埃默里大学的一项研究发现,狗利用其大脑的与人类对数字反应神经区域密切相关的不同部分,自发地处理基本的数值。

《生物学快报》发表了这些结果,这表明在哺乳动物的进化过程中,一个共同的神经机制已经得到了深深的保护。

“我们的工作不仅表明狗像人类一样使用大脑的相似部分来处理许多物体,这表明它们不需要受过训练就能做到”,埃默里大学心理学教授格雷戈里·伯恩斯(Gregory Berns)说。研究的高级作者。

埃默里心理学副教授斯特拉·洛伦科(Stella Lourenco)表示:“对人类和跨物种的神经机制的了解,使我们能够洞悉大脑如何随着时间演变以及它们现在如何运作。”

Lourenco补充说,这种见识可能有一天会导致诸如治疗脑部异常和改善人工智能系统之类的实际应用。

Lourenco实验室的博士候选人Lauren Aulet是该研究的第一作者。

这项研究使用功能磁共振成像(fMRI)扫描了狗的大脑,因为它们观察了屏幕上闪烁的不同数量的点。结果表明,狗的顶颞皮对点数的差异有反应。研究人员将点的总面积保持恒定,表明产生响应的是点的数量而不是大小。

近似数量系统支持快速估计场景中对象数量的能力,例如接近的捕食者数量或可觅食的食物数量。证据表明,人类主要利用其顶叶皮质来获得这种能力,这种能力甚至在婴儿期就存在。

对数字信息的这种基本敏感性(称为数字能力)不依赖于象征性的思想或训练,并且似乎在整个动物界中都很普遍。但是,许多非人类的研究涉及对受试者的强化训练。

例如,以前的研究发现,猴子顶叶皮层中的特定神经元被调至数值。此类研究尚未阐明在非人类灵长类动物中,数字是否是一种自发系统,因为受试者进行了许多试验,并因选择准备更多点的场景而获得奖励。

在区分不同数量物体的训练中对狗进行的行为研究也表明,狗对数字不敏感。

埃默里(Emory)研究人员希望通过fMRI进一步探究犬类数字感知的神经基础。

伯恩斯(Berns)是“狗计划”(Dog Project)的创始人,该计划正在研究围绕人类最好和最老的朋友的进化问题。该项目是第一个训练犬只自愿进入fMRI扫描仪并在扫描过程中保持不动,没有约束或镇静作用的项目。

Lourenco主要研究人类的视觉感知,认知和发展。

当前的功能磁共振成像实验涉及11个不同品种的狗。这些狗没有接受预先的数字训练。进入功能磁共振成像后,他们被动地观察了数值变化的点阵列。当交替点阵列之间的比率比数值恒定时,11条狗中的8条在顶颞皮层中显示出更大的激活。

奥莱特说:“我们直接去观察源头,观察狗的大脑,以直接了解当狗观察到不同数量的点时它们的神经元在做什么。” “这使我们能够绕开先前对狗和其他物种的行为研究的弱点。”

伯恩斯指出,人类和狗之间有八千万年的进化历史。他说:“我们的结果提供了一些最有力的证据,表明数字是一种共享的神经机制,这种机制至少可以追溯到很久以前。”

与狗和其他动物不同,人类能够以基本的数字为基础来进行更复杂的数学运算,主要是利用额叶前额叶皮层。奥莱特说:“我们之所以能够进行微积分和代数运算,部分原因是因为我们具有与其他动物共有的基本数字计算能力。” “我有兴趣了解我们如何发展这种更高的数学能力以及这些技能如何随着时间的推移在个人中发展,从婴儿期的基本数字开始。”

该研究的其他作者包括Emory心理学研究生Veronica Chiu和Ashley Prichard,以及综合宠物疗法首席执行官Mark Spivak。Spivak和Berns共同创立了Dog Star Technologies,以开发研究狗如何感知世界的技术。

这项工作得到了美国国立卫生研究院,约翰·默克基金会和海军研究办公室的支持。