Звуковая символика в общении человека и собаки

Звуковая символика облегчает межвидовую коммуникацию между людьми и домашними собаками (Canis familiaris)

Эволюция человеческой коммуникации, вероятно, частично основывалась на общих интуитивных представлениях о связи звука и значения. Эти интуитивные представления о звуке и значении, известные как звуковая символика, можно увидеть, например, в эффекте бубаки-кики, когда бессмысленные слова несут внутреннее значение о своих вероятных референтах (в данном случае, о скругленных или угловатых объектах соответственно). В нашей работе мы впервые предполагаем, что звуковая символика может способствовать успешной межвидовой коммуникации между людьми и животными при определенных обстоятельствах. В ходе четырех исследований, включая повторные эксперименты, мы показываем, что люди в значительной степени и повсеместно используют звуковую символику для попыток передачи смысла домашним собакам (Canis familiaris), в частности, используя вокальную просодию для обозначения высоты в пространстве. В Исследовании 1 мы проанализировали записи любителей-владельцев собак, дающих команды своим питомцам двигаться вверх (например, «встань») или вниз (например, «лежать»), и обнаружили более высокую среднюю высоту тона (основная частота, f0) в первом случае по сравнению со вторым. В Исследованиях 2 и 3a мы повторили это с соревнующимися владельцами собак, как в самоотчетах, так и в акустическом анализе голоса, записанного во время соревнований. Кроме того, профессионалы использовали звуковую символику в большей степени, чем любители, в своих командах собаке «сидеть» (используя более высокую высоту тона для обозначения «сидеть вверх» по сравнению с «сидеть вниз»). Наконец, в Исследовании 3b мы демонстрируем, что звуковая символика, по-видимому, взаимопонимаема собаками в определенных полезных обстоятельствах. Собаки быстрее выполняли команду «лежать» с просодической звуковой символикой по сравнению с командами без нее, что демонстрирует, что звуковая символика может иногда лежать в основе успешной межвидовой коммуникации.

Аннотация

Эволюция человеческой коммуникации, вероятно, частично основывалась на общих интуитивных представлениях о связи звука и значения. Эти интуитивные представления о звуке и значении, известные как звуковая символика, можно увидеть, например, в эффекте бубаки-кики, когда бессмысленные слова несут внутреннее значение о своих вероятных референтах (в данном случае, о скругленных или угловатых объектах соответственно). В нашей работе мы впервые предполагаем, что звуковая символика может способствовать успешной межвидовой коммуникации между людьми и животными при определенных обстоятельствах. В ходе четырех исследований, включая повторные эксперименты, мы показываем, что люди в значительной степени и повсеместно используют звуковую символику для попыток передачи смысла домашним собакам (Canis familiaris), в частности, используя вокальную просодию для обозначения высоты в пространстве. В Исследовании 1 мы проанализировали записи любителей-владельцев собак, дающих команды своим питомцам двигаться вверх (например, «встань») или вниз (например, «лежать»), и обнаружили более высокую среднюю высоту тона (основная частота, f0) в первом случае по сравнению со вторым. В Исследованиях 2 и 3a мы повторили это с соревнующимися владельцами собак, как в самоотчетах, так и в акустическом анализе голоса, записанного во время соревнований. Кроме того, профессионалы использовали звуковую символику в большей степени, чем любители, в своих командах собаке «сидеть» (используя более высокую высоту тона для обозначения «сидеть вверх» по сравнению с «сидеть вниз»). Наконец, в Исследовании 3b мы демонстрируем, что звуковая символика, по-видимому, взаимопонимаема собаками в определенных полезных обстоятельствах. Собаки быстрее выполняли команду «лежать» с просодической звуковой символикой по сравнению с командами без нее, что демонстрирует, что звуковая символика может иногда лежать в основе успешной межвидовой коммуникации.

Введение

Наши исследования сосредоточены на вопросе о том, могут ли люди и собаки установить взаимопонимание, используя звуковую символику. Человеческие высказывания обладают звуковой символикой, если они напрямую выражают значение из своих акустических свойств (обзор см. в [1]). В языках с относительно хорошо развитой звуковой символикой даже неносители языка могут угадывать значение слов. Например, монолингвы, говорящие по-английски, могут угадывать значения японских иностранных пространственных прилагательных (например, «большой» против «маленький») на уровне выше случайного (также на корейском, албанском, гуджаратском и т. д.; например, [2]), предполагая, что значение каким-то образом передается тем, как звучат слова. Сам английский язык обладает относительно небольшой звуковой символикой, хотя редкие случаи могут быть достаточными для установления коммуникации с животными. Ниже мы описываем соответствующую звуковую символику английского языка.

В английском языке есть звуковая символика в небольшом классе ономатопоэтических слов (например, «buzz» — жужжать), но также, например, в тенденции связывать высокие передние гласные (/ɪ/) с маленькими объектами, низкие задние гласные (/ɑ/) с большими объектами [3, 4], и округленные гласные с округлыми объектами (последнее продемонстрировано эффектом бубаки-кики; [5, 6]). Недавние исследования предполагали, что только люди понимают звуково-символический язык; например, бонобо (Pan paniscus) не проявляют никаких признаков эффекта бубаки-кики, несмотря на прямое тестирование [7]. Но звуковая символика также может быть найдена в английской просодии, которая включает высоту, интонацию, ритм или громкость речи (выраженную акустически такими характеристиками, как средняя основная частота (f0), вариация f0, длительность и амплитуда). Хотя просодия когда-то считалась референциально избыточной, Ньяард и др. [8] утверждают, что определенные семантические области несут уникальные акустические сигнатуры. Один пример, имеющий отношение к данной теме, — это вариация высоты тона при ссылке на объекты в вертикальной плоскости. В экспериментальных условиях люди спонтанно говорят с более высокой высотой тона при ссылке на объекты, движущиеся вверх, по сравнению с движущимися вниз [9]. Этот тип исследования дает эмпирическую поддержку связи между просодией и значением (то есть вертикальным положением в пространстве). Поскольку просодия является основой наших исследований, мы далее расширим ее звуково-символические свойства.

