Die Innovation Arena ist eine neuartige Vergleichsmethode zur Untersuchung der technischen Innovationsrate pro Zeiteinheit bei Tieren. Es setzt sich aus 20 verschiedenen Problemlösungsaufgaben zusammen, die gleichzeitig vorgestellt werden. Innovationen können frei durchgeführt werden und das Setup ist robust in Bezug auf Veranlagungen auf Einzel-, Populations- oder Artebene.
Problemlösungsaufgaben werden häufig verwendet, um technisches, innovatives Verhalten zu untersuchen, aber ein Vergleich dieser Fähigkeit über ein breites Spektrum von Arten hinweg ist ein herausforderndes Unterfangen. Spezifische Veranlagungen, wie das morphologische Instrumentarium einer Art oder Explorationstechniken, können die Leistung bei solchen Aufgaben erheblich beeinflussen, was direkte Vergleiche erschwert. Die hier vorgestellte Methode wurde entwickelt, um in Bezug auf solche artspezifischen Unterschiede robuster zu sein: Die Innovation Arena präsentiert 20 verschiedene Problemlösungsaufgaben. Alle Aufgaben werden gleichzeitig vorgestellt. Die Probanden werden immer wieder mit dem Apparat konfrontiert, was eine Messung der Entstehung von Innovationen im Laufe der Zeit ermöglicht - ein wichtiger nächster Schritt, um zu untersuchen, wie sich Tiere durch innovatives Verhalten an veränderte Umweltbedingungen anpassen können.
Jeder Einzelne wurde mit dem Gerät getestet, bis es aufhörte, Lösungen zu entdecken. Nachdem die Tests abgeschlossen waren, analysierten wir die Videoaufzeichnungen und codierten den erfolgreichen Abruf von Belohnungen und mehreren apparategesteuerten Verhaltensweisen. Letztere wurden mit Hilfe einer Hauptkomponentenanalyse analysiert und die resultierenden Komponenten wurden dann zusammen mit der Sitzungsnummer und dem interessierenden Gruppenvergleich in ein verallgemeinertes lineares gemischtes Modell aufgenommen, um die Erfolgswahrscheinlichkeit vorherzusagen.
Wir haben diesen Ansatz in einer ersten Studie verwendet, um die Frage zu beantworten, ob die langfristige Gefangenschaft die Problemlösungsfähigkeit einer Papageienart beeinflusst, die für ihr innovatives Verhalten bekannt ist: der Goffin-Kakadu. Wir fanden einen Effekt im Grad der Motivation, aber keinen Unterschied in der Problemlösungsfähigkeit zwischen kurz- und langfristigen Gruppen in Gefangenschaft.
Eine Kohlmeise (Parus major) wird mit einer Milchflasche konfrontiert, kann aber nicht direkt auf die Milch zugreifen, da die Flasche durch eine Aluminiumfolie verschlossen ist. Es findet eine Lösung für dieses Problem, indem es durch die Folie pickt, damit es die Sahne trinken kann. Diese Situation beschreibt eines der bekanntesten Beispiele für tierische Innovation1.
Die Lösung solcher Probleme kann von Vorteil sein, insbesondere in Umgebungen, die häufigen Änderungen unterliegen. Kummer und Goodall2 haben Innovation im Großen und Ganzen definiert als das Finden "einer Lösung für ein neuartiges Problem oder einer neuartigen Lösung für ein altes". Eine detailliertere Definition von Innovation wurde von Tebbich und Kollegen3 postuliert als "die Entdeckung einer neuen Verhaltensinteraktion mit der sozialen oder physischen Umgebung, die Erschließung einer bestehenden Gelegenheit und / oder die Schaffung einer neuen Gelegenheit".
Spontane Innovationen zu beobachten, erfordert gründliche und zeitaufwendige Beobachtungen, die in einem Rahmen, der eine Vielzahl von Arten umfasst, oft nicht durchführbar sind. Um dieser Herausforderung zu begegnen, haben Forscher rigorose Literaturrecherchen durchgeführt, um die Innovationsrate4,5 zu schätzen, und Korrelationen zwischen der Innovationsneigung und anderen Faktoren wie neurologischen Messungen 6,7,8 und Fütterungsökologie 9,10,11 aufgedeckt. . Experimentelle Tests können jedoch innovatives Verhalten in einer kontrollierten Umgebung hervorrufen. Aus diesem Grund werden Leistungen bei technischen Problemlösungsaufgaben häufig als Stellvertreter für Innovationsfähigkeit bei Tieren herangezogen (siehe Review in12).
Eine Vielzahl von verschiedenen Ansätzen wurde verwendet, um innovative Problemlösungen zu untersuchen: Zum Beispiel können verschiedene Gruppen von Tieren anhand ihrer Leistung bei einer bestimmten Aufgabe verglichen werden. Solche Studien zielen typischerweise auf bestimmte Innovationen oder kognitive Fähigkeiten ab (z. B. Hakenbiegeverhalten; siehe13,14,15). Dies ermöglicht es den Forschern, detaillierte Informationen in einem bestimmten Kontext zu erhalten, aber die Interpretation von Ähnlichkeiten oder Unterschieden ist durch die Art der Aufgabe begrenzt, die möglicherweise unterschiedliche Innovationskraft von verschiedenen Gruppen erfordert (wie in13,14 diskutiert).
