Wie Hunde Wörter lernen

Indem wir Hunde in einem fMRI-Scanner neuroimaging machen, sehen wir die Ursprünge des Lernens beim Hund.

Samson

Quelle: Thomas Hills

Was macht einen Hund lernfähig? Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass dies das Geschenk der Verwirrung sein kann.

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Lass mich das auspacken.

Mein Hund Samson ist ungefähr 1,5 Jahre alt. Wie die meisten Hunde weiß er, dass Wörter Dinge bedeuten. Er weiß, dass es Wörter wie Ball and Walk und Ja gibt, und er weiß, was sie bedeuten. Dies ist natürlich nichts im Vergleich zu Chaser, einem berühmten Border-Collie, der mehr als tausend Wörter wusste und Objekte anhand seines Labels abrufen konnte.

Was Samson und Chaser auch gelernt haben, ist weitaus wichtiger als die Beschriftungen einzelner Objekte: Sie haben gelernt, dass ein Klang sich auf Dinge (wie Bälle), Verben (wie Gehen) und Bejahung (Ja, Behalten) beziehen kann das machen). Und das bedeutet, dass neue Sounds auf Neues verweisen können.

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Der Border-Collie Rico hat das noch erstaunlicher gemacht. Er konnte erkennen, dass ein neues Wort, das er zuvor noch nicht gehört hatte, mit einem neuen Objekt verbunden war. Bei der Anzeige von Rico zwei Objekten – einem Roman und einem, für das er bereits den Namen kannte – wählte er das Romanobjekt eher, wenn er einen neuen Namen hörte. Kleinkinder machen das auch; Entwicklungspsychologen nennen es das Prinzip der gegenseitigen Ausschließlichkeit.

In letzter Zeit wurden Hunde darauf trainiert, während fMRI-Scans still zu liegen. Dadurch konnten die Forscher herausfinden, welche Teile des Hundehirns mit Belohnung, Gesichtserkennung und Gerüchen in Verbindung stehen.

In einer aktuellen Studie von Prichard et al. (2018), hatten die Besitzer ihre Hunde trainiert, um zwischen zwei Objekten, wie einem Affen und einer Ente, zu unterscheiden. Sobald die Hunde zwischen diesen Objekten zuverlässig unterscheiden konnten, mussten sie die Hunde in einen hundefreundlichen fMRT-Scanner eingeben, und sie beobachteten das Gehirn jedes Hundes, während es auf die vertrauten Wörter der beiden Objekte reagierte, sowie auf zwei Pseudowörter der Hunde hatte noch nie zuvor gehört.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Hunde auf bekannte Wörter anders reagierten als auf Pseudowörter. Insbesondere zeigten die Pseudowörter eine wesentlich stärkere Aktivierung als die bekannten Wörter, wobei der Großteil dieser Aktivierung im auditorischen Kortex und in benachbarten Regionen des parietotemporalen Bereichs stattfand.

Dies unterscheidet sich von Menschen, die in einem ähnlichen Experiment beobachtet wurden. Menschen zeigen mehr Aktivierung für bekannte Wörter, wobei der Großteil dieser Aktivierung in Regionen auftritt, die allgemein als allgemeines semantisches Netzwerk bezeichnet werden (mittelzeitlicher Gyrus, hinterer Parietallappen, fusiformer und parahippocampaler Gyri, dorsomedialer präfrontaler Kortex und hinterer Cingulagyrus).

Man könnte versucht sein zu sagen, dass, da Hunde kein Aktivierungsmuster zeigen, das dem menschlichen Muster des allgemeinen semantischen Netzwerks entspricht, sie keine Semantik haben. Das wäre jedoch so, als würde man sagen, dass mein Computer keine Semantik hat, weil er auch kein ähnliches Aktivierungsmuster zeigt. Es macht keinen Sinn, meinen Computer abzubilden, weil er kein Gehirn hat. Es hat jedoch Semantik, weil ich es programmiert habe, um sie zu haben. Semantik erfordert keinen bestimmten Gehirnbereich.

Die Autoren meiden wissentlich dieses umgekehrte Inferenzproblem. (Weitere Informationen zu inversen inversen Problemen bei der Bildgebung finden Sie in Poldrack, 2011.) Stattdessen deuten sie darauf hin, dass die parietotemporale Region mit der Erkennung von Wörtern bei Hunden assoziiert zu sein scheint. Dies ist eine knifflige Schlussfolgerung, ist aber wahr genug. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass die wiederholte Reizung zu einer sogenannten Wiederholungsunterdrückung führt. Anfänglich aktive Bereiche werden bei wiederholter Exposition weniger aktiv.