Референциальное использование просодии (например, более высокая высота тона в человеческом голосе [f0] интуитивно обозначает более высокое положение в пространстве) также согласуется с кроссмодальными соответствиями, которые являются еще одним набором человеческих интуитивных представлений, но часто на более сенсорном уровне (например, более высокая синусоидальная высота тона интуитивно обозначает более высокое положение в пространстве; обзор см. в [10]). Следовательно, соответствия согласуются с просодической звуковой символикой, потому что люди связывают высокое положение в пространстве с высокой высотой тона, будь то чистые тона (т. е. соответствие; [11]) или лингвистическая просодия (т. е. звуковая символика; [9]). Также важно, что кроссмодальные соответствия существуют у нечеловеческих видов, включая шимпанзе (Pan troglodytes; [12]), домашних собак [13], цыплят (Gallus domesticus; [14]) и черепах (Testudo hermanni [15]). Например, мы показали, что собаки больше взаимодействуют с аудиовизуальными стимулами, которые согласуются с человеческими соответствиями высота тона-положение в пространстве (то есть они дольше смотрят на пространственно расположенные объекты, издающие более высокий против более низкого тон шума; [13]). Это предполагает, что кроссмодальные соответствия могут быть широкой особенностью нервных систем, а не уникально человеческой. В текущей статье мы поэтому исследуем, может ли этот тип кроссмодального соответствия (связывающий акустическую высоту тона и положение в пространстве) играть роль в лингвистической коммуникации между людьми и домашними собаками, в частности, в контексте просодической звуковой символики. В ходе четырех исследований мы сначала исследуем, используют ли люди вокальную просодию для попыток передачи смысла собакам (используя более высокий тон речи для обозначения объектов в более высоком положении в пространстве). Возможно, наиболее важно, мы исследуем, понимается ли эта звуково-символическая речь владельцев собак самими собаками.

Исследование 1: Акустический анализ просодии в голосовых командах от владельцев-неспортсменов

В Исследовании 1 владельцы собак давали шесть команд своим собакам: дважды «встань», «лежать» и «сидеть» (без жестовых сигналов). «Встань» инструктирует собаку принять полностью вертикальное положение, касаясь земли всеми четырьмя лапами; «сидеть» — это среднее положение, когда круп собаки находится на земле, но передние лапы стоят; а «лежать» — это полностью низкое положение, когда круп, живот и локти собаки касаются земли. Таблица 1 показывает движение в вертикальной плоскости, связанное с этими шестью командами, в зависимости от исходной позиции собаки. Мы предположили, что владельцы могут использовать более высокую высоту произносимого тона (среднюю f0) при командах собаке двигаться вверх по сравнению с движением вниз. Здесь мы сравнивали либо между лексемами (сравнивая «встань» с «лежать»), так и внутри лексемы (сравнивая «сидеть вверх» [из положения лежа] с «сидеть вниз» [из положения стоя]; далее мы называем это «сидеть»вверх и «сидеть»вниз). Мы исследовали, может ли одно или оба сравнения демонстрировать просодическую звуковую символику (то есть более высокую среднюю f0 при командах собаке двигаться вверх против движения вниз).

Помимо акустических данных, мы собрали анкетную информацию от владельцев об их опыте владения собаками (в месяцах), опыте дрессировки (от «нет» до «профессиональный»), общем уровне дрессировки собаки (неформальная, формальная, спортивная дрессировка) и уровне владения собакой командами («сидеть», «лежать», «встань»). Мы предположили, что больший опыт или владение командами может увеличить вероятность использования владельцем звуковой символики. Следует отметить, что даже если бы звуковая символика была универсальной и/или врожденной, мы все равно ожидали бы эффекта дрессировки, потому что люди осознают себя. (Удачной аналогией является улыбка, которая инстинктивна и межкультурна, но люди все равно могут научиться улыбаться больше или даже искусственно в определенных ситуациях, просто потому, что они понимают ее коммуникативную ценность.)

Исследование 2: Самоотчет о просодии в голосовых командах от участников соревнований

Во втором исследовании мы привлекли и протестировали более опытных владельцев собак, которые дрессируют для спортивной дисциплины «Конкурсное послушание» (Competition Obedience) в упражнении «Дистанционный контроль» (Distant Control), регулируемом UK Kennel Club [16], где собакам дают те же шесть команд, что и в Таблице 1, но на арене на расстоянии 10–20 шагов. Звуково-символическая просодия может быть особенно полезна здесь, потому что собаки должны реагировать быстро и точно в сложном коммуникативном контексте (то есть на шумной арене издалека). Поэтому в Исследовании 2 мы спросили через анкету, как профессиональные дрессировщики собак произносили команды «встань» и «лежать» с точки зрения высокой (или восходящей) против низкой (или нисходящей) высоты тона (далее — высокая или низкая соответственно). (Обратите внимание, что мы дополнительно исследовали «сидеть»вверх и «сидеть»вниз в Исследовании 3.) Мы снова предсказали более высокую высоту тона при командах вверх против вниз, и снова собрали данные об опыте дрессировщика (то есть количество собак, дрессированных для соревнований, и достигнутый класс соревнований Kennel Club).

Исследования 3a/3b: Акустический анализ просодии и поведение собак в условиях соревнований

