Gregory Berns:
(Tuesday, June 26, 9am)
The domestic dog’s accessibility and social intelligence and their evolutionary history with humans have led to increasing interest in canine cognition. Despite a growing body of data on canine behavior and cognitive skills, relatively few advances have been made in understanding canine brain function. Practical and ethical concerns had limited the use of the invasive brain-imaging techniques typically used with primates and rodents . However, the demonstration that dogs can be trained to participate cooperatively in fMRI studies has opened up a wealth of new data about canine brain function. Many of these studies have investigated the dog’s preternatural social intelligence, focusing on neural pathways associated with different types of reward, including social reward, and face and language processing. These studies have implications for our understanding of canine brain function, and -- because of dogs’ close relations with humans -- may also help us understand human development and pathology.
Cook, Peter; Prichard, Ashley; Spivak, Mark; and Berns, Gregory S. (2018) Jealousy in dogs? Evidence from brain imaging. Animal Sentience 22(1)
Cook PF, Prichard A, Spivak M, Berns GS: Awake canine fMRI predicts dogs' preference for praise versus food. Soc Cog Affect Neurosci, 11:1853-1862, 2016.
Dilks DD, Cook P, Weiller SK, Berns HP, Spivak M, Berns GS: Awake fMRI reveals a specialized region in dog temporal cortex for face processing. PeerJ, 3:e1115, 2015.
Berns GS, Brooks AM, Spivak M, Levy K: Functional MRI in awake dogs predicts suitability for assistance work. Sci Rep 7:43704, 2017.
Berns G: What It's Like to Be a Dog. And Other Adventures in Animal Neuroscience. Basic Books, Sept. 2017. New Yorker Book Review
I was naively wondering during the presentation if it would be possible to replicate Gregory Berns experiments with EEG (or if it would be interesting at all to do so)? Since new advances in wireless-EEG recording allowed some to use EEG outside of laboratory conditions - even to record during a bungee jump - wouldn't it be possible to have dogs wear such EEGs? Coupling fMRI and EEG has been to my knowledge a useful tool. Are there some obvious methodological problems that I am missing ? Since the dog's skull is mostly muscle and air, is it even possible to get reliable EEG data from a dog's scalp? It could tolerate more movement during the recording of activity by the dogs.
ReplyDeleteAlso, a more direct question to M. Berns. You briefly mentioned at the beginning of how you wished to rule out throughout your talk the resistances some cognitive scientists show towards ''cognition continuity'' across species but time constraints factored in and I felt I couldn't really get you answer. Whilst I am already ''convinced'' of the worth of such research, how would you answer to those who dismiss your studies as ''anthropomorphism'', or more generally to those cognitive scientists who still challenge cognitive continuity across species and the worth of such studies?
EEG, as you know, is far less sensitive than fMRI, For coupling it with EEG you need the fMRI simultaneously. (Too heavy for bungee-jumping!)
DeleteI leave the second question to Greg (noting that anthropomorphism is not necessarily a bad thing: mammals have a lot in common, and human's are particularly good at mind-reading).
Agree with Stevan about EEG. Only a little strip of brain at the top of the head that isn’t covered with thick muscles. Not impossible, but a lot of care to to disentangle all the movement and muscle artifacts.
ReplyDeleteRe anthropomorphism, hardcore skeptics adhere to the Nagelian view that no amount of neuroscience will ever resolve the “what it’s like...” question. I, of course, disagree with this. It places all the weight of human experience on language and our ability to label internal states. The marriage of neuroimaging with machine learning is progressing rapidly in the human field to the point we will soon have algorithms that can reasonably decode human interal states. So, why not other animals?
On anthropomorphism... Even if we will someday probably be able to generate some algorithms to mimic the internal states of animals, the real problem will not still be more at the level of the interpretation of those algorithms, human anyway?
DeleteInterpret the algorithms? The algorithms generate behavior, so they explain how the behavior is caused. Then we have to interpret the behavior (not the computation that generates it).
DeleteI would argue that neuroimaging, although very insightful for modular functions, is little help When it comes to the interpretation before the treatment of information - the representational part that we would surely be glad to forget about...
DeleteMaybe someday, soon, we will be able to literally see what information is passing through the system. But what it will not tell us is : why this information was selected in the first place ; what’s the interpretation that took place before decision-making happens.
Lab experiments (try to) solve this problem by controlling the conditions, eliminating all other signals so that only one remains. I think that in itself, this is making noise and not taking into account that animal cognition, humans and non-humans, is highly contextualized and content dependent. Nothing that was presented today contradicts that statement, quite the opposite. Algorithms run along to produce behaviors, but those algorithms have information in them : context and the content interfere with the algorithm itself, changing the processes – it’s not some empty variable to be filled by a library like some machine learning. I do wish Mr. Berns dreams comes true, but I have my doubts.
