Как собаки учат слова

Посредством нейровизуализации собак в сканере МРТ мы видим собачье происхождение обучения.

Самсон

Источник: Томас Хиллс

Что делает собаку способной учиться? Новое исследование предполагает, что это может быть даром замешательства.

• Облицовка первых
• Глобализация наших брачных ритуалов
• Отвлеченная Любовь
• «Должен ли я действительно кормить волка моей собакой?»
• Азиатский позор

Позвольте мне распаковать это.

Моей собаке Самсону около 1,5 лет. Как и большинство собак, он знает, что слова означают вещи. Он знает, что есть такие слова, как мяч и ходьба, и да, и он знает, что они значат. Конечно, это ничто по сравнению с Чейзером, знаменитым бордер-колли, который знал более тысячи слов и мог извлекать объекты по их метке.

Но то, что также узнали Самсон и Чейзер, – это нечто гораздо более важное, чем ярлыки любых отдельных объектов: они узнали, что звук может относиться к вещам (например, к шарам), глаголам (например, к прогулке) и к утверждениям (да, продолжайте делая это). А это значит, что новые звуки могут относиться к новым вещам.

• Изучение радостей, страхов (и юмора) старения
• 3 интригующие связи между музыкой и сном
• Скрытое предубеждение в системе уголовного правосудия
• Как организовать жизнь: перспектива трех горшков
• Марк Непо: больше вместе, чем один

Бордер-колли Рико сделал что-то еще более удивительное, чтобы продемонстрировать это. Он мог распознать, что новое слово, которого он раньше не слышал, шло с новым объектом. Показывая Рико два объекта – один роман и один, для которого он уже знал имя – он с большей вероятностью выберет новый объект, если услышит новое имя. Малыши тоже делают это; Психологи развития называют это принципом взаимной исключительности.

Недавно собак научили лежать неподвижно во время сканирования МРТ. Это позволило исследователям выяснить, какие части мозга собаки связаны с вознаграждением, распознаванием лиц и запахами.

В недавнем исследовании Prichard et al. (2018), их владельцы обучали своих собак различать два объекта, например, обезьяну и утку. Как только собаки смогли достоверно различить эти объекты, им было предложено ввести в сканер МРТ-изображений, дружественных для собак, и они наблюдали за мозгом каждой собаки, реагирующим на знакомые слова для двух объектов, а также на два псевдослова собаки. никогда не слышал раньше.

Результаты показали, что собаки по-разному реагировали на известные слова, чем на псевдо-слова. В частности, псевдо-слова показали значительно большую активацию, чем известные слова, причем большая часть этой активации происходит в слуховой коре и близлежащих областях теменно-височной области.

Это отличается от людей, наблюдаемых в аналогичном эксперименте. Люди проявляют большую активацию для известных слов, причем большая часть этой активации в регионах, которые в совокупности упоминаются как общая семантическая сеть (средняя височная извилина, задняя нижняя теменная доля, веретенообразная и парагиппокампальная извилина, дорсомедиальная префронтальная кора и задняя поясная извилина).

Можно было бы сказать, что, поскольку собаки не демонстрируют паттерн активации, подобный человеческому паттерну общей семантической сети, у них нет семантики. Но это все равно, что сказать, что у моего компьютера нет семантики, потому что он также не показывает аналогичную схему активации. Нет смысла изображать мой компьютер, потому что у него нет мозга. Тем не менее, у него есть семантика, потому что я запрограммировал его, чтобы иметь их. Семантика не требует определенной области мозга.

Авторы сознательно избегают этой проблемы обратного вывода. (Подробнее об обратных обратных задачах визуализации см. Poldrack, 2011.) Вместо этого они предполагают, что теменно-височная область, по-видимому, связана с новым обнаружением слова у собак. Это сложный вывод, но он достаточно правдив. Тем не менее, важно помнить, что повторное воздействие раздражителя приводит к тому, что называется подавлением повторения. Первоначально активные области становятся менее активными при повторном воздействии.

Некоторые исследователи предполагают, что это связано с явлением, известным как повышение резкости (Grill-spector et al, 2006). Заточка – мозг, становящийся лучше в различении того, что имеет значение от того, что не имеет значения. Когда вы впервые услышите странный сигнал, вы можете осмотреться, обращая внимание на многие вещи, пытаясь понять, что это такое. Но позже, когда вы поймете, что это ваш новый рингтон, ваш мозг будет меньше активирован в следующий раз, когда услышит (теперь уже не такой странный) сигнал.

Чем более знаком сигнал, тем меньше активация мозга. Этот паттерн общей и специфической активации аналогичен тому, что делают глубокие нейронные сети во время обучения: они часто начинаются с чрезмерной генерализации, а затем обострения.

Эта чрезмерная генерализация является формой путаницы. Действительно, это может быть чувство замешательства. Повсюду активация, поскольку мозг (или нейронная сеть) пытается разобраться, что важно, из того, что не имеет значения. Таким образом, возможно, что активация в теменно-височной доле действительно сигнализирует о замешательстве собаки.

Это красиво, потому что это говорит о том, что собаки знают, что есть что знать, они просто не знают, что это такое. Они запутываются – и это дает им возможность учиться.

Эта линия рассуждений также объясняет, почему люди не показывают подобную модель. Если вы приходите на эксперимент и кто-то говорит с вами на идеальном английском языке, за исключением одной ситуации, когда они произносят бессмысленное слово, скорее всего, вы поверите, что это ерунда, а на самом деле это так. Но собаки, вероятно, думают, что мы говорим ерунду большую часть времени, за исключением случаев, когда мы видим зрительный контакт и повторяем одно и то же слово, что и сделали владельцы в эксперименте.

Жан Пиаже провел большую часть своей карьеры, пытаясь указать, что обучение требует путаницы. Он использовал слово « неравновесие» : когда вы теряете равновесие, тогда вы учитесь.

Рассмотрим эту идею в обратном порядке. Если человек думает, что знает все, скорее всего, он не будет учиться очень много. Их редко путают, потому что у них есть аккуратный набор пакетов, которые объясняют все (даже то, о чем они никогда не слышали). Если они знают все, то они уже знают, почему мы умираем, почему Джамал Хашогги важен, и что у алгоритмов могут быть проблемы с психическим здоровьем. И если они знают все, но не знают этого, то они знают, что это не важно.

С другой стороны, если они признают, что есть вещи, которые они не знают, тогда у них есть способность к замешательству. И путаница – это то, что заставляет мозг разбираться.

На земле собак способность собаки быть запутанной – это то, что делает собак способными к обучению.

Изображение Facebook: VK Studio / Shutterstock

Рекомендации

Причард А., Кук П.Ф., Спивак М., Чиббер Р. и Бернс Г. (2018). Пробуждение МРТ показывает области мозга для обнаружения новых слов у собак. bioRxiv, 178186.

Poldrack, RA (2011). Вывод психических состояний из данных нейровизуализации: от обратного вывода до широкомасштабного декодирования. Neuron, 72 (5), 692-697.

Grill-Spector, K., Henson, R. & Martin, A. (2006). Повторение и мозг: нейронные модели стимул-специфических эффектов. Тенденции в когнитивных науках, 10 (1), 14-23.