В последней паре исследований (3a/b) мы задали те же вопросы, но в естественной соревновательной обстановке, проведя акустический анализ команд собаководов (Исследование 3a) и наблюдая за последующим поведением их собак (Исследование 3b). Здесь мы тщательно изучили видеозаписи соревнований по «Конкурсному послушанию» в дисциплине «Дистанционный контроль» на Crufts, ведущей международной выставке собак, ежегодно проводимой United Kingdom Kennel Club, и крупнейшем соревновании такого рода в мире. Для акустического анализа мы измерили среднюю f0 голоса дрессировщика в его командах «встань», «лежать» и «сидеть» (как «сидеть»вверх, так и «сидеть»вниз). Как и прежде, мы предположили, что дрессировщики будут использовать звуковую символику (т. е. более высокую f0 для команд двигаться вверх против движения вниз). Крайне важно, что мы также предположили влияние на самих собак: собаки, чьи дрессировщики использовали максимальную референциальную просодию (низкий тон = вниз; высокий тон = вверх), должны были реагировать быстрее. Эта картина результатов могла бы предоставить доказательства успешной межвидовой коммуникации, основанной на звуковой символике. В частности, мы предсказали, что собаки будут реагировать быстрее на звуковую символику в командах «лежать» и «встань», но не в командах «сидеть», потому что высота тона избыточна при команде собаке «сидеть». Поэтому, даже если она произносится, она не может помочь собаке. Это связано с тем, что команда «сидеть» произносится в контекстах, где существует только одно возможное направление движения — либо когда собака стоит (движение только вниз), либо когда собака лежит (движение только вверх). В отличие от этого, команды, такие как «лежать» и «встань», могут быть даны, когда собака сидит, позиция, из которой возможны два направления (вверх, чтобы встать, или вниз, чтобы лечь). Таким образом, в то время как просодия может помочь интерпретации команд «лежать» и «встань», она не предоставляет полезной информации для команд «сидеть». Поэтому мы предсказываем, что собаки будут реагировать на звуковую символику в «лежать» или «встань», но не там, где она референциально избыточна в командах «сидеть».

Результаты

Исследование 1: Акустический анализ просодии в голосовых командах от владельцев-неспортсменов

Наши участники состояли из 34 владельцев собак (31 женщина, 2 мужчины, 1 другой пол; медианный возраст попадал в диапазон 36–45 лет), которые владели собаками в среднем 174,03 месяца (SD = 188,68). Средний возраст их текущей собаки составлял 55,68 месяца (SD = 36,35). Двадцать два владельца дрессировали своих собак только по базовому послушанию, 6 — по собачьему спорту (но только 1 — на соревнованиях), 5 были дрессировщиками собак, а 1 не имел опыта дрессировки собак. Здесь и далее участники были неоплачиваемыми добровольцами. Каждому участнику было предложено предоставить запись 6 команд (по две команды «встань», «лежать» и «сидеть»; см. Таблицу 1). Участники предоставили 186 пригодных записей (еще 18 отсутствовали или были непригодны; например, из-за фонового шума; более подробная информация содержится в необработанном файле данных на OSF). Мы провели акустический анализ их речи при подаче команд собакам «встань», «лежать» и «сидеть».

Во всех исследованиях мы сравнивали высоту тона команд либо между лексемами («встань» против «лежать»), либо внутри лексемы («сидеть»вверх против «сидеть»вниз). В обоих случаях тело собаки двигалось вверх в первом случае и вниз во втором (см. Таблицу 1). Мы прогнозируем более высокую среднюю f0 в командах для собаки двигаться вверх («встань» или «сидеть»вверх) по сравнению с движением вниз («лежать» или «сидеть»вниз). Мы анализировали «сидеть» отдельно от «встань»/«лежать» по четырем важным причинам. Во-первых, направление движения для «сидеть» зависит от контекста, в то время как для «встань»/«лежать» это не так; то есть, для каждого из последних сигналов указано только одно направление («встань» ↑; «лежать» ↓), в то время как для первого возможны два («сидеть» ↑↓), потому что направление движения зависит от исходной позиции (см. Таблицу 1). Во-вторых, анализ «сидеть» в изоляции обеспечивает полезное сравнение внутри лексемы (т. е. когда собаке командуют сидеть вверх или сидеть вниз, нет изменения в сегментном произношении — «сидеть», но значение все равно меняется). Это позволяет нам понять точную калибровку любой звуковой символики: возникает ли звуковая символика только между различными лексемами («встань» против «лежать») или она возникает даже внутри одной лексемы («сидеть», означающее вверх или вниз). Третья причина, по которой мы анализировали «сидеть» отдельно от «встань»/«лежать», заключается в различии способа поднятия тела. Команды «встань» и «лежать» приводят к полному подъему или полному приземлению тела собаки, в то время как команда «сидеть» приводит к частичному подъему тела (либо потому, что только голова поднимается из положения лежа, либо только круп опускается из положения стоя). Четвертая и самая важная причина, по которой мы анализировали «сидеть» отдельно от «встань»/«лежать», заключается в избежании конфаунда, поскольку «сидеть» имеет заметно отличающееся качество гласных по сравнению с «встань» против «лежать». Сравните начальный низкий гласный в /stand/ и /daʊn/ с гласным в /sɪt/, который имеет изначально более высокую высоту тона [17]. Высота тона является не только одной из наших зависимых переменных (поэтому важно не смешивать ее между элементами), но гласный в «сидеть» может даже иметь свой собственный набор звуково-символических свойств, которые не связаны с нашим здесь фокусом; например, его высокий передний гласный (/ɪ/) также ассоциируется с маленькими объектами [3, 4]. Таким образом, по всем четырем причинам мы анализировали «сидеть» отдельно от «встань»/«лежать», здесь и далее.

Все анализы проводились с использованием R Studio, R версии 4.1.2 [18]. Для получения доказательств звуковой символики мы использовали линейные смешанные модели (с использованием пакета lme4 [19] со средней f0 в качестве исхода, тип команды в качестве предиктора (Модель 1: «встань» против «лежать», Модель 2: «сидеть»вверх против «сидеть»вниз) и идентификатор дрессировщика в качестве случайного эффекта (как перехваты, так и наклоны). Наши данные показали некоторые свидетельства звуковой символики. Наши линейные смешанные модели выявили значительно более высокую среднюю f0 в командах «встань» (279 Гц, SE = 13,19) по сравнению с командами «лежать» (208 Гц, SE = 9,61), как и предполагалось (F(1,29.83) = 36,97, p < 0,0001). Однако значительной разницы в высоте тона между «сидеть»вверх (353 Гц; SE = 21,0) и «сидеть»вниз (346 Гц, SE = 21,4; F(1, 30.37) = 0,19, p = 0,67; см. Рис. 1a/b соответственно) не было.

