Comment les chiens voient-ils le monde ? Des chercheurs humains ont entrepris de décoder la cognition visuelle dans le cerveau des chiens

Les chiens et les humains ont co-évolué au cours des 15 000 dernières années. De nos jours, les chiens vivent souvent dans des environnements humains comme animaux de compagnie. Parfois, les chiens regardent des vidéos à la maison comme le font les gens et semblent comprendre.

Alors, à quoi ressemble le monde aux yeux des chiens ?

Récemment, une étude de l'Université Emory a décodé des images visuelles du cerveau de chiens, révélant pour la première fois comment le cerveau du chien reconstruit ce qu'il voit. La recherche a été publiée dans le Journal of Visual Experiments.

Adresse papier : https://www.jove.com/t/64442/through-dog-s-eyes-fmri-decoding-naturalistic-videos-from-dog

Les chercheurs ont enregistré deux IRMf données neuronales de chiens éveillés et sans retenue alors qu'ils regardaient des vidéos de 30 minutes au cours de trois sessions distinctes pour un total de 90 minutes. Ils ont ensuite utilisé des algorithmes d’apprentissage automatique pour analyser les modèles de données neuronales.

Gregory Berns, professeur de psychologie à l'Université Emory et co-auteur de l'article, a déclaré : "Nous pouvons surveiller l'activité cérébrale du chien pendant qu'il regarde la vidéo et reconstruire dans une certaine mesure ce qu'il regarde. Nous pouvons le faire C'est assez remarquable."

Berns et ses collègues ont été les pionniers de l'utilisation de la technologie de numérisation IRMf chez les chiens et ont entraîné les chiens à rester complètement immobiles et sans retenue tout en mesurant l'activité neuronale. Il y a dix ans, l'équipe a publié la première image cérébrale IRMf d'un chien complètement éveillé et sans retenue, ouvrant ainsi la porte à ce que Berns appelle « le projet chien ».

Berns avec Callie, le premier chien à faire scanner son activité cérébrale alors qu'il est complètement éveillé et sans retenue.

Au fil des ans, le laboratoire de Berns a publié plusieurs études sur la façon dont le cerveau canin traite la vision, le langage, les odeurs et les récompenses (comme recevoir des éloges ou de la nourriture).

Dans le même temps, la technologie de l’apprentissage automatique continue de progresser, permettant aux scientifiques de décoder certains modèles d’activité du cerveau humain. Berns a alors commencé à se demander si une technologie similaire pouvait être appliquée au cerveau des chiens.

Cette nouvelle recherche est basée sur l'apprentissage automatique et la technologie IRMf. L'IRMf est une technique de neuroimagerie qui utilise l'imagerie par résonance magnétique pour mesurer les changements hémodynamiques provoqués par l'activité neuronale. Cette technologie est non invasive et joue un rôle important dans le domaine de la localisation des fonctions cérébrales. Outre les humains, cette technologie n’a été utilisée que chez une poignée d’autres espèces, dont certains primates.

Introduction à la recherche

Deux chiens ont été utilisés dans l'expérience. Cela prouve que l'apprentissage automatique, l'IRMf et d'autres technologies peuvent être généralement utilisés pour l'analyse canine. Les chercheurs espèrent également que cette étude aidera d'autres à approfondir. Apprenez-en davantage sur la façon dont les différents animaux pensent.

Le processus expérimental est à peu près le suivant :

Participants expérimentaux : Bhubo, 4 ans Daisy, 11 ans ; Les deux chiens avaient déjà participé à plusieurs séances de formation IRMf (Bhubo : 8 séances, Daisy : 11 séances), dont certaines impliquaient la visualisation de stimuli visuels projetés sur un écran. Les deux chiens ont été choisis pour leur capacité à rester à l'intérieur du scanner pendant de longues périodes sans se déplacer sans être vus par leurs propriétaires.

Tournage vidéo : filmez des vidéos du point de vue du chien pour capturer des scènes quotidiennes de la vie d'un chien. Ces scénarios incluent la marche, l'alimentation, le jeu, l'interaction avec les humains, les interactions de chien à chien, etc. La vidéo a été montée en 256 scènes uniques, chacune représentant un événement tel qu'un chien faisant un câlin à un humain, un chien qui court ou une promenade. Chaque scène se voit attribuer un numéro et une étiquette uniques en fonction de son contenu. Les scènes ont ensuite été montées en cinq vidéos de compilation plus grandes, chacune d'une durée d'environ 6 minutes.

Conception expérimentale : Les participants ont d'abord été scannés à l'aide d'une IRM 3T tout en regardant une compilation vidéo projetée sur un écran derrière l'orifice de l'IRM. Pour les chiens, grâce à un entraînement préalable, leur tête est placée dans des mentonnières sur mesure pour obtenir une position de tête stable, comme sur l'image ci-dessous

L'expérience a été visionnée en trois fois, chaque visionnage durait 30 minutes. La vidéo a une durée totale de 90 minutes.

Au cours de l'expérience, l'IRMf a été utilisée pour scanner le chien en même temps, puis les données ont été analysées. L'expérience a utilisé l'algorithme d'apprentissage automatique Ivis, qui est une méthode non linéaire basée sur des réseaux de neurones jumeaux (SNN). été utilisé pour analyser le succès de grande dimension dans les données biologiques. De plus, des algorithmes d’apprentissage automatique tels que scikit-learn et RFC ont également été utilisés dans l’expérience.

Daisy étant scannée, ses oreilles ont été scotchées pour maintenir les bouchons d'oreilles en place afin d'éliminer le bruit.

Cette étude a comparé le fonctionnement du cerveau humain et canin. Les résultats de deux sujets humains ont montré qu'un modèle développé à l'aide de réseaux neuronaux mappait les données cérébrales sur des classificateurs basés sur des objets et des actions avec une précision de 99 % ; le même modèle fonctionnait bien lors du décodage des modèles cérébraux de chien. Non applicable aux classificateurs d'objets, lors du décodage du chien. classification des actions, la précision atteint 75% - 88%. Cela illustre des différences significatives dans le fonctionnement du cerveau humain et canin, comme le montrent ci-dessous les résultats expérimentaux pour les humains (A) et les chiens (B). À cet égard, Berns a conclu : "Nous, les humains, sommes très préoccupés par ce que nous voyons, mais les chiens semblent se soucier moins de qui ou de ce qu'ils voient, et plus du comportement d'action." texte original de l'article pour en savoir plus sur les détails de la recherche.

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