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狗如何处理人类语言?科学家揭开其脑中神经机制

2024-11-02 209

家里养狗或喜欢在路上跟狗玩的人,是否常好奇狗是不是真的听得懂人话?它们究竟如何回应自己的名字或特定词语?

有些狗听到主人说“松鼠”时会突然昂首翘尾、焦躁不安,甚至跑到窗口观望,好像在搜寻什么。但这个词的意义对狗来说究竟是什么?“松鼠”这个词在它们耳里是否意味着“注意,有事发生了!”或狗的脑海中,真的想像一只小而毛发浓密的啮齿动物?

埃默里大学(Emory University)科学家在《Frontiers in Neuroscience》期刊一项首开先例的研究,使用脑成像来探讨人类最亲密的动物伴侣──家犬,如何处理物体与词语之间的关联性。

结果表明,狗有基本的神经表达能力,能区分听过的单词与没听过的单词。

“许多狗主人认为他们的狗知道某些词语的意思,但实际上并没有太多科学证据支持这一点。” 埃默里大学心理学系博士候选人、研究第一作者 Ashley Prichard 说,“我们希望直接从狗身上取得数据,而不是从狗主人口中得到片面说词。”

“我们知道,狗能学习遵循口头命令,它们有能力处理人类语言的某些面向。”埃默里大学神经科学家、研究资深作者 Gregory Berns 补充,“然而,过去的研究表明,狗可能需依赖许多其他线索来遵循口头命令,像是眼神手势,甚至是主人的情绪表达。”

埃默里大学研究人员致力于解决大脑机制问题,欲了解狗是如何运用这些机制来区分单词,且什么样的形式才会被狗视为单词?

Berns Dog Project 创始人,该计划致力于研究狗演化相关问题。这是第一个训练让狗自愿进入功能性磁共振成像(functional magnetic resonance,fMRI)扫描仪,并在扫描过程保持不动,不需捆绑或施打镇静剂。

Dog Project 的研究进一步探讨狗对预期奖励的神经反应、辨认犬脑用于处理脸部的特殊区域,并将前额叶功能与抑制性控制建立关联性。

狗的神经回馈系统更倾向视觉和气味

最近的研究内容是,12 只不同品种的狗由主人训练了几个月,每只狗要学会辨别一对物体,一个是柔软质地的物体(如填充娃娃),另一个是不同质地的物体(如橡胶)。

训练内容包括指导狗取回其中一个物体,然后用食物或赞美奖励它们。当狗能连续好几次正确取回主人要求的物体时,这就表示它可以分辨两种物体的差异,该训练便完成了。

一次实验中,受过训练的狗躺进功能性磁共振成像扫描仪,狗主人则站在机器开口处面对狗,按照订定的时间间隔说出狗的玩具名称,再对狗秀出相对应的玩具。

其中一个实验对象 :黄金猎犬与拉布拉多的混血狗 Eddie,主人对它说“Piggy”或“Monkey”,接着举起相对应的玩具;当对照组时,主人对它说出“bobbu”和“bodmick”之类的无意义语,然后举起帽子或玩偶这类新奇物品。

结果显示,相对训练过的单词,狗的大脑听觉区域对没听过的单词更活化。

“我们期望看到狗的神经能区分知道与不知道的单词。”Prichard 说,“令人惊讶的是,狗的研究结果与人类刚好相反,人类的神经对已知单词反应更活跃。”

研究人员推测,狗会对新词更有反应,可能是因为它们察觉到主人希望它们理解在说什么,而它们会努力这么做,“狗想取悦主人,期望因此得到赞美或食物。”Berns 说。

实验中,有一半的狗颞叶皮质(parietotemporal cortex)对新词表现出较大反应,研究人员认为狗的颞叶皮质功能上可能类似人的角回(Angular gyrus)。角回为大脑顶叶的区域,与语言、空间感、记忆提取、专注力以及心智理论有关,能处理词汇差异。

然而,另一半的狗其他大脑区域对新词表现出更多反应,包括左颞叶皮层(left temporal cortex)、杏仁核(amygdala)、尾状核(caudate nucleus)和丘脑(thalamus)。

这些差异可能是研究局限性导致,像是不同狗的品种和大小,可能造成它们的认知能力差异。研究人员坦承,绘制犬脑认知过程的主要挑战,来自犬脑会因不同品种而有不同的形状和大小。

不同狗可能有不同的学习/理解人类语言能力, 但它们似乎对学过的单词会有神经表征,不仅是巴夫洛夫制约(Pavlovian response,也称古典制约)的低程度反应。

这个结论并不代表口头语言是主人与狗交流的最有效方式,事实上研究表明,狗的神经回馈系统更倾向视觉和气味,而非口语。

“当人们想训练狗时,经常使用口语命令,因为这是人类偏好的方式。”Prichard 说,“然而,从狗的立场来看,视觉命令或许更有效帮助狗快速学习。”

下次训练爱犬时,不妨试看看使用视觉刺激引导它遵守命令吧!

  • Scientists chase mystery of how dogs process words

(首图为 Eddie,来源:埃默里大学)

2019-03-11 07:31:00

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