Мы также сравнили степень звуковой символики с жизненным опытом собаки и владельца. В частности, мы сравнили величину разницы в средней f0 для «лежать» против «встань» (и снова для «сидеть»вверх против «сидеть»вниз) с: (a) продолжительностью владения собаками (в месяцах, используя корреляцию Спирмена в пакете ggpubr [20]) (b) опытом дрессировки владельца, разделяя владельцев на опытных (дрессировка для спорта или соревнований, включая профессионалов) и малоопытных (без дрессировки собак или базовое послушание) (c) опытом дрессировки собаки (неформальная, формальная, спортивная дрессировка) (d) уровнем владения собакой командой с вопросом: «Ваша собака реагирует на голосовую команду «сидеть»/«лежать»/«встань» без необходимости жеста?»; ответы были: Да (кодировано 3), Большую часть времени (кодировано 2), Иногда (кодировано 1), и Нет или Моя собака не была обучена сидеть/лежать/стоять по команде (кодировано 0). Для переменных (b)-(d) мы прогнозировали разницу средней f0 с помощью линейных моделей (пакет stats lm и функция aov из пакета stats [18]). Ни один из наших эффектов не был существенно модулирован опытом собаки/владельца (встань/лежать rs=0,17, p = 0,37; «сидеть»вверх/вниз rs=0,25, p = 0,17), ни опытом дрессировки владельца собаки (встань/лежать b=28,98, t(29)=1,29, p = 0,21; «сидеть»вверх/вниз b = 5,10, t(29) = 0,21, p = 0,83), ни владением собакой командами (встань/лежать b = 18,51, t(29) = 1,85, p = 0,07; сидеть вверх/вниз b = 12,53, t(29) = 0,49, p = 0,63), ни общим уровнем дрессировки собаки (встань/лежать (F(2,10.58) = 2,77, p = 0,11; сидеть вверх/вниз (F(2,28) = 0,2, p = 0,82).

Исследование 2: Самоотчет о просодии в голосовых командах от участников соревнований

Мы протестировали 128 владельцев собак-участников соревнований (8 мужчин, 119 женщин, 1 не указан; медианный возраст попадал в диапазон 56–65 лет), которые дрессировали своих собак в упражнении «Конкурсное послушание: Дистанционный контроль», регулируемом UK Kennel Club [16]. Участники заполнили анкеты, описывающие их просодию (высокий или низкий тон) для команд, представляющих интерес (т. е. «встань» и/или «лежать»), и предоставили 240 действительных ответов (минимум один на участника). Целевая группа для анализа состояла из тех, кто сообщил об изменении высоты тона при подаче команды собаке, т. е. 132 из 240 действительных ответов. Остальные использовали громкость (N=45); отсутствие модуляции голоса (N=22); полное отсутствие голоса (только жестовый сигнал; N=18); или другое (N=23). Мы также протестировали, но позже исключили еще 43 участника с незаполненными анкетами (например, без информации о соответствии требованиям Kennel Club; см. ниже).

Мы анализировали наших участников отдельно в двух группах, потому что правила Kennel Club [16] позволяют дрессировщикам либо использовать вокальную команду (например, «встань»), либо телесный сигнал (например, движение руки вверх), но не оба — и любой из них может опционально предшествовать имя собаки. Следовательно, наши целевые группы были: (a) группа «телесный сигнал»: здесь мы анализировали самоотчет о высоте тона в имени собаки (т. е. единственное произнесенное слово; 31 ответ, составляющий 23% от целевой группы) или (b) группа «вокальная команда»: здесь мы анализировали самоотчет о высоте тона в вокальных командах «встань»/«лежать» (которые точно соответствовали их сообщению о высоте тона любого используемого имени собаки); это были оставшиеся 101 ответ, составляющий 77% от целевой группы. Важно отметить, что при анализе имени собаки или команды мы разделили по типу команды (т. е. имя собаки или команда для инструкции встать против лечь).

Мы предсказали просодическую звуковую символику высоты тона, которая проявилась бы как более высокая высота тона для команд «встань» и более низкая высота тона для команд «лежать». Для этого мы использовали биномиальную GEE для каждой целевой группы (используя функцию geeglm из пакета geepack [21] с бинарным исходом низкий/высокий тон, и предиктором того, была ли команда «встань» или «лежать» (учитывая повторные измерения, поскольку дрессировщики могли сообщать высоту тона для обеих команд).

Группа «вокальная команда» продемонстрировала звуковую символику (биномиальная GEE, b = 4,39 (SE = 0,7), Wald χ2 (1) = 39,7, p < 0,0001), с более высокой высотой тона для команд «встань» (28 участников; против 6, сообщивших об использовании низкого тона), и более низким тоном для команд «лежать» (63 участника; против 4, сообщивших об использовании высокого тона). Этот значительный паттерн повторился и в группе «телесный сигнал» (биномиальная GEE, b = 36,0 (SE = 0,47), Wald χ2 (1) = 5924, p < 0,0001), с более высокой высотой тона для команд «встань» (17 участников; против 6, использовавших низкий тон), и более низким тоном для команд «лежать» (8 участников; против 0, использовавших высокий тон). Это повторило наши выводы для «встань»/«лежать» в Исследовании 1, но на этот раз для профессиональных дрессировщиков собак.

Мы снова спросили, связаны ли какие-либо эффекты с опытом дрессировщика (модель 1 = количество дрессированных собак; модель 2 = наивысший достигнутый класс послушания). Мы провели бинарные логистические регрессии (используя функцию glm пакета stats [18] с целевой группой, которая использовала высоту тона для обеих команд («встань» и «лежать»). Бинарным исходом было Да/Нет относительно того, была ли просодия согласуется с соответствием высота тона-положение в пространстве (согласовано = более высокая высота тона для команд «встань», и более низкая высота тона для команд «лежать»). Эти анализы проводились только для группы «вокальная команда», учитывая небольшое количество в группе «телесный сигнал» (N = 6). Как и в Исследовании 1, наши эффекты снова не были связаны с опытом дрессировщика. В частности, наша бинарная логистическая модель GLM сначала подтвердила вышеуказанный паттерн звуковой символики как для группы «вокальная команда» (b = 1,39, SE = 0,46, p = 0,002), так и для группы «телесный сигнал» (здесь все участники, которые использовали высоту тона в обеих командах «лежать» и «встань» [N=6] делали это в соответствии с соответствием высота тона-положение в пространстве). И там, где чисел было достаточно (в группе «вокальная команда»), мы не обнаружили влияния класса соревнований дрессировщика (b = 0,05, SE = 0,27, p = 0,87) или количества дрессированных собак (b=1,9, SE = 2,22, p = 0,39).

