Négylábú társaink köztudottan figyelnek ránk, amikor kommunikálunk feléjük, magyar kutatók most azt is kiderítették, hogy a kutyák agya – az emberekéhez hasonlóan – hierarchikusan dolgozza fel a beszédet. Az MTA-ELTE Lendület Neuroetológiai Kutatócsoport, az ELTE Természettudományi Kar Etológia Tanszék és az MTA-ELTE Összehasonlító Etológia Kutatócsoport munkatársai kutyák funkcionális MRI vizsgálata során ugyanis felfedezték, hogy az intonációt alacsonyabb, az ismert szavakat magasabb szinteken érzékeli a kutyaagy, ami fontos párhuzam az ember beszédfeldolgozási mechanizmusaival. A kutatás a Nature lapcsalád Scientific Reports folyóiratában jelent meg.
A kutyáknak számít, hogy milyen szavakat használunk és az is, hogy milyen hangsúllyal, azaz intonációval mondjuk azokat. A legtöbb kutya képes például leülni az ‘ül’ parancsszóra. Ehhez hasonlóan, ha magas hangon dicsérjük őket, valószínűleg felismerik a pozitív töltetet. Ugyanakkor nagyon keveset tudunk arról, mi zajlik az agyukban, mikor beszélünk hozzájuk.
„A kutyaagy és az emberi agy beszédfeldolgozásában tapasztalható hasonlóságok és különbségek megértése azért fontos, mert segít megérteni, hogy milyen lépések vezethettek a beszéd kialakulásáig az evolúció során. Korábban kimutattuk, hogy a kutyák agya szintén elkülönítve dolgozza fel az intonációt és a szójelentést. De vajon a hierarchia is hasonló? Ennek kiderítésére ebben az új kísérletben egy speciális technikát alkalmaztunk: megmértük, hogy a kutyák agyi aktivitása milyen mértékben csökken ismételten hallott ingerekre. A mérés során időnként a szavakat, időnként az intonációt ismételtük meg a kutyáknak. Ha egy agyterület aktivitása egy inger ismétlésére jelentősen csökken, akkor az szerepet játszik annak feldolgozásában” – mondja Gábor Anna, az MTA-ELTE Lendület Neuretológiai Kutatócsoport kutatója, a cikk első szerzője.
A kísérlet eredményei alapján a kutyák agya, csakúgy mint az embereké, hierarchikusan dolgozza fel a beszédet: az intonációt alacsonyabb szinteken (főleg kéreg alatti területeken), míg az ismert szavakat magasabb szinteken (hallókérgi területeken). A vizsgálat arra is rámutattott, hogy érdekes módon az idősebb kutyák kevésbé különböztetik meg az ismert és ismeretlen szavakat.
„Bár az emberi agy sok szempontból egyedi módon dolgozza fel a beszédet, ez a kutatás izgalmas hasonlóságokat tárt fel az ember és egy beszédképtelen faj között. Ez a hasonlóság azonban mégsem feltétlenül azt jelenti, hogy a hierarchia a beszéd feldolgozására alakult ki” – mondja Andics Attila, az MTA-ELTE Lendület Neuroetológiai Kutatócsoport vezetője. „Sokkal valószínűbb, hogy a szójelentés és intonáció feldolgozását kísérő hierarchia talán egy általánosabb, nem csak a beszédre jellemző feldolgozási elvet mutat. Az egyszerűbb, érzelmeket kiváltó jelzések, mint az érzelmi intonáció tipikusan alacsonyabb szinteken, míg a komplexebb, tanult jelzések, mint a szójelentés magasabb szinteken kerülnek feldolgozásra számos fajban. A jelen eredmények inkább arra világítanak rá, hogy az emberek beszédfeldolgozása is ezt az alapvetőbb, általánosabb hierarchiát követi” – magyarázza a kutató.
