Поведение собак при восприятии человеческих лиц оказалось более многогранным, чем предполагалось ранее. Согласно результатам нового научного труда, их нервная система обрабатывает различные проявления отрицательных эмоций по-разному, что позволяет животным проводить дифференциацию.

Исследователи в области поведения животных из Университета Лоранда Этвеша (Венгрия), совместно с сотрудниками Венского университета (Австрия) и Национального автономного университета Мексики, осуществили два экспериментальных исследования на собаках. В процессе этих исследований проводилась функциональная магнитно-резонансная томография для изучения активности мозга животных.

Для минимизации влияния симпатий или антипатии к конкретному человеку на результаты исследования, демонстрировались фотографии незнакомых лиц. Сначала сравнивались изображения выражающих радость и нейтральное состояние, после чего питомцам показывали четыре типа эмоций: удовольствие, печаль, испуг и злость. Данное наблюдение было зафиксировано в научной публикации. вышла в журнале iScience.

В рамках первого этапа эксперимента приняли участие восемь собак возрастом от полутора до четырех с половиной лет – шесть представителей породы бордер-колли, а также лабрадор и золотистый ретривер. Семь из них уже были знакомы с процедурой сканирования мозга в неподвижном положении, напоминающем позу египетского сфинкса, тогда как восьмой собаке потребовалось дополнительное обучение для освоения этой техники. Во время исследования животные не были зафиксированы и имели возможность покинуть томограф.

Каждая серия изображений длилась семь секунд, после чего следовала пауза в 12,25 секунды с отображением однотонного белого фона. Каждый участник прошел пять сеансов магнитно-резонансной томографии, а все исследования проводились на протяжении двух или трех дней. При подборе фотографий особое внимание уделялось тому, чтобы визуальные параметры, такие как насыщенность цвета, яркость и контрастность, были сопоставимы для изображений с выражением радости и нейтральным состоянием.

Выражения положительных эмоций провоцировали более интенсивный сигнал в фМРТ (также известный как BOLD-сигнал, отражающий уровень кислорода в крови). Этот сигнал был зафиксирован в правой височной области головного мозга и охватывал хвостатое ядро. Объем этой зоны составил 25327 кубических миллиметров.

После этого исследователи убедились, что обнаруженная область мозга реагирует именно на ощущение радости, а не просто на изображения людей с выражением эмоций. Для этой цели в эксперименте с участием двенадцати собак – восьми бордер-колли, трех ретриверов и одной помеси – использовали методы машинного обучения. Шесть особей также принимали участие в первой фазе исследования.

Специальная программа анализировала паттерны мозговой активности, выявленные в ходе первого эксперимента, чтобы определить, какое выражение лица наблюдала собака. Благодаря этому удалось с высокой статистической достоверностью различать счастливые выражения от всех трех негативных эмоций. Средний показатель точности составил 69,8% при сопоставлении «счастье — грусть», 60,9% для пары «счастье – гнев» и 63,5% для сравнения «счастье — страх». При попытке различать негативные эмоции между собой данный метод оказался неэффективным: точность составила лишь 54,7% при сопоставлении «грусть — гнев», 50% для «грусть – страх» и 48,4% для «гнев — страх».

Это указывало на то, что область мозга собак, идентифицированная в первом эксперименте, особенно реагировала на счастливые лица, однако была не способна различать три типа негативных эмоций. В связи с этим ученые решили проанализировать активность всего головного мозга, и это дало совершенно иной результат.

Отличия в активности нейронов правой ростральной супрасильвиевой извилины наблюдались при восприятии печальных и испуганных лиц. Дополнительные две зоны – правая средняя эктосильвиева извилина и левая сплениальная извилина – позволяли различать лица, выражающие гнев и страх. Между реакцией на грустные и сердитые выражения существенной разницы обнаружено не было. Все замеченные различия подтверждались при повторной проверке стабильности результатов в ходе нескольких сеансов фМРТ.

Следовательно, активность определенных областей мозга собак демонстрировала различные паттерны в ответ на некоторые негативные эмоции человека, причем страх выделялся как отличный от грусти и гнева. Авторы исследования предполагают, что для собак чувство страха более заметно, вызывает большую реакцию или имеет особое значение с точки зрения поведения.

В научной работе присутствовали определенные ограничения. В эксперименте по машинному обучению было задействовано всего двенадцать собак, поэтому нельзя полностью исключить вероятность переобучения модели, хотя ученые провели тщательную проверку результатов между сеансами и выполнили 100 000 перестановок для статистической оценки.

Вдобавок к этому, значительная часть испытуемых в эксперименте представляла собой особей породы бордер-колли, вследствие чего делать широкие обобщения относительно реакции всех собак на основе полученных данных преждевременно. Помимо этого, участникам демонстрировались неподвижные изображения, тогда как при взаимодействии с людьми собаки обычно получают информацию о чувствах через комплексное восприятие – выражение лица, жесты, интонации и другие невербальные сигналы. Тем не менее, авторы работы обозначили полученные данные в качестве первой визуализации активности мозга, подтверждающей способность собак определять некоторые негативные эмоциональные состояния у человека.