Исследование 3a: Акустический анализ просодии в голосовых командах от участников соревнований

Здесь мы провели акустический анализ речи дрессировщиков собак во время соревнований. Мы идентифицировали 76 целевых видеороликов соревнований Crufts Distant Control, содержащих (после исключений, см. SI) 201 голосовой файл от 35 дрессировщиков, состоящих из 33 женщин и 2 мужчин. Они включали 27 фрагментов «встань», 125 фрагментов «лежать», 24 фрагмента «сидеть»вверх и 25 фрагментов «сидеть»вниз (с различным количеством команд на дрессировщика в зависимости от того, с каким количеством собак они соревновались, и сколько их команд было исключено из анализа; см. файл необработанных данных на OSF для деталей). Анализы и предсказания были такими же, как в Исследовании 1. Как и прежде, мы обнаружили значительно более высокую среднюю высоту тона (f0) в командах «встань» (522 Гц, SE = 25,5) по сравнению с командами «лежать» (385 Гц; SE = 12,3), как и предполагалось (F(1,7.84) = 22,23, p = 0,002). В отличие от владельцев-любителей (Исследование 1), также была значительная разница между «сидеть»вверх (537 Гц, SE = 26,2) и «сидеть»вниз (489 Гц; SE = 17,2; F(1,11.94) = 6,66, p = 0,02; см. Рис. 1c/d), причем первый был выше по высоте тона.

Мы обнаружили почти идентичную картину результатов в наших дополнительных анализах, когда мы включили команды, которым предшествовало имя собаки. Снова мы обнаружили значительно более высокую f0 в командах «встань» (482 Гц; SE = 18,6) по сравнению с командами «лежать» (384 Гц; SE = 11,7) с аналогичным размером эффекта, как и раньше (F(1,29.80) = 28,10, p < 0,0001). Аналогично, команды «сидеть»вверх также произносились с более высокой высотой тона (523 Гц; SE = 23,5), чем команды «сидеть»вниз (483 Гц; SE = 18,9), причем эффект приближался к значимости (F(1,16.74) = 3,40, p = 0,08).

Исследование 3b: Поведение собак в зависимости от звуковой символики просодии в голосовых командах

Здесь мы проанализировали, как собаки реагировали на те же команды («лежать», «встань», «сидеть»вверх, «сидеть»вниз) в тех же соревнованиях (Crufts Distance Control). Мы проанализировали, могла ли средняя f0 в голосовой команде дрессировщика (взятая из Исследования 3a) повлиять на производительность собак (кодированную в Исследовании 3b). Мы проанализировали 68 целевых видеороликов, в которых участвовали 30 дрессировщиков и 44 собаки (некоторые дрессировщики соревновались с несколькими собаками на протяжении многих лет). Количество ответов на собаку снова варьировалось в зависимости от того, сколько раз за годы они участвовали в соревнованиях, и сколько их видео с реакциями было исключено (см. файл данных на OSF для деталей). Средний возраст собак составлял 7,4 года (SD = 2,8); половина были самками, и все были бордер-колли или рабочими овчарками (то есть беспородными бордер-колли, которые могли работать со скотом или нет).

Как и прежде, наши основные анализы проводились на «группе голосовых команд» (которые не использовали жесты), включая только тех, кто не использовал имя собаки. Как и в Исследовании 3a, мы также провели дополнительные анализы, включив 56 дополнительных фрагментов от дрессировщиков, которые использовали имя собаки перед командой. Здесь мы не разделяли команду от имени собаки, а извлекали среднюю высоту тона (f0) из всего высказывания (например, «Бастер, встань»). Это связано с тем, что одно из наших измерений, задержка реакции собаки, вероятно, происходило с самого начала высказывания (т. е. момента произнесения имени собаки), а не дальше, в команде.

Для каждого типа команды («встань», «лежать», «сидеть»вверх и «сидеть»вниз) мы провели две линейные смешанные модели со средней f0 в качестве предиктора и идентификатором собаки в качестве случайного фактора. Зависимыми переменными были задержка движения (Модель 1) и продолжительность движения (Модель 2). Для команд «лежать» мы предсказали более быструю задержку и продолжительность движения для низкочастотных высказываний (и наоборот для «встань»; то есть быстрее для более высокой частоты). Такие результаты предполагали бы, что собаки понимают просодическую звуковую символику, и она помогает пониманию. Для команд «сидеть» мы предсказали отсутствие влияния высоты тона на поведение собак, потому что высота тона неинформативна для команд «сидеть» (см. выше и Обсуждение).

Как и предсказывалось, средняя высота тона не повлияла на команды «сидеть»: то есть, не было значительного влияния высоты тона на задержку движения ни для команд «сидеть»вверх (F(1,18.51) = 0,11, p = 0,74; F(1,17.64) = 0,03, p = 0,86 соответственно), ни для команд «сидеть»вниз (F(1,4.91) = 4,10, p = 0,10; F(1,19) = 0,80, p = 0,38 соответственно). Не было никакого эффекта даже тогда, когда мы включили команды с именами собак («сидеть»вверх задержка движения F(1,23) = 0,0002, p = 0,98, и продолжительность движения, F(1,21.35) = 0,16, p = 0,70; «сидеть»вниз задержка движения F(1,20.26) = 2,60, p = 0,12, и продолжительность движения F(1,23) = 0,18, p = 0,68).

Однако мы обнаружили эффект в командах «лежать», как и предсказывалось. Здесь, хотя высота тона не повлияла на задержку движения собак (для нашего основного анализа F(1,73.60) = 0,40, p = 0,53, ни при включении дополнительных команд, включая имя собаки F(1,77.80) = 0,30, p = 0,58), она действительно значимо предсказывала их продолжительность движения. Таким образом, собаки двигались в позицию быстрее, если средняя высота тона команды «лежать» была ниже (F(1,77.35) = 5,71, p = 0,019; см. Рис. 2). Мы обнаружили идентичную картину результатов, когда включили данные от дрессировщиков, которые также использовали имя своей собаки (F(1,82.01) = 6,14, p = 0,015). В итоге, наш результат показывает, что, среди дрессировщиков/собак, собаки, двигавшиеся вниз быстрее всего, были те, чьи дрессировщики использовали низкий тон.

