Активность мозга собаки уже удалось описать достаточно подробно, чтобы отслеживать её основные эмоциональные состояния. Благодаря неинвазивным методам визуализации исследователи могут распознавать в мозге собаки характерные паттерны, связанные с радостью, страхом и другими базовыми эмоциональными реакциями, не полагаясь при этом на язык тела или рассказы владельцев.

Методы вроде функциональной магнитно‑резонансной томографии и электроэнцефалографии показывают, как сенсорные сигналы превращаются в эмоциональное возбуждение в зонах, аналогичных человеческой лимбической системе. Когда собака предвкушает лакомство или слышит потенциальную угрозу, в отдельных кластерах нейронов возникает различимая активность, указывающая на общие для человека и собаки нейронные цепи, отвечающие за вознаграждение, настороженность и стрессовые реакции. Такие измерения позволяют учёным количественно описывать эмоциональное состояние, а не только делать выводы по внешнему поведению.

Однако те же наборы данных не дают убедительных нейронных маркеров сложных социальных эмоций — чувства вины, стыда или, к примеру, злонамеренности. Так называемый «виноватый взгляд» у собак часто появляется и тогда, когда они ничего плохого не сделали, что говорит скорее о выученной реакции на человеческие сигналы, чем о наличии моральных рассуждений или развитой способности понимать ментальное состояние другого. Современные когнитивные модели предполагают, что подобные высокоуровневые эмоции требуют продвинутой метакогниции и символического мышления, а у собак не наблюдается такого уровня кортикальной интеграции, который позволил бы сформировать столь абстрактные переживания.