By "interpreting those algorithms", I meant interpreting the behavioral conclusion that we can draw from those algorithms. In that so, having a human interpretation anyway of the behavioral conclusion that we can draw from those algorithms.
DeleteThat being said, I would like to specify that I agree that anthropomorphism is not necessarily a bad thing.
DeleteI took notice last year through the press of an Hungarian study very much similar to those of Mr Berns and his colleagues, also involving dogs and MRI : “Neural mechanisms for lexical processing in dogs” by A. Andics, A. Gábor, M. Gácsi, T. Faragó, D. Szabó, Á. Miklósi, Science 02 Sep 2016: Vol. 353, Issue 6303, pp. 1030-1032.DOI:10.1126/science.aaf3777
ReplyDeletehttps://www.lemonde.fr/biodiversite/article/2016/08/31/les-chiens-distinguent-mots-et-intonations-comme-les-humains_4990249_1652692.html
http://science.sciencemag.org/content/353/6303/1030
Another one (preceding the one mentioned above) from the same Hungarian team : « Voice-Sensitive Regions in the Dog and Human Brain Are Revealed by Comparative fMRI », by Attila Andics, Márta Gácsi, Tamás Faragó, Anna Kis, Ádám Miklósi (published Online: February 20, 2014) :
https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(14)00123-7
I thought it might be an interesting complementary link.
In your talk, you briefly mentioned language and how ideally you would want to demonstrate that dogs can understand words as symbolic representations of objects in the way that humans do. What I was wondering is, if dogs don´t have language in the same way that we do, then what form would the association between a word and its object take on in the mind of a dog, and what would be the relevant difference between the associations that humans make between words and objects and the ones that dogs or other animals make?
ReplyDeleteThere is a world of difference between associating two things (e.g. a sound or gesture and an object or person or event or action) and language, which is the capacity to say (or gesture or write) anything and everything that can be said in any language. Most of the power comes from predication (subject/predicate propositions) and combination (recombining existing categories to describe or define new categories). That is language, which is a form of communication, but a unique and uniquely powerful one.
DeleteI took notice last year through the press of an Hungarian study very much similar to those of Mr Berns and his colleagues, also involving dogs and MRI : “Neural mechanisms for lexical processing in dogs” by A. Andics, A. Gábor, M. Gácsi, T. Faragó, D. Szabó, Á. Miklósi, Science 02 Sep 2016: Vol. 353, Issue 6303, pp. 1030-1032.DOI:10.1126/science.aaf3777
ReplyDeletehttps://www.lemonde.fr/biodiversite/article/2016/08/31/les-chiens-distinguent-mots-et-intonations-comme-les-humains_4990249_1652692.html
http://science.sciencemag.org/content/353/6303/1030
Another one (preceding the one mentioned above) from the same Hungarian team : « Voice-Sensitive Regions in the Dog and Human Brain Are Revealed by Comparative fMRI », by Attila Andics, Márta Gácsi, Tamás Faragó, Anna Kis, Ádám Miklósi (published Online: February 20, 2014) :
https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(14)00123-7
I thought it might be an interesting complementary link.
Miklosi is one of the main canine cognition researchers in Hungary and the rest of the world. I hope his group will soon be commenting on Greg's work: https://animalstudiesrepository.org/animsent/vol3/iss22/1/
DeleteLors de la conférence, ce matin, M. Berns a mentionné que "the dogs who are easily aroused are not good services dogs." Cela faisait référence à l'activation de l'amygdale. Or, sachant que l'amygdale est très impliquée dans les émotions chez l'humain, qu'en est-il du chien? De ce que j'en comprends, nous pouvons voir clairement que, premièrement, elle est présente dans le cerveau canin. Deuxièmement, elle a un rôle dans une certaine forme d'émotions : si le chien a trop d'émotions, il lui est plus difficile de se "contenir" et ainsi il lui est impossible d'être suffisamment en contrôle pour être un "service dog". Ainsi, pouvons-nous inférer que oui, les chiens ont des émotions qui peuvent être activés par l'amygdale, tout comme l'humain? Aussi, y a-t-il eu des recherches nous permettant de connaitre différentes émotions ressenties par le chien, autre que la joie, la peur, et la tristesse, par exemple? Savons-nous si ces émotions sont éphémères ou si elles perdurent dans le temps?
