Responsiveness to social addressing signals in dogs and humans: a comparative approach  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
121038
Type PD
Principal investigator Gergely, Anna
Title in Hungarian A dajkabeszédre való reaktivitás összehasonlító vizsgálata kutyán és emberen
Title in English Responsiveness to social addressing signals in dogs and humans: a comparative approach
Keywords in Hungarian dajkabeszéd, kutya, ember, társas viselkedési készségek, EEG, fMRI
Keywords in English motherese, dog, human, social skills, neuroimaging, behaviour
Discipline
Cognition (e.g. learning, memory, emotions, speech) (Council of Medical and Biological Sciences)45 %
Psychology (Council of Humanities and Social Sciences)35 %
Ortelius classification: Experimental psychology
Behaviourism (Council of Medical and Biological Sciences)20 %
Ortelius classification: Animal ethology
Panel Psychology and Education
Department or equivalent Institute of Cognitive Neuroscience and Psychology (Research Center of Natural Sciences)
Participants Topál, József
Starting date 2016-10-01
Closing date 2021-08-31
Funding (in million HUF) 15.264
FTE (full time equivalent) 2.81
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Jelen kutatás célja a társas helyzetekre jellemző speciális verbális és nonverbális tulajdonságokkal rendelkező ún. dajkabeszédre való válaszkészség összehasonlító vizsgálata kutyán és emberen. Az innovatív módszereket alkalmazó vizsgálatsorozat arra a kérdésre keresi a választ, hogy a kutya, melynek társas viselkedési képességei számos aspektusban hasonlítanak az emberére, és az ember dajkabeszédre mutatott érzékenysége között milyen párhuzamok találhatók. A modern idegtudomány és a klasszikus etológia módszereinek ötvözésével a két faj társas viselkedésében fellelhető hasonlóságok mind a viselkedés, mind a szabályozás szintjén vizsgálhatóak, lehetővé téve ezzel a kutya ember(gyerek)-szerű szociokognitív képességeinek megértését. Célunk továbbá olyan nem invazív idegtudományban használt módszerek kutyán való alkalmazásának továbbfejlesztése és finomítása, melyek lehetővé teszik a társas készségek alapvető mechanizmusainak vizsgálatát. A kontrollált és egységes integratív szemléletű kísérleti módszerek lehetővé teszik a dajkabeszédre való válaszkészség vizsgálatát felnőttek, gyerekek és csecsemők esetében is ezzel segítve a társas viselkedési készségek fejlődésének megértését.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Jelen kutatás célja az ún. dajkabeszédre való válaszkészség és háttérmechanizmusainak összehasonlító vizsgálata kutya és ember (felnőtt, gyerek, csecsemő) esetében. Első kérdésünk, hogy a kutyák az emberhez hasonlóan mutatnak-e megkülönböztetett reakciót az olyan speciális ingerek irányába melyek rendelkeznek a gyerekek és/vagy kutyák felé irányuló kommunikáció akusztikus sajátosságaival. Az előbbi kérdést mind spontán (eye tracker) és akaratlagos viselkedés (érintőképernyő), mind neurális aktivitás (fMRI, EEG) szintjén vizsgáljuk. A kutatás ezt követő kérdése, hogy milyen viselkedésbeli és neurális hasonlóságok és eltérések találhatóak a kutyák és különböző életkorú emberek között olyan társas helyzetekben, melyekben a dajkabeszéd mellett más- hétköznapi társas helyzetekre jellemző - ingereket is használunk.

