狗如何處理人類語言?科學家揭開其腦中神經機制

作者 | 發布日期 2018 年 10 月 29 日 7:30 | 分類 生物科技 follow us in feedly

家裡養狗或喜歡在路上跟狗玩的人,是否常好奇狗是不是真的聽得懂人話?牠們究竟如何回應自己的名字或特定詞語?



有些狗聽到主人說「松鼠」時會突然昂首翹尾、焦躁不安,甚至跑到窗口觀望,好像在搜尋什麼。但這個詞的意義對狗來說究竟是什麼?「松鼠」這個詞在牠們耳裡是否意味著「注意,有事發生了!」或狗的腦海中,真的想像一隻小而毛髮濃密的囓齒動物?

埃默里大學(Emory University)科學家在《Frontiers in Neuroscience》期刊一項首開先例的研究,使用腦成像來探討人類最親密的動物伴侶──家犬,如何處理物體與詞語之間的關聯性。

結果表明,狗有基本的神經表達能力,能區分聽過的單詞與沒聽過的單詞。

「許多狗主人認為他們的狗知道某些詞語的意思,但實際上並沒有太多科學證據支持這一點。」 埃默里大學心理學系博士候選人、研究第一作者 Ashley Prichard 說,「我們希望直接從狗身上取得數據,而不是從狗主人口中得到片面說詞。」

「我們知道,狗能學習遵循口頭命令,牠們有能力處理人類語言的某些面向。」埃默里大學神經科學家、研究資深作者 Gregory Berns 補充,「然而,過去的研究表明,狗可能需依賴許多其他線索來遵循口頭命令,像是眼神手勢,甚至是主人的情緒表達。」

埃默里大學研究人員致力於解決大腦機制問題,欲了解狗是如何運用這些機制來區分單詞,且什麼樣的形式才會被狗視為單詞?

Berns Dog Project 創始人,該計畫致力於研究狗演化相關問題。這是第一個訓練讓狗自願進入功能性磁共振成像functional magnetic resonance,fMRI)掃描儀,並在掃描過程保持不動,不需綑綁或施打鎮靜劑。

Dog Project 的研究進一步探討狗對預期獎勵的神經反應、辨認犬腦用於處理臉部的特殊區域,並將前額葉功能與抑制性控制建立關聯性。

狗的神經回饋系統更傾向視覺和氣味

最近的研究內容是,12 隻不同品種的狗由主人訓練了幾個月,每隻狗要學會辨別一對物體,一個是柔軟質地的物體(如填充娃娃),另一個是不同質地的物體(如橡膠)。

訓練內容包括指導狗取回其中一個物體,然後用食物或讚美獎勵牠們。當狗能連續好幾次正確取回主人要求的物體時,這就表示牠可以分辨兩種物體的差異,該訓練便完成了。

一次實驗中,受過訓練的狗躺進功能性磁共振成像掃描儀,狗主人則站在機器開口處面對狗,按照訂定的時間間隔說出狗的玩具名稱,再對狗秀出相對應的玩具。

其中一個實驗對象 :黃金獵犬與拉布拉多的混血狗 Eddie,主人對牠說「Piggy」或「Monkey」,接著舉起相對應的玩具;當對照組時,主人對牠說出「bobbu」和「bodmick」之類的無意義語,然後舉起帽子或玩偶這類新奇物品。

結果顯示,相對訓練過的單詞,狗的大腦聽覺區域對沒聽過的單詞更活化。

「我們期望看到狗的神經能區分知道與不知道的單詞。」Prichard 說,「令人驚訝的是,狗的研究結果與人類剛好相反,人類的神經對已知單詞反應更活躍。」

研究人員推測,狗會對新詞更有反應,可能是因為牠們察覺到主人希望牠們理解在說什麼,而牠們會努力這麼做,「狗想取悅主人,期望因此得到讚美或食物。」Berns 說。

實驗中,有一半的狗顳葉皮質(parietotemporal cortex)對新詞表現出較大反應,研究人員認為狗的顳葉皮質功能上可能類似人的角回(Angular gyrus)。角回為大腦頂葉的區域,與語言、空間感、記憶提取、專注力以及心智理論有關,能處理詞彙差異。

然而,另一半的狗其他大腦區域對新詞表現出更多反應,包括左顳葉皮層(left temporal cortex)、杏仁核(amygdala)、尾狀核(caudate nucleus)和丘腦(thalamus)。

這些差異可能是研究局限性導致,像是不同狗的品種和大小,可能造成牠們的認知能力差異。研究人員坦承,繪製犬腦認知過程的主要挑戰,來自犬腦會因不同品種而有不同的形狀和大小。

不同狗可能有不同的學習/理解人類語言能力, 但牠們似乎對學過的單詞會有神經表徵,不僅是巴夫洛夫制約Pavlovian response,也稱古典制約)的低程度反應。

這個結論並不代表口頭語言是主人與狗交流的最有效方式,事實上研究表明,狗的神經回饋系統更傾向視覺和氣味,而非口語。

「當人們想訓練狗時,經常使用口語命令,因為這是人類偏好的方式。」Prichard 說,「然而,從狗的立場來看,視覺命令或許更有效幫助狗快速學習。」

下次訓練愛犬時,不妨試看看使用視覺刺激引導牠遵守命令吧!

(首圖為 Eddie,來源:埃默里大學

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