A kutatás, amely a Magyar Tudományos Akadémia (Lendület Program, Bolyai János Kutatási Ösztöndíj Program), az Európai Kutatási Tanács, az Emberi Erőforrások Minisztériuma, az Innovációs és Technológiai Minisztérium, a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal, az Eötvös Loránd Tudományegyetem és az Emberi Erőforrások Minisztériuma támogatásával készült, a Scientific Reports folyóiratban jelent meg augusztus 3-án, “Multilevel fMRI adaptation for spoken word processing in the awake dog brain” címmel (szerzők: Gábor Anna, Gácsi Márta, Szabó Dóra, Miklósi Ádám, Kubinyi Enikő, Andics Attila).
Videóabsztrakt a kutatásról:
link magyarul: https://www.youtube.com/watch?v=grdmnzILmsk&feature=youtu.be
A tanulmány közvetlen linkje: https://www.nature.com/articles/s41598-020-68821-6
Speech processing hierarchy in the dog brain
Dog brains, just as human brains, process speech hierarchically: intonations at lower, word meanings at higher stages, according to a new study by Hungarian researchers at the Department of Ethology, Faculty of Science, Eötvös Loránd University (ELTE) using functional MRI on awake dogs. The study, which reveals exciting speech processing similarities between us and a speechless species, will be published in Scientific Reports.Humans keep talking to dogs whose sensitivity to human communicative signs is well known. Both the words what we say and the intonation how we say them carry information for them. For example, when we tell ‘sit’ many dogs can sit down. Similarly, when we praise dogs with a high toned voice, they may notice the positive intent. We know very little, however, on what is going on in their brains during these.
In this study, Hungarian researchers measured awake, cooperative dogs’ brain activity via functional magnetic resonance imaging (fMRI). Dogs listened to known, praise words (clever, well done, that’s it) and unknown, neutral words (such, as if, yet) both in praising and neutral intonation.
“Exploring speech processing similarities and differences between dog and human brains can help a lot in understanding the steps that led to the emergence of speech during evolution. Human brains process speech hierarchically: first, intonations at lower-, next, word meanings at higher stages. Some years ago, we discovered that dog brains, just as human brains, separate intonation and word meaning. But is the hierarchy also similar? To find it out, we used a special technique this time: we measured how dog brain activity decreases to repeatedly played stimuli. During brain scanning, sometimes we repeated words, sometimes intonations. Stronger decrease in a given brain region to certain repetitions shows the region’s involvement” – Anna Gábor, postdoctoral researcher at the MTA-ELTE ‘Lendület’ Neuroethology of Communication Research Group, lead author of the study explains.
The results show that dog brains, just like human brains, process speech hierarchically: intonation at lower stages (mostly in subcortical regions), while known words at higher stages (in cortical regions). Interestingly, older dogs distinguished words less than younger dogs.
“Although speech processing in humans is unique in many aspects, this study revealed exciting similarities between us and a speechless species. The similarity does not imply, however, that this hierarchy evolved for speech processing” – says Attila Andics, principal investigator of the MTA-ELTE ‘Lendület’ Neuroethology of Communication Research Group. “Instead, the hierarchy following intonation and word meaning processing reported here and also in humans may reflect a more general, not speech-specific processing principle. Simpler, emotionally loaded cues (such as intonation) are typically analysed at lower stages; while more complex, learnt cues (such as word meaning) are analysed at higher stages in multiple species. What our results really shed light on is that human speech processing may also follow this more basic, more general hierarchy.”
This study was published in Scientific Reports titled “Multilevel fMRI adaptation for spoken word processing in the awake dog brain”, written by Anna Gábor, Márta Gácsi, Dóra Szabó, Ádám Miklósi, Enikő Kubinyi and Attila Andics. This research was funded by the Hungarian Academy of Sciences (’Lendület’ Program), the European Research Council (ERC), the Ministry of Human Capacities, the Hungarian Scientific Research Fund and the Eötvös Loránd University (ELTE).
Video abstract about the research:
Link to the video abstract: https://www.youtube.com/watch?v=9EhI80fdEbw&feature=youtu.be
Link to the original publication: https://www.nature.com/articles/s41598-020-68821-6
