狗和人类在过去的15,000年里共同进化。如今，狗经常作为宠物栖息在人类的生活环境中。有时狗在家里看视频就像人一样，好像他们听懂了似的。那么，狗眼中的世界是什么样的呢？现在，埃默里大学的一项研究解码了一只狗大脑的视觉图像，首次揭示了狗的大脑如何重建它所看到的东西。该研究发表在《可视化实验期刊》。论文地址：https://www.jove.com/t/64442/through-dog-s-eyes-fmri-decoding-naturalistic-videos-from-dog研究人员记录了两只醒着的、未系绳的狗的fMRI神经数据，期间狗他们分三批观看了30分钟的视频，总共观看了90分钟。然后，他们使用机器学习算法来分析神经数据中的模式。埃默里大学心理学教授、该论文的作者之一格雷戈里·伯恩斯说：“我们可以监测狗在观看视频时的大脑活动，并在一定程度上重建它正在看的内容。这非常重要的是我们可以做到这一点。”Berns及其同事率先在狗身上使用fMRI扫描技术，并训练狗在测量神经活动时完全静止且不受约束。十年前，该团队发布了第一张完全清醒、不受约束的狗的fMRI大脑图像，打开Berns所谓的“狗项目”的大门。Berns和Callie，第一只在完全清醒和不受约束的情况下扫描其大脑活动的狗。多年来，Berns的实验室发表了几项关于犬类大脑如何处理视觉的研究，语言、气味和奖励，例如获得赞美或食物。同时，机器学习技术的进步让科学家能够解码人脑的一些活动模式。然后Berns开始怀疑类似的技术是否可以应用于狗的大脑。新研究基于机器学习和fMRI技术。fMRI是一种神经成像技术，它使用磁共振成像来测量由神经元a引起的血液动力学变化活动。该技术是非侵入性的，在定位大脑功能领域中发挥着重要作用。除人类外，该技术仅应用于少数其他物种，包括一些灵长类动物。这项使用两只狗的研究表明，机器学习和fMRI等技术可以普遍应用于犬类分析，研究人员希望这项研究能帮助其他人更深入地了解不同动物的思维方式。实验过程大致如下：实验对象：Bhubo，4岁；黛西，11岁。两只狗之前都接受过几次fMRI训练（Bhubo：8，Daisy：11），其中一些涉及观看投射在屏幕上的视觉刺激。之所以选择这些狗，是因为它们能够长时间呆在扫描仪内，而不会在主人看不见的情况下四处走动。视频拍摄：以狗狗的视角拍摄视频，捕捉狗狗生活中的日常场景。这些场景包括散步、喂食、玩耍、与人互动、狗对狗互动等等。将视频编辑成256个独特的场景，每个场景都描绘了一个事件，例如狗拥抱人、狗奔跑或散步。每个场景都根据其内容分配了一个唯一的编号和标签。然后将这些场景剪辑成五个较大的汇编视频，每个视频长约6分钟。实验设计：参与者首先使用3TMRI进行扫描，同时观看投影到MRI孔后部屏幕上的编译视频。对于狗狗，通过预训练，将头部放在定制的下巴托上，使其头部位置稳定，如下图所示。实验分3次观看，每次观看30分钟的视频，共计90小时一分钟。实验过程中，同时用fMRI对狗进行扫描，然后对数据进行分析。实验采用了Ivis机器学习算法，这是一种基于孪生神经网络（SNN）的非线性方法，已被用于高维生物数据的分析。成功。此外，实验中还使用了scikit-learn、RFC等机器学习算法。被扫描的黛西用胶带粘在他的耳朵上，以固定耳塞以消除噪音。该研究比较了人类和狗的大脑是如何工作的。两名人类受试者的结果表明，使用神经网络开发的模型将大脑数据映射到基于对象和基于动作的分类器，准确率为99%；不适用于物体分类器，解码狗的动作分类时，准确率为75%-88%。这说明了人脑和狗脑工作方式的主要差异，如下面的人(A)和狗(B)实验结果所示。对此，伯恩斯总结道：“我们人类非常关心我们看到的物体，而狗似乎不太关心他们看到的人或东西，而更关心动作行为。”有兴趣的读者可以阅读原文，了解更多研究细节。