ReplyDeleteOui, les chiens ont des émotions (ça on le savait déjà) et elles sont corrélées avec l'activité des amygdales. L'imagerie serait pour pouvoir faire des inférences plus nuancées que ce qu'on peut constater à partir du comportement (comme, par exemple, la préparation à manifester l'agressivité).
DeleteI know my question is not directly related to the research topic, but I understand that M. Berns said it is very very difficult for dogs to understand words (well, to associate a word with a certain toy). What explains that we often hear that certain breed of dogs can understand a lot of words? I remember reading that Shetland dogs could understand up to 500 words. Is that all false? Would that be related to the tone the person is using? Or would that be based on the intelligence of the breed?
ReplyDeleteI believe that different breeds of dogs have different “typical” traits and that maybe different breeds might be better at different tasks (a Yorkshire is more prone to digging than a German shephard (this is just an example and I don’t know if it’s actually true)). It could be that some breeds are maybe a little smarter than others, but I think this is only true when we’re comparing each one on different tasks. Word learning (or associating words to objects) might be one of these tasks. I am not a dog specialist, so I might be wrong from the beginning.
DeleteUnderstanding words is much more that just associating a word with an object. Consider all the ways we can combine words in subject/predicate propositions (like this sentence!).
DeleteOne of Mr Berns's research questions has to do with whether or not we can observe a differential response between conditions 1. not getting food (period) or 2. not getting the food AND seeing it being given to another dog. For several reasons, a fake dog was used but based on what I'm going to describe, there maybe an incentive for trying to find a way to adapt the setup differently in a future experiement. In Berns' dogs, the more aggressive ones showed a differential response related to the amygdalia, which has to do with states of arousal.
ReplyDeleteInterestingly enough, Sarah Brosnan, who works with chimpanzees described (on Wednesday morning) a similar observation of arousal in a fairly similar experimental setup (no MRI, no fake participant, though): in her experiment, the food was also "unfairly" given to monkey A while monkey B was watching, which also resulted in a physiological response linked to arousal. It's too bad that both speakers didn't end up in the same panel, but I would love to know what Mr Berns thinks of the similarity between these results, especially since he is using a fake dog... and that with the monkeys, there were even observations of a similar state of arousal in Monkey B (fake dog's alterego)... Although the data was very new, she did mention the possibility of having Monkey B showing such a response because of (perhaps!) some sort of anticipation that the next interactions may be less favorable (sounded to me like some kind of tit-for-tat explanation).
I agree. A panel with both Miss Brosman and Mr Berns would have been great. This is one of the fantastic strengh of those summer school is to have those researchers connect their work.
DeleteAlas, most speakers came for only 2-3 days, so some of the obvious interactions could not be arranged! Berns and Brosnan would have been a very useful one! We will have a meeting of minds on elephants and dolphins on Monday, however.
DeleteIl n’y a pas de doute que les chiens et les humains sont des animaux qui cohabitent ensemble depuis longtemps. Nous avons vraisemblablement “altéré” leur évolution et nous pourrions en dire autant d’eux sur nous. René Descartes, avec sa théorie des “animaux machines”, ne voyait dans les animaux que des mécanismes sans conscience, sans “ressenti”. Cette vision s’est trouvé réfutée avec Darwin et la théorie de l’évolution qui nous a fait voir que la pensée humaine n’émergeait pas de nulle part. En regardant dans le cerveau des chiens, le chercheur Gregory Berns tente de passer la barrière des autres esprits pour nous laisser entrevoir ce que les chiens ressentent. L’entraînement qu’ont dus recevoir les chiens pour pouvoir être scannés dans l’IRM n’a pas été simple, mais s’est révélé être une réussite. Les études du chercheur sont ainsi un exemple de recherche où l’on utilise des animaux sans que ceux-ci meurent ou souffrent, ce qui est une chose particulièrement honorable selon moi et qui devrait servir de modèle pour de futures recherches.
ReplyDeleteFallait-il vraiment attendre Darwin pour réfuter Descartes? Est-ce que nos capacité de lecture de l'esprit (empathie/anthropomorphisme) ne suffisaient pas déjà? Colin Chapman, doit-il vraiment craindre -- à cause des comités de paires scientifiques -- avouer que son chien est content de le voir?