Наконец, вопреки прогнозам, средняя высота тона не оказала никакого влияния на команды «встань», ни на задержку движения (основной анализ: F(1,6.14) = 0,52, p = 0,50; дополнительный анализ: F(1,50.12) = 0,30, p = 0,60), ни на продолжительность движения (основной анализ: F(1,16.52) = 0,002, p = 0,97; дополнительный анализ: F(1,63.98) = 0,05, p = 0,82).

Обсуждение

Наши данные предполагают, что люди используют просодическую звуковую символику при общении с собаками, и что при определенных обстоятельствах собаки демонстрируют взаимное понимание. Владельцы использовали более высокую высоту тона, чтобы побудить собаку двигаться вверх («встань») по сравнению с движением вниз («лежать»), что соответствует предыдущим выводам о звуковой символике просодии во взаимодействиях человека с человеком [9]. Мы обнаружили звуковую символику просодии для команд «встань/лежать» как в самоотчетах, так и в акустическом анализе, как в экспериментальных, так и в естественных условиях, и как у владельцев-любителей, так и у дрессировщиков-спортсменов, вплоть до участников чемпионата Crufts. Это изначально предполагает, что это может быть тенденция, не связанная с опытом дрессировки собак. Однако только профессиональные дрессировщики использовали просодическую звуковую символику для различения по высоте тона двух значений из одной лексемы («сидеть» → сидеть вверх, сидеть вниз), в то время как владельцы-любители этого не делали. Одно из объяснений заключается в том, что любители могут не осознавать, что одно слово «сидеть» может иметь разные направленные значения (т. е. они, возможно, рассматривают «сидеть» как единую команду, означающую «отдыхать на крупе/передних лапах», не учитывая направление движения). Альтернативная интерпретация заключается в том, что они неявно выбирают не использовать высоту тона, потому что высота тона референциально избыточна применительно к «сидеть». Как описано выше, команда «сидеть» всегда дается в контексте, где возможно только одно направление движения, поэтому просодия не может помочь (см. ниже, где мы обсуждаем это подробнее). В отличие от этого, профессиональные дрессировщики все равно применяют высоту тона даже в командах «сидеть», несмотря на ее избыточность, возможно, как часть более широкой стратегии дрессировки. Профессиональные дрессировщики могут чувствовать (сознательно или нет), что последовательная дрессировка собак для ассоциации высоты тона с направленностью поможет собакам применять этот просодический сигнал в ситуациях, когда он информативен, — как в случае команд «лежать» или «встань». На самом деле, избыточная просодия высоты тона также встречается в других местах, в исследованиях между людьми [9], и мы наблюдаем аналогичное явление здесь.

Мы не только продемонстрировали звуковую символику, когда люди говорят с собаками, но и показали некоторые свидетельства взаимного понимания. В Исследовании 3b модуляция высоты тона предсказывала поведение собак, потому что собаки быстрее двигались вниз, когда команда «лежать» произносилась более низким (против более высокого) тоном. Это дает первое указание на успешную межвидовую коммуникацию, основанную на звуковой символике в человеческом языке. Мы можем быть уверены, что собаки реагировали на голос, потому что телесные сигналы (например, движения рук или головы) были специально запрещены правилами соревнований в анализируемых нами данных (и любые теоретические движения глаз, имитирующие движение собак вниз, были бы только в пределах 12°, поэтому не могли быть обнаружены собаками на расстоянии соревнования около 33 футов). Кроме того, мы уверены, что собаки могли воспринимать изменения высоты тона в речевой просодии, потому что они способны различать звуковые частоты в достаточной степени [22], и их диапазон слуха схож с человеческим [23, 24]. Это означает, что собаки могут слышать просодические изменения высоты тона и потенциально находить их осмысленными, как предполагают наши данные для команды «лежать». Наши результаты согласуются с предыдущими исследованиями на животных, которые показали, что собаки связывают искусственные стимулы (например, сопоставление шума, генерируемого машиной, с размером или положением искусственных объектов; например, [13, 25, 26]). Но ни одно предыдущее исследование не демонстрировало звуковую символику в вербальных высказываниях, дающую некоторую степень межвидового понимания, как мы показали здесь. Наши данные также следуют за долгой чередой анекдотических сообщений о том, что разные дрессировщики используют схожие невербальные звуки в разных культурах (см. [26] (например, свистки, щелчки, хлопки; например, [27, 28, 29, 30, 31]), но опять же, не было никаких предыдущих доказательств того, были ли эти сигналы, производимые человеком, эффективны.

Мы не предсказывали и не обнаружили, чтобы собаки реагировали на просодию команды «сидеть». Их дрессировщики-чемпионы использовали более высокую высоту тона, когда «сидеть» означало движение вверх (из положения лежа) против движения вниз (из положения стоя), но просодия не повлияла на поведение собак. Мы отметили выше, что просодия здесь неинформативна, потому что, в отличие от команд «лежать» или «встань», «сидеть» дается только в контекстах, где просодия не может помочь. Следовательно, если команда «сидеть» подается из положения стоя, это означает движение вниз, но единственная другая возможная команда из этой позиции также означает движение вниз (т. е. «лежать»). Точно так же, если «сидеть» подается из положения лежа, это означает движение вверх, но единственная другая возможная команда из этой позиции также означает движение вверх (т. е. «встань»). По этой причине просодия не является полезной характеристикой при произнесении «сидеть» (поскольку контекст означает, что всегда существует только одно возможное направление движения). В отличие от этого, команды «лежать» могут быть даны, когда собака сидит, откуда теоретически возможны два направления (вверх, чтобы встать, или вниз, чтобы лечь), поэтому высота тона может помочь прояснить предполагаемое движение. То же самое относится и к командам «встань» (поскольку они тоже могут быть даны из положения сидя). Следовательно, просодия полезна для команд «лежать/встань» таким образом, как она не полезна для «сидеть». Конечно, отсутствие эффекта у наших собак для «сидеть» может также быть связано с недостаточной статистической мощностью, но эта избыточность означает, что модуляция просодии специально не предсказывала влияния на движения собак в этом условии.

