Psie i ludzkie mózgi inaczej przetwarzają twarze

Badacze z Wydziału Etologii Uniwersytetu Eötvös Loránd na Węgrzech odkryli uderzające podobieństwa i różnice w tym, jak psie i ludzkie mózgi przetwarzają wizualne informacje o innych. Badanie zostało opublikowane w The Journal of Neuroscience 5 października 2020 roku.

Twarze są centralnym elementem komunikacji wizualnej u ludzi, którzy posiadają dedykowaną sieć neuronową do przetwarzania twarzy. Chociaż psy również zwracają uwagę na twarze, doskonalą się w kontakcie wzrokowym i w odczytywaniu emocji z twarzy, polegają również na dodatkowych sygnałach cielesnych do komunikacji. Czy mózgi psów są wyspecjalizowane do przetwarzania twarzy, tak jak mózgi ludzkie?

Aby zbadać podobieństwa i różnice w reakcji mózgu psa i człowieka na wizualne informacje o innych, badacze przetestowali dwadzieścia psów i trzydziestu ludzi w tym samym eksperymencie funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI). Psy i ludzie oglądali krótkie filmy przedstawiające psie i ludzkie twarze oraz, dla porównania, psie i ludzkie tyły głów. Badania te są pierwszymi bezpośrednio porównawczymi, nieinwazyjnymi badaniami neuroobrazowania wzrokowego u gatunków naczelnych i nie naczelnych.

Badanie zostało przeprowadzone w wielu miejscach: naukowcy z dwóch bardzo niewielu laboratoriów na świecie, które są w stanie skanować mózgi obudzonych, nieutrwalonych psów (Departament Etologii, Wydział Nauk, Eötvös Loránd University, Budapeszt, Węgry i Instytut Neurobiologii, Narodowy Uniwersytet Autonomiczny Meksyku, Querétaro, Meksyk), aby zebrać dane dotyczące reakcji mózgu od większej liczby psów, niż to miało miejsce w większości dotychczasowych badań fMRI psów.

W odniesieniu do podobieństw, badanie zidentyfikowało obszary mózgu zarówno u psów, jak i u ludzi, które różnie reagowały na filmy w zależności od tego, czy pokazywały osobnika z ich własnego gatunku. „Już wcześniej nasza grupa badawcza wykazała podobną zgodność między psimi i ludzkimi mózgami w zakresie przetwarzania głosu. Teraz widzimy, że wrażliwość gatunkowa jest ważną zasadą organizującą w mózgu ssaków dla przetwarzania bodźców społecznych, zarówno w modalności słuchowej, jak i wzrokowej”, wyjaśnia Attila Andics, starszy autor badania.

W odniesieniu do różnic, badanie nie znalazło obszarów mózgu u psów, które kodują, czy oglądany obraz jest twarzą czy tyłem głowy – podczas gdy u ludzi jest to kluczowe rozróżnienie. „Analiza preferencji wzorców odpowiedzi mózgu potwierdziła, że u psów preferencja specyficzna jest nadrzędna w stosunku do preferencji twarzy, a u ludzi preferencja twarzy jest nadrzędna w stosunku do preferencji specyficznej. Jest to istotna różnica. Pokazuje ona, że mogą istnieć znaczące różnice w specjalizacji korowej dla percepcji twarzy u różnych ssaków. Odkrycia te rzucają również nowe światło na wcześniejsze badania fMRI psów, w których twierdzono, że znaleziono „obszary twarzy”: obecnie uważamy, że silniejsza aktywność na twarze psów w tych badaniach wskazywała na obszary mózgu preferujące psy, a nie twarze, zauważa Nóra Bunford, współtwórca badania i koordynator zbierania danych na Węgrzech.

Badacze zidentyfikowali również regiony mózgu psów i ludzi, które wykazywały podobny wzór aktywności w odpowiedzi na filmy wideo. „Ta tak zwana analiza podobieństwa reprezentacyjnego może bezpośrednio porównywać wzorce aktywności mózgu u różnych gatunków. Co ciekawe, podobieństwa między wzorcami aktywności psów i ludzi były silniejsze dla tego, co nazwaliśmy dopasowaniem funkcjonalnym (porównując aktywność dla psiej twarzy w psim mózgu z aktywnością dla ludzkiej twarzy w ludzkim mózgu), niż dla dopasowania fizycznego (porównując aktywność dla psiej twarzy w psim mózgu z aktywnością dla psiej twarzy w ludzkim mózgu). Pokazuje to, że być może dotarliśmy do wysokopoziomowego kategorialnego przetwarzania informacji społecznych, a nie do niskopoziomowego przetwarzania wizualnego, zarówno u psów, jak i u ludzi”, wyjaśnia Raúl Hernández-Pérez, drugi z pierwszych autorów badania i koordynator zbierania danych w Meksyku.

„Łącznie, podobieństwa we wrażliwości na gatunek i różnice we wrażliwości na twarz sugerują zarówno funkcjonalne analogie, jak i różnice w zasadach organizacji przetwarzania wizualno-społecznego u psów i ludzi. Jest to kolejny dowód na to, że neuroobrazowanie porównawcze z odległymi filogenetycznie gatunkami ssaków może przyśpieszyć nasze zrozumienie tego, jak społeczne funkcje mózgu są zorganizowane i jak ewoluowały”, podsumowuje Andics.

.