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Az elmúlt évtized során a kutya a humán viselkedés, különösképpen a társas viselkedés és szociális kogníció, egyik legfontosabb modelljévé vált. A sokak által támogatott feltételezés szerint a domesztikáció folyamata során a kutya olyan „ember-szerű” szociokognitív képességekre tett szert, melyek lehetővé tették számára az emberrel való hatékony együttélést és együttműködést. Ennek részeként a kutya érzékennyé vált az ember verbális és nonverbális jelzésire is. A közelmúltban végzett vizsgálatok felhívták a figyelmet az ún. osztenzív-kommunikatív jelzések fontosságára a kutya-ember interakciók során, melyek szerint a kutyák, a csecsemőkhöz hasonlóan érzékenyek a kommunikációs szándék kifejezésére és jelzéseire. Ugyanakkor szinte semmit sem tudunk arról, hogyan érzékelik a kutyák az emberi beszédet és milyen percepciós és kognitív mechanizmusok állnak a beszédre adott reakciók hátterében. Éppen ezért az utóbbi időben megnőtt az igény olyan jól kontrollálható kísérleti módszerek kutyán való alkalmazására, melyeket az ember esetében már sikerrel alkalmaztak a társas kognitív képességek és háttérmechanizmusainak vizsgálatára. Ezek a módszerek lehetővé tennék a két faj között fennálló viselkedésbeli párhuzamok és az őket szabályozó mechanizmusok felderítését. Úgy véljük, hogy a jelen vizsgálatban szereplő szisztematikus elemzés és validált módszerek alkalmazása az agyi aktivitás és szociális interakciók feltárásában fontos betekintést enged a társas működés kognitív mechanizmusaiban mind a kutya mind pedig az ember esetében.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
Az emberi és állati elmét vizsgáló összehasonlító viselkedés- és elmekutatás napjaink egyik legdinamikusabban fejlődő tudományága. Az emberi elmeképességek ezen új perspektívába való helyezése lehetőséget teremt arra, hogy mélyebb belátást nyerhessünk a társas viselkedési készségek evolúciójának és működésének titkaiba. Az összehasonlító vizsgálatok egyik legkedveltebb modellállata a kutya, mely a háziasítás évezredei során az emberrel megosztott közös környezethez való alkalmazkodásnak köszönhetően számos vonatkozásban kisgyermek-szerű társas kommunikációs készségekkel rendelkezik. Jelen kutatás célja, hogy a viselkedésbeli párhuzamok mellett a társas készségek, ezen belül is a gyermekek és kutyák irányába mutatott jellegzetes dajkabeszédre való válaszkészség, idegrendszeri szabályozásának összehasonlító vizsgálata. Ehhez elengedhetetlenül szükséges az olyan jól kontrollálható, a modern idegtudomány által alkalmazott módszerek kutyákra való alkalmazása, melyek lehetővé teszik a két faj esetében a társas viselkedés szabályozásának szintjén való vizsgálatát. Várakozásaink szerint jelen kutatás eredményei közelebb vihetnek minket ahhoz, hogy megértsük azokat a rejtett szabályozó folyamatokat, amelyek a kutya és az ember sajátos társas-értelmi képességeinek kialakulásában szerepet játszanak.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
The purpose of the proposed project is the exploratory investigation of social responsiveness to motherese, a special social addressing signal, in both dogs and humans. In a series of experiment we utilize an integrative approach in order to investigate similarities and differences between humans’ and dogs’ sensitivity and reactivity to motherese. Combining modern neurocognitive methods with ’traditional’ behaviour observations we will able to compare not just behaviour, but also the underlying mechanisms behind these social skills in the two species in a well-designed and controlled experimental framework. Moreover it can also improve our understanding of the human-like social competence in dogs. We aim to further elaborate on non-invasive neurocoscience methods in dogs and humans of different ages to study also the development of such social competence in both species.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
The aim of the present study is to compare social responsiveness to social addressing and underlying mechanisms in dogs and humans of different ages (infants, children, adults). Our first question is whether dogs show human-analogue differential responsivity to vocal signals that are characterized by special acoustic parameters. This question will be examined via both effortful (touchscreen study) and automatic (eye tracking study) behaviours and also at the level of neural activation (EEG, fMRI). As a next step, we ask if similar behavioural and neural analogies can be found using more naturalistic setups in which verbal addressing signals (high-pitched dog/infant directed intonation pattern) will be complemented with other ostensive communicative signals.