Этот аргумент об избыточности предсказал заранее, что просодия не должна влиять на поведение собак в командах «сидеть», но почему мы не обнаружили никакого эффекта для «встань» (т. е. мы обнаружили эффект только для «лежать»)? Анализ данных выявляет одно вероятное объяснение: команды «лежать» в нашем наборе данных почти повсеместно доставлялись изолированно (96%; 108 из 112), в то время как командам «встань» чаще предшествовало имя собаки (66%; 45 из 68). Это сделало просодию менее информативной для «встань», потому что имя собаки служило более ранним дополнительным сигналом: проще говоря, собаки знают, что нужно встать, когда слышат свое имя. В отличие от этого, просодия наиболее информативна в командах «лежать», которые также являются тем, где мы обнаружили ее значительное влияние на реакции собак. В оставшихся командах она либо полностью неинформативна («сидеть»вверх, «сидеть»вниз), либо менее информативна (в «встань»).

Тот факт, что собаки филогенетически далеки от людей, но, по-видимому, разделяют понимание определенных звуково-символических ассоциаций в вокальном восприятии, указывает на далекое, но общее эволюционное происхождение. Это происхождение может быть одним, которое наделяет врожденными кросссенсорными ассоциациями как таковыми, или просто способностью извлекать статистику окружающей среды (поскольку собаки обычно разделяют человеческую среду с рождения). Поэтому интересно рассмотреть, почему именно высота тона сигнализирует о высоте в пространстве для людей и собак (что мы видим как в кроссмодальных соответствиях [9, 10, 13], так и в звуковой символике определенных слов здесь). Часто эти ассоциации не случайны: например, высокая высота тона ассоциируется с малым и расположенным высоко, вероятно, потому, что высокая высота тона исходит от более мелких животных и от объектов, расположенных выше в пространстве, в статистике сцен (например, [27]). Другим способствующим фактором может быть то, что низкочастотные голоса у людей и других млекопитающих сигнализируют о доминировании [33] (что вызывает подчиненные позы типа «вниз», такие как опущенная голова, прижатые уши и поджатый хвост; [34, 35]). Важно отметить, что это все еще звуковая символика: собака соответствующим образом реагирует на значение слова «лежать» (принять горизонтальное положение) и делает это быстрее в зависимости от того, как произносится слово. У нас также есть свидетельства того, что наш эффект нельзя объяснить только доминированием. В случае чистого доминирования, наши выводы могли бы быть не чем иным, как люди, выражающие доминирование с помощью низкочастотных звуков, а собаки принимающие низкие (подчиненные) позиции — без какой-либо связи с языком. Но это упрощенное объяснение не соответствует данным. Оно предсказывало бы, что собаки быстрее двигаются вниз на все низкочастотные команды, но они этого не делали (то есть высота тона не повлияла на их реакцию на команды «сидеть» вниз, как и ожидалось из счета звуковой символики — см. выше). Оно также предсказывало бы, вопреки нашим результатам, что стоять должно быть труднее с высокочастотной командой «встань», поскольку высокая частота сигнализирует о маленьком/безопасном говорящем, который обычно вызывает приближение, а не вертикальную неподвижность. Наконец, оно предсказывало бы, что профессиональные дрессировщики должны использовать более низкую высоту тона, чем любители, потому что профессионалы более доминируют (учитывая их большую потребность контролировать поведение собаки). Но наши данные показывают обратное: профессионалы использовали более высокую высоту тона, чем любители, и были более склонны варьировать свою высоту тона для обозначения высоты (например, они повышали высоту тона для «сидеть» вверх). Другими словами, профессионалы не были просто более доминирующими (как предсказывало бы чистое объяснение доминирования), а вместо этого были лучше способны использовать высоту тона для передачи лингвистического значения. В итоге, собаки реагируют на лингвистическую среду таким образом, который согласуется со звуковой символикой (быстрее опускаются при низкочастотной команде «лежать»), и это может потенциально происходить из двух источников: известной статистики сцен, связывающей высоту тона и высоту в пространстве [например, 27], и, возможно, также понятия доминирования, усиливающего эту ассоциацию между высотой тона и значением слова.

Наше исследование имеет несколько ограничений, например, мы не могли контролировать арену соревнований. Кроме того, наше исследование корреляционное, поэтому мы должны быть осторожны при выводе причинно-следственных связей; могут существовать и другие факторы, кроме высоты тона (см. [36]), которые повлияли на поведение собак в нашем исследовании (хотя мы уже рассмотрели ряд из них в нашем обсуждении выше). Будущие исследования могут также стремиться понять, почему наш поведенческий эффект наблюдался в продолжительности движения, а не в задержке движения. Одна из возможностей — это потолочные эффекты, поскольку наши собаки-участницы были высококвалифицированными исполнителями. Будущие исследования могут обнаружить более сильные эффекты у молодых, менее опытных собак или щенков (которые, как известно, демонстрируют предпочтение к просодии в речи, направленной на собак [37, 38]). Мы также отмечаем, что будущие исследования могут расширить наши анализы средней f0, чтобы рассмотреть контуры f0, которые сами по себе могут быть вовлечены в просодическую звуковую символику. Два стимула с разными контурами или диапазонами f0 могут иметь схожие средние f0, поэтому анализ контура может выявить дальнейшие эффекты, не очевидные из среднего значения.

В заключение, владельцы собак использовали просодическую звуковую символику, говоря с более высокой средней высотой тона в команде «встань» по сравнению с «лежать» (а также в «сидеть»вверх против «сидеть»вниз для самых продвинутых дрессировщиков-чемпионов). Наши данные связаны с выводами о кроссмодальных соответствиях высота тона-положение в пространстве у животных [25] и звуковой символике просодии между людьми [9], но показывают критическую степень взаимного межвидового понимания звуково-символического языка при определенных обстоятельствах, никогда ранее не наблюдавшуюся. Дрессировщики не только использовали референциальную просодию, но и собаки, казалось, понимали это, реагируя быстрее, когда команды «лежать» произносились с более низким тоном. Таким образом, просодическая звуковая символика может способствовать взаимопониманию в некоторых областях межвидовой коммуникации и оказаться полезной стратегией дрессировки на соревнованиях.

