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Los perros aprenden sobre los límites de las palabras en el habla como lo hacen los bebés humanos

by notiulti

Los perros extraen palabras del habla continua utilizando cálculos y regiones cerebrales similares a los humanos, según un nuevo estudio que combina EEG y fMRI realizado por investigadores del Departamento de Etología de la Universidad Eötvös Loránd (Hungría). Crédito: Grzegorz Eliasiewicz

Los perros extraen palabras del habla continua utilizando cálculos y regiones cerebrales similares a los de los humanos. un nuevo estudio que combina EEG y fMRI por rinvestigadores de los Departamento de Etología, Encuentra la Universidad Eötvös Loránd (Hungría). Esta es la primera demostración de la capacidad de utilizar estadísticas complejas para aprender sobre los límites de las palabras en un mamífero no humano.

Los bebés humanos pueden detectar nuevas palabras en un flujo de habla mucho antes de que aprendan lo que significan esas palabras. Para saber dónde termina una palabra y comienza otra, los bebés hacen cálculos complejos para realizar un seguimiento de los patrones de las sílabas: las sílabas que generalmente aparecen juntas son probablemente palabras, y las que no lo hacen probablemente no lo son. Un nuevo estudio de imágenes cerebrales realizado por investigadores húngaros descubrió que los perros también pueden reconocer regularidades tan complejas en el habla.

“El seguimiento de los patrones no es exclusivo de los humanos: muchos animales aprenden de tales regularidades en el mundo circundante, esto se llama aprendizaje estadístico. Lo que hace que el habla sea especial es que su procesamiento eficiente requiere cálculos complejos.

Perro bajo el experimento de EEG

Perro bajo experimento EEG. Crédito: Grzegorz Eliasiewicz

Para aprender nuevas palabras del habla continua, no es suficiente contar cómo a menudo ciertas sílabas ocurren juntas. Es mucho más eficiente calcular cómo probablemente esas sílabas ocurren juntas.

Así es exactamente como los humanos, incluso los bebés de 8 meses, resuelven la aparentemente difícil tarea de la segmentación de palabras: calculan estadísticas complejas sobre la probabilidad de que una sílaba siga a la otra ”, explica Marianna Boros, una de las autoras principales del estudio. e investigador postdoctoral en el Laboratorio de Neuroetología de la Comunicación, Departamento de Etología, Universidad Eötvös Loránd.

“Hasta ahora no sabíamos si algún otro mamífero también puede utilizar cálculos tan complejos para extraer palabras del habla. Decidimos probar las capacidades cerebrales de los perros de la familia para el aprendizaje estadístico del habla. Los perros son las especies animales domesticadas más antiguas y probablemente con las que hablamos con más frecuencia. Aún así, sabemos muy poco sobre los procesos neuronales subyacentes a sus capacidades de aprendizaje de palabras “.

“Para averiguar qué tipo de estadísticas calculan los perros cuando escuchan el habla, primero medimos su actividad cerebral eléctrica usando EEG”, dice Lilla Magyari, la otra autora principal, investigadora postdoctoral en el mismo grupo de investigación, que había sentado las bases metodológicas de realizar electrofisiología no invasiva en perros despiertos, no entrenados y cooperadores.

“Curiosamente, vimos diferencias en las ondas cerebrales de los perros para palabras frecuentes en comparación con palabras raras. Pero aún más sorprendente, también vimos diferencias de ondas cerebrales para las sílabas que siempre ocurrían juntas en comparación con las sílabas que solo ocurrían ocasionalmente, incluso si las frecuencias totales eran las mismas. Por tanto, resulta que los perros llevan un registro no solo de estadísticas simples (el número de veces que aparece una palabra) sino también de estadísticas complejas (la probabilidad de que las sílabas de una palabra se produzcan juntas). Esto nunca antes se había visto en otros mamíferos no humanos. Es exactamente el tipo de estadísticas complejas que utilizan los bebés humanos para extraer palabras del habla continua “.

Para explorar cuán similares son las regiones cerebrales responsables detrás de esta compleja capacidad computacional en los perros a las de los humanos, los investigadores también probaron perros usando MRI funcional. Esta prueba también se realizó en animales despiertos, cooperantes y desenfrenados. Para la resonancia magnética funcional, los perros fueron entrenados previamente para permanecer inmóviles durante el tiempo de las mediciones.

Perro antes de fMRI con entrenador

Perro antes de fMRI con entrenador. Crédito: Grzegorz Eliasiewicz

“Sabemos que en los seres humanos tanto las regiones cerebrales relacionadas con el aprendizaje como con el lenguaje participan en este proceso. Y encontramos la misma dualidad en los perros ”, explica Boros. “Tanto una región cerebral generalista como una especializada parecían estar involucradas en el aprendizaje estadístico del habla, pero los patrones de activación eran diferentes en los dos. La región del cerebro generalista, los llamados ganglios basales, respondió más fuerte a un flujo de voz aleatorio (donde no se podían detectar palabras usando estadísticas de sílabas) que a un flujo de voz estructurado (donde las palabras eran fáciles de detectar simplemente calculando estadísticas de sílabas). La región cerebral especializada, la llamada corteza auditiva, que en los humanos juega un papel clave en el aprendizaje estadístico del habla, mostró un patrón diferente: aquí vimos que la actividad cerebral aumentaba con el tiempo para el flujo de habla estructurado pero no para el aleatorio. Creemos que este aumento de actividad es el rastro que deja el aprendizaje de palabras en la corteza auditiva “.

“Ahora comenzamos a comprender que algunos procesos computacionales y neuronales que se sabe que son fundamentales para la adquisición del lenguaje humano pueden no ser exclusivos de los humanos después de todo”, dice Attila Andics, investigador principal del Laboratorio de Neuroetología de la Comunicación.

“Pero todavía no sabemos cómo surgieron en los perros estos mecanismos cerebrales análogos a los humanos para el aprendizaje de palabras. ¿Reflejan las habilidades que se desarrollaron al vivir en un entorno rico en lenguaje, o durante los miles de años de domesticación, o representan una capacidad de un mamífero ancestral? Vemos que al estudiar el procesamiento del habla en perros, incluso mejores razas de perros con diferentes habilidades de comunicación y otras especies que viven cerca de los humanos, podemos rastrear los orígenes de las especializaciones humanas para la percepción del habla “.

Referencia: “Procesos neuronales subyacentes al aprendizaje estadístico para la segmentación del habla en perros” por Marianna Boros, Lilla Magyari, Dávid Török, Anett Bozsik, Andrea Deme y Attila Andics, 29 de octubre de 2021, Biología actual.
DOI: 10.1016 / j.cub.2021.10.017

Esta investigación fue financiada por la Academia de Ciencias de Hungría y la Red de Investigación Eötvös Loránd (Programa ‘Lendület’), el Consejo Europeo de Investigación (ERC) y el Ministerio de Innovación y Tecnología.

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