狗狗眼中的世界：从大脑解码视觉图像

狗狗眼中的世界是怎样的？fMRI研究揭示狗的大脑如何解码视觉

狗狗已经陪伴人类上万年，如今它们常像家庭成员一样和我们一起看电视，甚至仿佛能看懂屏幕内容。但你是否好奇：狗狗眼里看到的世界到底长什么样？它们真的能认出屏幕里是谁吗？最近，美国埃默里大学的一项研究首次借助大脑扫描技术，从狗的大脑中“解码”出它们看到的画面，结果发现：狗狗并不在意看到的是什么对象，而是更关心对方在做什么动作。这项研究发表在《可视化实验期刊》上。

论文地址：https://www.jove.com/t/64442/through-dog-s-eyes-fmri-decoding-naturalistic-videos-from-dog

研究背景：从训练狗狗做fMRI到解码大脑视觉

过去十年里，埃默里大学心理学教授 Gregory Berns 及其团队持续开展名为“The Dog Project”的实验。他们创造性训练狗狗在完全清醒、不受拘束的状态下接受fMRI扫描（功能性磁共振成像）。2012年，该团队发布了首张清醒状态下狗的大脑fMRI图像。

随着机器学习技术进步，科学家已能解码人类大脑的部分活动模式。Berns 教授开始思考：能否用相似技术解码狗的大脑？于是便有了这项新研究。

研究团队曾让狗狗观看包含散步、喂食、玩耍、与人类互动等日常场景的视频，同时用fMRI记录它们的大脑活动，再借助机器学习算法分析数据模式。

实验过程：两只狗、90分钟视频、机器学习解码

1. 实验参与者

• Bhubo（4岁）——此前参加过8次fMRI训练。
• Daisy（11岁）——此前参加过11次fMRI训练。

这两只狗被选中的原因是：它们能长时间待在扫描仪内，且在主人视线之外保持不动。实验前，狗狗需要将头部放在定制的下巴托上以稳定位置（如下图）。

2. 视频内容

研究人员以狗的视角拍摄视频，捕捉狗狗日常生活中的场景：散步、喂食、玩耍、与人类互动、狗与狗互动等。他们将视频剪辑成256个独特场景，每个场景描绘一个事件（如狗与人拥抱、狗奔跑、散步等），并分配唯一编号和标签。最后合并成5个长约6分钟的汇编视频。

3. 实验过程

两只狗分三次观看视频，每次30分钟，累计观看90分钟。同时使用3T MRI扫描仪记录大脑活动。狗狗观看时，屏幕投射到MRI孔后部，耳朵贴上胶带固定耳塞以消除噪音（如下图）。

4. 数据分析方法

实验使用多种机器学习算法分析fMRI数据：

• Ivis 算法——基于孪生神经网络 (SNN) 的非线性方法，适用于高维生物数据。
• scikit-learn ——常用机器学习库。
• RFC（随机森林分类器） ——一种集成学习算法。

研究结果：狗的大脑更关注动作，而非对象

研究将解码结果分为两类：基于对象（object-based）和基于动作（action-based）的分类器。

• 针对人类受试者：使用神经网络开发的模型解码准确率高达 99%（无论对象还是动作）。
• 针对狗狗：同样的模型在“对象分类器”上效果很差，但在“动作分类器”上准确率达到了 75% - 88%。

这表明人类和狗的大脑工作方式存在重大差异。下图显示了人类（A）和狗（B）的实验结果对比：

Berns 教授总结道：“我们人类非常关心看到的对象是谁，而狗狗似乎不太在乎看到的是谁，它们更关心行为的动作本身。”

总结与意义

这项研究首次证明了机器学习、fMRI等技术可以普遍用于犬科动物的视觉解码，为更深入理解不同动物的思维方式提供了新工具。对宠物主人来说，这意味着：当狗狗盯着屏幕时，它可能不是在“认人”，而是在识别“奔跑”、“摇尾巴”、“抛球”等动作。

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