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
In the past decade the domestic dog has become one of the most important model for human social behaviour and cognition. Now it is widely accepted that as a result of the process of domestication dogs possess functionally ‘human-like’ socio-cognitive abilities, which allow them to live effectively together with humans in their environment and paved the way for the emergence of an evolutionary novel, inter-specific social competence. Recent evidence also suggests that dogs parallel human infants in their sensitivity to such ‘ostensive’ cues that signal the human’s communicative intention. Although ostensive-addressing verbal cues are most commonly used as a means to capture attention and control the dog’s responses, we currently know very little about how dogs actually perceive human speech signals. Therefore, it has become increasingly clear that there is a compelling need for a more systematic investigation of the cognitive mechanisms underlying dogsʼ human speech perception. Based on the above findings we emphasise that the elaboration of electrophysiological and neuroimaging methods in the present proposal may provide new insights into dogs’ socio-cognitive skills in dog-human comparative investigations.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Comparative approach is fast becoming an exciting topic in behavioural and cognitive sciences as it provides a comprehensive framework for understanding the evolutionary origins of social skills in both humans and nonhuman animals. In the last decade the domestic dog has been proposed to be an ideal model for human social cognition due to the fact that it shared environment with humans for a long time and this resulted in various forms of human-like social competence. The general aim of this research project is to investigate the basic similarities and differences between humans’ and dogs’ sensitivity and reactivity to verbal addressing signals and significantly advance our understanding of how domestic dogs perceive human speech. In our research agenda, we innovatively combine traditional behavioural observations with modern neurocognitive methods (fMRI, EEG) which allow us to study and compare underlying mechanisms behind such social skills in dogs and humans of different ages. The results will bring us closer to unravelling those hidden processes that underlie the parallel evolution of the social-cognition in dogs and humans.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A projektben a kutya és kisgyerek felé irányuló, sajátos intonációval jellemzett beszédre való válaszkészséget, valamint ennek neurális és neurofiziológiás szabályozó mechanizmusait vizsgáltuk természetes helyzetekben. Kimutattuk, hogy a kutya- illetve csecsemő-irányult beszéd (DDS ill. IDS) akusztikus paraméterei hasonlóak, és a figyelemfelkeltéskor alkalmazott megszólítás prozódiai jellemzőit az ember hozzáigazítja a címzett akusztikus preferenciáihoz és kognitív képességeihez. fMRI vizsgálatunkban azonosítottunk a kutya agyában két prozódia-szenzitív régiót, mely a gyerekek akusztikus kérgi területeihez hasonlóan érzékeny az eltúlzott prozódia (DDS és IDS) bizonyos akusztikus paramétereire, úgy mint alapfrekvencia átlag és variabilitás. EEG vizsgálatainkban pedig kimutattuk, hogy az emocionális ingerek a kutyáknál is befolyásolják az azt követő alvás paramétereit. Szemmozgáskövető-berendezéssel igazoltuk, hogy a kutyák és 14-16 hónapos gyerekek hasonlóan illesztik a multimodális (vizuális és akusztikus) fajtárshoz és a másik fajhoz tartozó megfelelő ingereket. Eredményeink igazolják, hogy a kutya és ember közötti viselkedési hasonlóságok mellett az idegi szabályozás szintjén megfigyelhető párhuzamok vizsgálata fontos előrelépést jelent a kutya ember-szerű társas kompetenciájának mélyebb megértésében, valamint a prozódia funkciójának szisztematikus vizsgálatában.
Results in English