Einige Forscher vermuten, dass dies mit einem Phänomen zusammenhängt, das als Schärfen bekannt ist (Grill-spector et al., 2006). Schärfen bedeutet, dass das Gehirn immer besser wird, was wichtig ist und was nicht wichtig ist. Wenn Sie zum ersten Mal ein seltsames Signal hören, schauen Sie sich vielleicht um und beachten viele Dinge, während Sie versuchen, herauszufinden, was es ist. Sobald Sie jedoch feststellen, dass es sich um Ihren neuen Klingelton handelt, zeigt Ihr Gehirn beim nächsten Mal, wenn es das (jetzt nicht mehr so ​​komische) Signal hört, weniger Aktivierung.

Je bekannter das Signal, desto weniger Gehirnaktivierung. Dieses Muster von allgemeiner zu spezifischer Aktivierung ähnelt dem, was tiefe neuronale Netzwerke während des Trainings tun: Sie beginnen oft mit einer Übergeneralisierung und einer anschließenden Schärfung.

Diese Übergeneralisierung ist eine Form von Verwirrung. In der Tat könnte es das Gefühl der Verwirrung sein. Überall gibt es mehr Aktivierung, da das Gehirn (oder das neuronale Netzwerk) versucht herauszufinden, worauf es ankommt, was nicht wichtig ist. Es kann also sein, dass die Aktivierung im parietotemporalen Lappen tatsächlich die Verwirrung des Hundes signalisiert.

Das ist wunderschön, denn es deutet an, dass die Hunde wissen, dass es etwas zu wissen gibt, sie wissen einfach nicht, was es ist. Sie werden verwirrt – und das ermöglicht ihnen das Lernen.

Diese Argumentation würde auch erklären, warum Menschen kein ähnliches Muster zeigen. Wenn Sie zu einem Experiment auftauchen und jemand perfektes Englisch zu Ihnen spricht, außer in dieser einen Situation, in der ein Unsinnwort gesprochen wird, werden Sie wahrscheinlich glauben, dass das Wort Unsinn ist, was tatsächlich der Fall ist. Aber Hunde denken wahrscheinlich, dass wir die meiste Zeit Unsinn reden, außer wenn wir Augenkontakt machen und immer wieder dasselbe Wort sprechen, was die Besitzer im Experiment getan haben.

Jean Piaget hat einen großen Teil seiner Karriere damit verbracht, darauf hinzuweisen, dass Lernen Verwirrung erfordert. Er benutzte das Wort Ungleichgewicht : Wenn man aus dem Gleichgewicht geraten ist, lernt man.

Betrachten Sie diese Idee umgekehrt. Wenn eine Person glaubt, alles zu wissen, werden die Chancen groß sein, dass sie nicht viel lernen wird. Sie werden selten verwirrt sein, weil sie ein ordentliches Paket von Paketen haben, die alles erklären (sogar das, was sie noch nie gehört haben). Wenn sie alles wissen, wissen sie bereits, warum wir sterben, warum Jamal Khashoggi wichtig ist und dass Algorithmen psychische Probleme haben können. Und wenn sie alles wissen, aber das Zeug nicht kennen, dann wissen sie, dass das Zeug nicht wichtig ist.

Andererseits, wenn sie erkennen, dass es Dinge gibt, die sie nicht kennen, dann haben sie die Fähigkeit zur Verwirrung. Und Verwirrung ist es, was das Gehirn dazu bringt, die Dinge herauszufinden.

Im Land der Hunde ist es die Fähigkeit eines Hundes, verwirrt zu werden, was Hunde lernfähig macht.

Facebook-Bild: VK Studio / Shutterstock

Verweise

Prichard, A., Cook, PF, Spivak, M., Chhibber, R. & Berns, G. (2018). Awake fMRI deckt Gehirnregionen für die Erkennung von neuartigen Wörtern bei Hunden auf. bioRxiv, 178186.

Poldrack, RA (2011). Ableitung von mentalen Zuständen aus Neuroimaging-Daten: Von der umgekehrten Inferenz bis zur großräumigen Decodierung. Neuron, 72 (5), 692-697.

Grill-Spector, K., Henson, R. & Martin, A. (2006). Wiederholung und das Gehirn: neuronale Modelle für stimulusspezifische Effekte. Trends in den kognitiven Wissenschaften, 10 (1), 14-23.