Методы

Исследование 1: Акустический анализ просодии в голосовых командах от любителей

Материалы и процедура

Тридцать четыре участника заполнили онлайн-анкету и выполнили шесть устных упражнений. Наша анкета собрала: (i) опыт владения собаками владельцем (в месяцах), (ii) опыт дрессировки владельца (нет, только базовая дрессировка послушания, дрессировка для спорта/соревнований, профессиональная) (iii) общий уровень дрессировки собаки (неформальная, формальная, спортивная дрессировка) и (iv) компетентность собаки в командах «сидеть», «лежать» и «встань» (ответы по 4-балльной шкале; см. Дизайн). Дополнительная информация (SI) содержит полную анкету (включая дополнительные пункты, которые будут рассмотрены в другом месте). Затем участники записали шесть устных команд, данных своей собаке, без жестов, используя загруженный аудиорегистратор. Эти команды показаны в Таблице 1 (т. е. два экземпляра «встань», «лежать», «сидеть»), и их порядок был рандомизирован для каждого участника. Аудиофайлы были разделены на отдельные команды (исключая любое имя собаки или другой голосовой сигнал). Мы использовали функцию Voice Report в PRAAT с диапазоном высоты тона от 75 до 700 Гц для извлечения средней f0 для каждой голосовой команды [39]. Примерно 20% аудиофайлов были проверены дважды для обеспечения точности (Альфа Кронбаха 0,99, 95% доверительные интервалы [0,999, 1]. В < 3% высказываний владельцы использовали разные слова команд для одних и тех же инструкций, а именно: (i) «встань» иногда заменялось на «back» (назад); оба были объединены, потому что они содержат одинаковое качество гласных (/stand/ = /bak/). Один участник использовал «up» (вверх), которое имеет другое качество гласных, но его данные были сохранены, поскольку высота тона попадала в пределах 2 стандартных отклонений от среднего значения оставшихся элементов. (ii) «лежать» иногда заменялось на «lie» (лежать) (/laɪ/ или /lʌɪ), и снова эти случаи были объединены с «лежать», поскольку они начинаются примерно с одного и того же положения в гласном пространстве (ср., /daʊn/) [40].

Исследование 2: Самоотчет о просодии в голосовых командах от участников соревнований

Материалы и процедура

Сто семьдесят участников заполнили онлайн-анкету [41]. Мы спросили, были ли вокальные высказывания для «встань» и «лежать» произнесены с высокой (или восходящей) против низкой (или нисходящей) высоты тона (далее — высокая или низкая соответственно). Два дополнительных вопроса выяснили у владельцев количество собак, дрессированных для соревнований, и наивысший класс на соревнованиях (с 8 категориями ответов от Prebeginner до Crufts Championship). Оставшиеся вопросы касались того, как участники соответствовали правилам Kennel Club для соревнований, т. е. использовали ли они имя собаки перед командой (это необязательно) и использовали ли они (a) телесные сигналы против (b) вокальных команд (например, «встань») — поскольку правила Kennel Club предписывают, что они не могут использовать оба. См. SI для полной анкеты (включая дополнительные пункты, которые будут рассмотрены в другом месте, например, касающиеся громкости).

Исследование 3

Исследование 3a: Акустический анализ просодии в голосовых командах на соревнованиях

Мы проанализировали общедоступные видеозаписи соревнований Crufts Distant Control между 2012 и 2018 годами включительно. Семьдесят одно целевое видео соответствовало нашим требованиям, что дрессировщик был виден, давал голосовые команды (не жестовые) и не использовал имя собаки в команде. Из них мы проанализировали среднюю f0 для каждой из шести команд (см. Таблицу 1), используя функцию Voice Report в PRAAT (диапазон высоты тона 100–850 Гц) [39]. В дополнительных анализах мы добавили еще 107 команд, которые мы извлекли из случаев, когда владелец также использовал имя собаки перед командой (анализируя среднюю высоту тона (f0) только из команды). Примерно 15% аудиофайлов были проверены дважды для обеспечения точности (Альфа Кронбаха 0,99, 95% доверительные интервалы [0,999, 0,999]).

Исследование 3b: Анализ поведения собак в зависимости от просодии в голосовых командах

Мы выбрали 68 видео из Исследования 3a, где были видны и дрессировщик, и собака (поскольку мы должны были кодировать поведение собак). Опять же, мы избегали использования видео, в которых дрессировщики использовали жесты для подачи команд. Наш выбор группы участников (не использующих жесты) и наш выбор соревнований (дистанционный контроль) поэтому снова гарантировали, что никакие посторонние факторы, кроме голосовой команды, не будут определять поведение собак. Видео были приглушены и обрезаны, чтобы показывать только собаку, затем закодированы с помощью BORIS (Behaviour Observation Research Interactive Software v.7.10.5 [42]) для двух временных поведенческих характеристик: (a) задержка движения: время в секундах между началом голосовой команды (сигнализируемой сигналом, который мы вставили в наши видео для слепого кодирования) и началом движения собаки (b) продолжительность движения: время между моментом, когда собака начала двигаться, и моментом, когда она достигла своего конечного положения (например, сидит). Примерно 30% аудиофайлов были проверены дважды для обеспечения точности, давая Альфу Кронбаха 0,99 для задержки (95% доверительные интервалы [0,87, 0,99]) и 0,96 для продолжительности движения (95% доверительные интервалы [0,85, 0,99]).

Этика

Этический комитет Университета Сассекса одобрил Исследования 1 и 2 (ER/AK682/3). Исследование 3 использовало общедоступные видеоматериалы. Информированное согласие было получено от всех участвующих владельцев собак. При разработке экспериментов с участием собак мы следовали рекомендациям ASAB по этичному обращению с нечеловеческими животными в исследованиях [43]. Исследования с участием людей проводились в соответствии с Кодексом этики исследований человека BPS [44] и Хельсинкской декларацией [45].