The present research project was aiming to examine infants’ and family dogs’ responsiveness to the specific speech register people tend to use toward them, as well as the underlying neural mechanisms behind prosody perception and processing. In naturalistic settings, we showed that dog-directed (DDS) and infant-directed speech (IDS) have similar acoustic characteristics and people adapt their prosodic features to the acoustic preferences, emotional needs, and cognitive capacities of their audience. In an fMRI study, we identified two prosody-sensitive cortical areas in the dog brains in which, similarly to the findings in infants, neural responses were modulated by the fundamental frequency mean and variance of exaggerated and relevant prosody (DDS and IDS). Our non-invasive EEG studies provided the first evidence that emotionally valenced events affect subsequent sleep macrostructure in dogs. With the eye-tracking method, we directly compare dogs’ and 14-16 months-old infants' multimodal perception which showed evidence of functionally analogous con- and heterospecific intermodal matching in the two species. We emphasize that our investigations demonstrate that in addition to the behavioural similarities between dogs and children, the investigation of the similarities at the levels of neural processing can lead to a better understanding of the human-like social competence in dogs, and also reveal important aspects of the function of prosody.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=121038
Decision
Yes





 

List of publications

  
Gergely Anna, Faragó Tamás, Galambos Ágoston, Topál József: Differential effects of speech situations on mothers’ and fathers’ infant-directed and dog-directed speech: An acoustic analysis, SCIENTIFIC REPORTS 7: 13739, 2017
Gergely Anna, Petró Eszter, Oláh Katalin, Topál József: Auditory–Visual Matching of Conspecifics and Non-Conspecifics by Dogs and Human Infants, ANIMALS 9: (1) 17, 2019
Gergely Anna, Tóth Katinka, Faragó Tamás, Topál József: Is it all about the pitch? Acoustic determinants of dog-directed speech preference in domestic dogs, Canis familiaris, ANIMAL BEHAVIOUR 176: pp. 167-174., 2021
Varga Bence, Gergely Anna, Galambos Ágoston, Kis Anna: Heart Rate and Heart Rate Variability during Sleep in Family Dogs (Canis familiaris). Moderate Effect of Pre-Sleep Emotions, ANIMALS 8: (7) 107, 2018
Galambos Ágoston, Gergely Anna, Kovács Alexandra Barbara, Topál József: Affect matters: positive and negative social stimulation influences dogs’ behaviour in a subsequent situation involving an out-of-reach object, APPLIED ANIMAL BEHAVIOUR SCIENCE p. 105242., 2021
Gergely, A.; Kiss, O.; Reicher, V.; Iotchev, I.; Kovács, E.: Reliability of Family Dogs ’ Sleep Structure Scoring Based on Manual and Automated Sleep Stage Identification, Animals, 2020
Gergely A, Kiss O, Reicher V, Iotchev I, Kovács E, Gombos F, Benczúr A, Galambos Á, Topál J, Kis A: Reliability of Family Dogs’ Sleep Structure Scoring Based on Manual and Automated Sleep Stage Identification, ANIMALS 10: (6) 927, 2020
Galambos Ágoston, Turcsán Borbála, Oláh Katalin, Elekes Fruzsina, Gergely Anna, Király Ildikó, Topál József: Visual Fixation Patterns During Viewing of Half-Face Stimuli in Adults: An Eye-Tracking Study, FRONTIERS IN PSYCHOLOGY 9: 2478, 2018
Gergely Anna, Petró Eszter, Oláh Katalin, Topál József: Auditory–Visual Matching of Conspecifics and Non-Conspecifics by Dogs and Human Infants, ANIMALS 9: (1) 17, 2019
Varga Bence, Gergely Anna, Galambos Ágoston, Kis Anna: Heart Rate and Heart Rate Variability during Sleep in Family Dogs (Canis familiaris). Moderate Effect of Pre-Sleep Emotions, ANIMALS 8: (7) 107, 2018
Gergely Anna, Faragó Tamás, Galambos Ágoston, Topál József: Differential effects of speech situations on mothers’ and fathers’ infant-directed and dog-directed speech: An acoustic analysis, SCIENTIFIC REPORTS 7: 13739, 2017
Kis Anna, Gergely Anna, Galambos Ágoston, Abdai Judit, Gombos Ferenc, Bódizs Róbert, Topál József: Sleep macrostructure is modulated by positive and negative social experience in adult pet dogs, PROCEEDINGS OF THE ROYAL SOCIETY B-BIOLOGICAL SCIENCES 284: 20171883, 2017
Gergely, A., Hegedűs-Kovács, K., Gábor, A., Andics, A., Gácsi, M., Topál, J.: Gender matters: Voice processing of male and female speech in the dog brain., 21th conference of the European Society for Cognitive Psychology (ESCoP), 2019
Kis, Anna; Gergely, Anna; Galambos, Ágoston; Abdai, Judit; Gombos, Ferenc; Bódizs, Róbert; Topal, Jozsef: Sleep macrostructure is modulated by positive and negative social experience in adult pet dogs., Proceedings of the Royal Society B, 2017
Anna Kis, Anna Gergely, Ágoston Galambos, Judit Abdai, József Topál: Positive and negative social experience modulates sleep macrostructure in dogs, Behaviour 2017 IEC, Estoril, Portugal., 2017
Gergely Anna, Faragó Tamás, Galambos Ágoston, Topál József: Differential effects of speech situations on mothers’ and fathers’ infant-directed and dog-directed speech: An acoustic analysis, SCIENTIFIC REPORTS 7: 13739, 2017



Back »