DeleteJe comprends bien (et je suis parfaitement d’accord avec vous, mon cher Étienne) que les propos de Descartes n’ont pas besoin d’être réfuté par Darwin, du moins d’un point de vue « intuitif » pour celles et ceux qui, par compassion ou empathie ou par ce je ne sais quoi, voient dans les yeux et dans le comportement (comme vous et moi, vraisemblablement) d’une vaste majorité d’espèces une sensibilité, un regard « conscient », un « awareness », etc. Toutefois, et là se situait l’intention de mon propos, plusieurs personnes, que je nommerai ici un peu à la hâte (le temps me manquant) de « créationnistes », ont vu dans l’être humain une supériorité étant donné les souhaits d’un dieu quelconque dont la créativité et la bonté aurait mis à la disposition de l’être humain (et ici il s’agit évidemment de l’homme avant la femme dans ces récits bibliques, bien entendu…) des animaux « sans âme » (l’âme étant le propre de l’homme) à leur disposition pour qu’ils puissent en disposer comme bon leur semble. Étant donné ces présuppositions qui sous-tendaient mon propos (et qui étaient très répandus au 17e siècle par la majorité des penseurs, bien que depuis Montaigne (et même avant), certains ont remis en doute, de manière prudente pour éviter le bucher, cette vision de l’humanité), je crois toujours que Darwin, avec sa théorie de l’évolution, nous a montré que l’esprit, le « mind » ou encore l’âme n’est pas quelque chose qui a été créer de toute pièce et qui est tombé tout droit du ciel. Au contraire! Ce que nous ressentons, ce que nous vivons, les émotions, etc., serait le résultat d’un (très long) processus d’évolution, d’adaptation. Pour la première fois, avec Darwin, on nous a donné une théorie qui nous disait qu’entre l’animal humain et les autres animaux il n’y a pas de différence de nature, mais bien de degré (et même là, les différentes études que j’ai vues à l’école d’été me font demander qu’est-ce que « degré » veut dire ici…), et cette dite théorie nous expliquait, d’une manière empiriquement valide et sans postulat hâtif, comment nous sommes devenus ce que nous sommes. Et je crois, sincèrement, que cette théorie a donné une « assise » scientifique à la réfutation des « animaux machines » ou encore à l’idée selon laquelle la supériorité humaine est indéniable. Évidemment, il y a probablement plus de 2000 ans déjà que pour des gens ayant de l’empathie, de la compassion, qui voient dans les animaux sensiblement le même « ressenti » que, nous, nous avons, cela n’a, et je vous l’accorde, aucune « importance » dans la réfutation de la théorie cartésienne (et même dans la vision assez répandue aujourd’hui que les animaux sont « inférieurs » aux êtres humains), mais je crois qu’avec une telle théorie, avec une vision du monde non créationniste qui ne met pas sur un « piédestal » l’être humain par rapport aux autres espèces, plus d’une personne a pu apprécier cet aspect de la vie animale qui n’avait plus comme simple but d’existence de nourrir et de servir l’être humain. Voilà ce qui était implicite dans ma proposition suivant laquelle la vision cartésienne « s’est trouvée réfutée avec Darwin et la théorie de l’évolution qui nous a fait voir que la pensée humaine n’émergeait pas de nulle part ».
DeleteOui, la biologie moderne (Darwiniste) est une réfutation du créationnisme.
DeleteCe qu'on cherche et trouve dans les yeux des animaux sensibles c'est la souffrance, pas nécessairement la sagesse.
La bonté ne met pas les êtres sensibles à la disposition de quiquonque.
« L'âme » immatériel et immortel est une fiction surnaturel inventé pour attenuer le problème difficile ("hard problem"). Autrement dit, c'est le dualisme.
Bref, le créationnisme est -- et a toujours été -- psychopathe.
Mais l'évolution darwinienne n'est pas miséricordieuse non plus...
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ReplyDeleteOui, le langage humaine et la compréhension des mots a eu, et a toujours, un aspect productif, pas juste réceptif ou associatif.
DeleteMais les grand singes qui apprennent les symboles gestuels et peuvent ainsi les produire aussi, contrairement au chiens, ne semblent toutefois pas maîtriser le langage humain, qui a le pouvoir d'exprimer toute affirmation sujet/prédicat, en n'importe quelle langue.
C’est très ingénieux d’utiliser l’imagerie cérébrale afin de mieux comprendre le comportement des chiens. Je pense que c’est une mesure plus objective, mais l’interprétation reste descriptive : une zone du cerveau s’active lorsque le chien voit une action. Cette zone est-elle vraiment associé à l’émotion chez le chien parce qu’elle l’est chez une autre espèce? Cette zone est-elle responsable de la production de l’émotion? Les futures recherches nous en dirons davantage.
ReplyDeleteLets say that the dogs don't have a language but the capacity to understand cues from the voice of humans (some sounds, pitch, volume, even emotional charge in the tone). Would it be possible to design an fMRI study using pseudowords to separate the words and other cues ?
