家犬认知控制中类似人类的脑电图特征

《Animal Cognition》：A human-like EEG signature of cognitive control in the domestic dog

　　

摘要

在人类中，通过头皮前部中线测得的θ波段活动（频率为4–8或5–7赫兹）是自愿且有意识的自我控制能力的重要脑电图指标。因此，额叶区域记录到的θ波可以反映新皮层的控制机制。其他可能的生理指标还包括α波和β波的强度，以及最近发现的1/f斜率变平现象。在家犬中，抑制性自我控制能力已得到广泛研究，但主要是通过行为测试来进行。在此，我们通过比较两种状态下的短时（约30秒）脑电图记录，首次探讨家犬认知控制能力的可能脑电图指标：被动清醒状态（基线）与延迟满足挑战状态（测试）。这些记录在同一实验 session内以随机顺序获取，整体实验条件完全相同。我们共从14只狗身上收集了226份短时脑电图记录。我们观察到神经活动在测试状态下明显高于基线状态，其频率范围与人类认知θ波相似（4–8赫兹），且在前部中线区域更为显著。另一个重要发现是宽带功率降低以及频谱变平，这表明额顶叶之间的连接在起作用。尽管这些指标无法区分认知控制的不同方面，但我们在清醒狗身上能够测量这些指标，为进一步利用脑电图研究犬类认知能力奠定了基础。