyendo sobre esta investigación y aprendiendo sobre cómo los cerebros de los perros procesan diferentes palabras. Es una investigación claramente relevante desde el punto de vista ecológico, ya que realmente aprovecha una forma muy común, quizás la más común, en la que los humanos y los perros se comunican entre sí. Investigaciones como esta también demuestran que la ciencia canina no es una “ciencia blanda”, y que los estudios neurobiológicos y etológicos detallados son cruciales para aprender más sobre cómo los perros interactúan y sienten su mundo.

Estén atentos para más información sobre las fascinantes vidas cognitivas y emocionales de los perros. Todavía hay mucho que aprender.