ด้วยการใช้เครื่อง fMRI (Functional Magnetic Resonance Imaging) สแกนสมองของสุนัขที่ยังตื่นอยู่ (ไม่ต้องวางยา) นักวิจัยพบว่า สมองของสุนัขมีรูปแบบการทำงาน (Neural Patterns) ที่แตกต่างกันเมื่อเห็นภาพใบหน้ามนุษย์ที่มีอารมณ์ต่างๆ เช่น มีความสุข โกรธ กลัว และเศร้า จุดที่น่าสนใจคือ สมองของสุนัขไม่เพียงแยกแยะระหว่างอารมณ์บวกกับลบได้ แต่ยังแยกแยะอารมณ์เชิงลบต่างๆ ออกจากกันด้วย เช่น กลัวกับโกรธ หรือเศร้ากับโกรธ
ดร.ลอร่า คูอายา (Dr. Laura Cuaya) ผู้ร่วมวิจัยกล่าวว่า "นี่เป็นการพิสูจน์ครั้งแรกว่า สมองของสุนัขสามารถแยกแยะอารมณ์ที่มีความรุนแรง (Valence) ในระดับเดียวกันได้"
การศึกษา fMRI ในสุนัขพบว่าในสมองส่วน Neocortex โดยเฉพาะ Temporal Cortex นั้นมีพื้นที่ที่ตอบสนองต่อใบหน้า รูปร่าง และการแสดงออกทางอารมณ์ของมนุษย์โดยเฉพาะ และเมื่อเห็นรอยยิ้ม สมองส่วนนี้จะทำงานมากขึ้น
สุนัขสามารถประมวลผลเสียงร้องของมนุษย์ที่มีอารมณ์ต่างๆ เช่น เสียงหัวเราะหรือเสียงร้องไห้ ได้ในลักษณะที่คล้ายคลึงกับสมองของมนุษย์ โดยสมองส่วน Auditory Cortex มีปฏิกิริยาต่อเสียงเหล่านี้ แสดงให้เห็นว่ามนุษย์และสุนัขมีการทำงานของระบบประสาทที่คล้ายคลึงกันในการรับรู้สัญญาณทางอารมณ์
เมื่อสุนัขได้เห็นหน้าเจ้าของที่พวกมันรัก (เทียบกับคนแปลกหน้า) สมองส่วนที่เกี่ยวข้องกับอารมณ์และรางวัล (Limbic System) จะทำงานอย่างคึกคัก โดยเฉพาะ Amygdala, Insula, Caudate และ Cingulate Cortex และส่วน Hypothalamus จะทำงานมากที่สุดเมื่อเจ้าของมีปฏิสัมพันธ์เชิงบวกกับพวกมัน
หนึ่งในข้อค้นพบสำคัญของงานวิจัยนี้คือ ความสามารถในการอ่านอารมณ์มนุษย์ของสุนัขนั้น เป็นผลมาจากการเลี้ยงให้เชื่องมาเป็นเวลาหลายพันปี (Domestication) ไม่ใช่แค่ผลจากการฝึกในระยะสั้น
กระบวนการเลี้ยงให้เชื่องของมนุษย์ได้คัดเลือกสุนัขที่มีลักษณะนิสัย "อ่อนโยน สามารถสื่อสาร และมีกระบวนการทางสังคมและการมองเห็น" รวมถึงพฤติกรรมต่างๆ เช่น ความผูกพัน การจ้องตา และความไวต่ออารมณ์มนุษย์ ซึ่งล้วนเชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงของระบบประสาท แรงกดดันจากการคัดเลือกนี้เองที่สร้างสมองของสุนัขให้มีความพร้อมในการรับรู้สัญญาณทางอารมณ์ของมนุษย์
การศึกษาเปรียบเทียบพบว่า สมองและพฤติกรรมของสุนัขสมัยใหม่แตกต่างจากหมาป่าอย่างมีนัยสำคัญ และการเลี้ยงให้เชื่องได้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฉพาะในโครงสร้างของสมองที่เกี่ยวข้องกับการรับรู้ทางสังคม ผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ใน Journal of Neuroscience (ปี 2025) ที่เปรียบเทียบโดยตรงระหว่างสุนัขสายพันธุ์โบราณ (Pre-modern) และสุนัขสายพันธุ์สมัยใหม่ พบว่าการเลี้ยงให้เชื่องได้ปรับเปลี่ยนวงจรประสาทที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมทางสังคมที่มุ่งไปที่มนุษย์อย่างชัดเจน
หมาป่า สุนัข และมนุษย์ ล้วนมีกลไกของสมองที่เหมือนกัน (Homologous) ในการประมวลผลความรู้สึกพื้นฐาน ความเครียด และการผ่อนคลาย อย่างไรก็ตาม กระบวนการเลี้ยงให้เชื่องได้ขยายและทำให้วงจรเหล่านี้มีความเชี่ยวชาญมากขึ้นในสุนัข โดยเฉพาะในการอ่านสีหน้าของมนุษย์
น่าสนใจที่ว่า การศึกษาทั้งหมดนี้เกิดขึ้นได้ก็เพราะการฝึกอย่างหนักในเชิงบวก (Positive Reinforcement) เพื่อให้สุนัขนอนนิ่งๆ ในเครื่องสแกน MRI ได้โดยไม่ขยับ ซึ่งเป็นวิธีการที่ได้รับการยอมรับเป็นอย่างดี
สุนัขจะมีการตอบสนองทางสมองต่อคนที่คุ้นเคย (เจ้าของ) มากกว่าคนแปลกหน้า และระดับความผูกพันหรือประวัติการฝึกก็ส่งผลต่อการทำงานของสมองในส่วนที่ประมวลผลอารมณ์
ข้อสรุปสำคัญคือ ความสามารถหลักในการแยกแยะอารมณ์มนุษย์นั้นมีอยู่แล้วในสุนัขทั่วไปที่ไม่ได้ผ่านการฝึกพิเศษใดๆ มันเป็นผลผลิตจากการเลี้ยงให้เชื่องและการเข้าสังคมตามปกติ แต่การฝึกสามารถช่วยเพิ่มความสนใจต่อสัญญาณจากมนุษย์และทำให้วงจรประสาทที่เกี่ยวข้องทำงานได้ดีขึ้น
กระบวนการเลี้ยงให้เชื่อง (Domestication) ได้สร้างสมองของสุนัขให้มีความไวต่ออารมณ์ของมนุษย์ผ่านการคัดเลือกวงจรการรับรู้ทางสังคม การฝึกและประสบการณ์ทางสังคมของแต่ละตัวจะช่วยปรับแต่งวงจรเหล่านี้ให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น แต่ไม่ใช่ต้นกำเนิดของความสามารถนี้ โครงสร้างทางประสาทของสุนัขถูกหล่อหลอมโดยวิวัฒนาการร่วมกับมนุษย์นับพันปี ทำให้สุนัขเป็นเพื่อนที่ดีที่สุดที่เข้าใจเราได้โดยไม่ต้องใช้คำพูด