Canine object perception studied with non-invasive electroencephalography and eye gaze tracking : a comparative perspective

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6700-2
Title: Canine object perception studied with non-invasive electroencephalography and eye gaze tracking : a comparative perspective
Author: Törnqvist, Heini
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Veterinary Sciences, Department of Equine and Small Animal Medicine
Doctoral Programme in Clinical Veterinary Medicine
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020-10-23
Language: en
URI: http://hdl.handle.net/10138/319750
http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6700-2
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Canine cognition has been widely studied especially with behavioral methods. Behavioral studies have shown that dog’s social cognitive abilities are similar to preverbal human infants, and that dogs are excellent readers of human communicative gestures. However, behavioral studies cannot determine the cognitive processes and neuronal functions underlying the behavior. In addition, direct comparisons between humans and dogs have been rarely used in previous studies. The aim of this thesis was to evaluate the feasibility of two novel non-invasive methods of examining dog social cognitive functions, and also to compare human and dog cognitive abilities with eye gaze tracking. The feasibility of non-invasive electroencephalography (EEG) and eye gaze tracking in dog cognitive studies were studied in experiments I–IV. In an EEG experiment, the visual event-related potentials (ERPs) were measured while dogs were watching human and canine facial images. In the eye tracking experiments fixations and saccades towards the stimulus images were measured. Experiment I confirmed, for the first time, the usability of completely non-invasive EEG measurement in intact fully alert dogs. The early visual ERPs were detected at 75–100 ms from the stimulus onset. Experiments II–IV verified the feasibility of the eye tracking method in dogs. Experiment II showed that dogs preferred facial images of dogs and humans over inanimate objects. In experiment III, comparisons between the eye movements of humans and dogs revealed that both dogs and humans gazed longer social interaction images than non-social images. However, dogs gazed longer human interaction images and humans gazed longer at dog interaction images, which indicates that processing social interaction of another species might take more time. Also, family dogs gazed at images longer than kennel dogs, suggesting that kennel dogs’ limited social environment might have affected their processing of social stimuli. Experiment IV explored dogs’ gazing behavior towards images containing dogs, humans and wild animals. This study showed that dogs focused their gaze at living creatures and especially gazed at the biologically informative areas in the images, such as the head area. In conclusion, EEG and eye tracking are promising methods for studying dog cognition, and eye tracking can be used to compare responses between humans and dogs. EEG and eye tracking studies showed that dogs were focusing on the objects in the images and their gazing behavior depended on the image category. These studies highlight the importance of facial information to dogs, and also reflect their excellent skills in comprehending social and emotional cues in both conspecifics and non-conspecifics.Koirien kognitiivisia kykyjä on laajasti tutkittu erityisesti käyttäytymiseen perustuvilla menetelmillä. Käyttäytymistutkimukset ovat osoittaneet, että koirien kognitiiviset kyvyt ovat samankaltaisia kuin pikkulapsilla, ja että koirat ovat erinomaisia tulkitsemaan ihmisten eleitä. Käyttäytymistutkimukset eivät kuitenkaan kerro taustalla olevista kognitiivisista prosesseista ja neuronaalisista toiminnoista. Lisäksi suoria vertailututkimuksia ihmisten ja koirien välillä on vielä vähän. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli arvioida kahden uuden eläinystävällisen menetelmän soveltuvuutta koirien sosiaalisen kognition tutkimiseen, ja lisäksi verrata ihmisten ja koirien kognitiivisia kykyjä silmänliiketutkimuksen avulla. Tutkimuksissa I–IV tarkasteltiin kajoamattoman elektroenkefalografian (EEG) ja silmänliiketutkimuksen soveltuvuutta koirien kognition tutkimiseen. Tutkimus I vahvisti ensimmäistä kertaa täysin kajoamattoman EEG-menetelmän käyttävyyden koirilla. Varhaiset herätevasteet havaittiin 75–100 ms kuvien esittämisen jälkeen. Tutkimukset II-IV vahvistivat, että koirien silmänliikkeet on mahdollista rekisteröidä kuivien katsomisen aikana, ja että koirien huomio kiinnittyi kuvissa informatiivisille alueille. Tutkimus II osoitti, että koirat katsoivat enemmän koirien kuin ihmisten kasvokuvia tai esineiden kuvia. Tutkimuksessa III ihmiset ja koirat katsoivat sosiaalista vuorovaikutusta sisältäviä kuvia enemmän kuin kuvia, joissa ei ollut sosiaalista vuorovaikutusta. Koirat kuitenkin katsoivat pidempään ihmisten vuorovaikutuskuvia ja ihmiset koirien vuorovaikutuskuvia, mikä viittaa siihen, että toisen eläinlajin sosiaalisen vuorovaikutuksen prosessointi on hitaampaa. Lisäksi tutkimuksessa III, kotikoirat katsoivat kuvia pidempään kuin kennelissä eläneet koirat, mikä viittaa siihen, että kennelkoirien rajoitettu sosiaalinen ympäristö on saattanut vaikuttaa sosiaalisten kuvien prosessointiin. Tutkimuksessa IV koirille näytettiin koirien, ihmisten ja villieläinten kuvia. Tutkimus osoitti, että koirat kiinnittivät huomionsa eläviin olentoihin ja katsoivat erityisesti biologisesti informatiivisimpia alueita kuten pään aluetta kuvissa. Johtopäätöksenä voidaan sanoa, että EEG ja silmänliiketutkimus ovat lupaavia menetelmiä koirien kognitiivisten kykyjen tutkimiseen, ja että silmänliiketutkimusta voidaan käyttää vertailtaessa ihmisiä ja koiria. EEG ja silmänliiketutkimukset osoittivat, että koirat kohdistivat huomionsa kuvissa oleviin objekteihin, ja että katselukäytös riippui kuvakategoriasta. Tutkimukset myös osoittavat, että kasvojen alueen informaatio on tärkeää koirille, ja että koirat ovat taitavia lukemaan sosiaalisia ja emotionaalisia vihjeitä.
Subject: eläinlääketiede
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
törnqvist_heini_dissertation_2020.pdf 8.142Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record