ReplyDeleteWhat do you mean "cues"? And what kind of experiment do you have in mind?
DeleteDans la mesure où le cerveau du chien est fortement similaire à celui de l'humain, il est logique de croire que son expérience subjective doit avoir de fortes ressemblances à celle de l'humain. Je me demande si l'humain possède des structure cérébrales que les chiens ne possèdent pas. Je sais que les proportions sont différentes, mais y a-t-il outre les différences de proportions, des différences notables dans la structure?
ReplyDeleteJ'imagine qu'on ne découpe pas les différentes zones du cerveau de la même manière qu'on le fait chez l'humain. Retrouve-t-on une zone similaire à l'aire de Broca, et si oui, s'active-t-elle lorsqu'on communique verbalement avec son chien?
Pour analyser les résultats obtenus par les encéphalogrames, a-t-on pris pour base les connaissances sur le cerveau humain afin de développer des hypothèses sur le cerveau du chien où a-t-on effectuer les expériences en considérant possible le fait que le cerveau du chien soit organisé d'une toute autre manière?
Je trouve tes questionnements sur la comparaison anatomique de l'humain et du chien très intéressants. De ce que j'ai compris, la différence pourrait être expliquée par une utilisation différente ou plus importante de ces différentes structures cervicales, ce qui peut alors impliquer des capacités ou tendances comportementales également différentes.
DeleteAinsi, si l'on compare les expériences subjectives des deux êtres, on peut comprendre que le chien a plus davantage que l'humain pour recueillir de l'information sur son environnement, considérant le fait qu'il utilise tous ses sens, comparativement à nous, qui nous fions un peu plus sur la vision.
Malgré ces différences, le questionnement existe toujours au niveau du comportement et raisonnement porté face aux expériences. Ainsi, considérant les ressemblances entre les deux cerveaux, on peut comprendre que les chiens pourraient développer des techniques d'apprentissage similaires aux nôtres, notamment l'apprentissage essai-erreur ou le mimétisme, comme décrit par Mr. Berns.
Ainsi, si l'on considère une certaine similarité au niveau du cerveau émotionnel (système limbique) d'une pensée consciente, le chien pourrait donc utiliser ses souvenirs et ses expériences passées pour établir des prédictions, comme nous le faisons, mais la différence se trouverait au niveau du degré et ampleur de ce raisonnement prédictif.
Du coup, le tout reste une question de besoin. Le chien, comme l'humain, se réfère à ses sensations et émotions pour prendre des décisions et déterminer le choix qui répond le mieux à son besoin. Cela veut-il dire que les chiens sont des êtres intelligents comme les humains? Pas nécessairement. Considérant le fait que l'intelligence varie d'un être à l'autre, cette dernière répond toujours à un objectif, qui est de satisfaire les besoins. Et c'est ainsi que s'explique la grande différence: la différence perçue entre les raisonnements des chiens et des humains peut s'expliquer par une différence dans les besoins de chacun.
As Mr Berns showed us, it is quite possible to train dogs to be able to have an MRI. Would it be possible to envisage structures that would train dogs to remain immobile in IRMs in a setting other than research, in order to make the diagnosis of cerebral pathologies and thus promote treatment and healing?
ReplyDeleteThank you.
I really enjoyed that a nonintrusive method was used for M. Berns’ studies. The training of the dogs might have been long, but the results are great. We knew that dogs had personality traits, but to see how a dog’s personality, especially aggressivity, influence his ability to become a good service dog is quite interesting. The part on disease was shorter, I saw how helpful that might be to understand dog’s health, but is it really telling us something about human’s brain? Are the structures of the brain of those two species similar enough to make analogies?
ReplyDeleteThank you very much for the talk, it was really interesting. I wish you would have had more time to discuss your findings regarding individuality in dogs.
ReplyDeleteThe cost involved in studying animals is tremendous, often resulting in rather smaller sample size. Individuality in animals further complicates the issue of generalising the result to the population. In your opinion, what variables should generally be controlled to maximise the external validity? You briefly talked about personality, but are there reliable mesures for some sort of IQ and mental health for dogs ? Should those controls become standard practice when studying animals?
It is very refreshing to see non invasive testing on animal.
ReplyDeleteThis being said, in human there is some evidence linking social pain with physical pain. Both would share some common pathways. Since dogs are highly sociable, as this been looked at in dogs using neuroimaging.
This would be very useful to demonstrate that, at least in dogs, suffering can arise from non physical pain.