Andere Studien haben eine Reihe von aufeinanderfolgenden Aufgabendurchgeführt 16,17. Ein Vergleich der Leistungen bei mehreren Aufgaben und eine Abschätzung der Gesamtkompetenz innerhalb spezifischer Domänen wird durch diese Methode ermöglicht. Eine Einschränkung solcher Studien liegt jedoch in der sukzessiven Darstellung der verschiedenen Aufgaben, die keine Untersuchung der Entstehung von Innovationen im Laufe der Zeit zulässt.
Ein weiterer Ansatz besteht darin, gleichzeitig verschiedene Optionen für den Zugriff auf eine einzelne Belohnung anzubieten. Dies wird häufig durch die Verwendung der Multi Access Box (MAB) 18,19,20,21,22,23,24,25,26 erreicht, wobei eine Belohnung in der Mitte einer Puzzlebox platziert wird und über vier verschiedene Lösungen abrufbar ist. Sobald die gleiche Lösung konsequent verwendet wird, wird sie blockiert und das Tier muss zu einer anderen Lösung wechseln, um auf die Belohnung zugreifen zu können. Durch ein solches Experiment können Präferenzen zwischen und innerhalb der Arten nachgewiesen und berücksichtigt werden, aber es begrenzt immer noch den Ausdruck von innovativem Verhalten auf eine Lösung pro Versuch 18,19,20,21. In anderen Studien wurden den Tieren auch Apparaturen vorgestellt, die mehrere Lösungen gleichzeitig enthielten, jede mit unterschiedlichen Belohnungen. Dies ermöglicht mehrere Innovationen innerhalb eines einzigen Versuchs, aber bisher waren die Aufgaben weitgehend auf einige wenige motorisch unterschiedliche Lösungen beschränkt. Da dies nicht der Schwerpunkt dieser Untersuchungen war, beinhalteten die Versuchsaufbauten keine wiederholten Expositionen an der Apparatur, was ein Maß für die Innovationsrate pro Zeiteinheit27,28,29 ermöglichen würde.
Hier stellen wir eine Methode vor, die uns neben anderen Ansätzen helfen kann, verschiedene Arten in ihren innovativen Problemlösungsfähigkeiten zu vergleichen. Wir haben eine breitere Palette von Aufgaben innerhalb eines einzigen Setups entwickelt, von denen erwartet wird, dass sie sich je nach Gruppe oder Spezies in ihrem Schwierigkeitsgrad unterscheiden. Es ist daher weniger wahrscheinlich, dass aufgabenspezifische Disparitäten die Gesamtwahrscheinlichkeit der Lösungsfindung beeinflussen. Darüber hinaus stellen wir alle Aufgaben gleichzeitig und wiederholt vor, um die Entstehung von Innovationen im Zeitverlauf zu messen. Diese Maßnahme hat das Potenzial, unser Verständnis über den adaptiven Wert von innovativem Verhalten zu verbessern.
Eine erste Studie, die diese Methode verwendet, hat untersucht, ob die Langzeitgefangenschaft die Problemlösungsfähigkeiten (wie der sogenannte Gefangenschaftseffekt nahelegt; siehe30) des Goffin-Kakadus ( Cacatua goffiniana; im Folgenden: Goffins), einer Vogelmodellart für technische Innovationsfähigkeit (überprüft in31), beeinflusst.
Diese Studie wurde von der Ethik- und Tierschutzkommission der Veterinärmedizinischen Universität Wien in Übereinstimmung mit den Leitlinien guter wissenschaftlicher Praxis und der nationalen Gesetzgebung genehmigt. Der Versuch war rein appetitiv und streng nicht-invasiv und wurde daher gemäß dem österreichischen Tierversuchsgesetz (TVG 2012) als tierversuchsfreier Versuch eingestuft. Der Teil des in Indonesien durchgeführten Experiments wurde vom Ministerium für Forschung, Technologie und Hochschulbildung (RISTEK) genehmigt, basierend auf einem Treffen des Foreign Researcher Permit Coordinating Team (10 / TKPIPA / E5 / Dit.KI / X / 2016), das die Genehmigungen für die Durchführung dieser Forschung an M.O. (410 / SIP / FRP / E5 / Dit.KI / XII / 2016) und B.M. (411 / SIP / FRP / E5 / Dit.KI / XII / 2016) erteilte.
1. Voraussetzungen/Voraussetzungen
Abbildung 1: Diagramm einer einfachen dreiseitigen Box. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 2: Aufgaben der Innovation Arena mit entsprechender Beschreibung der motorischen Aktion, die zum Lösen erforderlich ist ( = Belohnung; rote Pfeile zeigen Richtungen von Aktionen an, die zur Lösung von Aufgaben erforderlich sind; gelbe Pfeile zeigen Belohnungstrajektorien an). Die Aufgaben sind nach ihrem mittleren Schwierigkeitsgrad angeordnet (von links nach rechts, von oben nach unten). Zuvor veröffentlicht in32. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
2. Vorbereitungen
Abbildung 3: Die Innovationsarena. Aufgaben, die in einem Halbkreis angeordnet sind; Die Positionen der 20 Aufgaben sind austauschbar. Ein Annäherungsraster (20 cm vor jeder Box) ist schwarz markiert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
3. Gewöhnung
HINWEIS: Der Zweck der Gewöhnung besteht darin, die Einflüsse neophober Reaktionen auf die Arena zu reduzieren. Stellen Sie ein Mindestgewöhnungsniveau für alle Probanden durch ein Gewöhnungsverfahren sicher, bei dem jeder Einzelne zwei Kriterien erreichen muss.
4. Testen
5. Motivationsprotokoll
HINWEIS: Wie oben beschrieben (Schritt 4.9), kann ein Motivationsprotokoll implementiert werden, wenn eine Person innerhalb der ersten 3 Minuten einer Sitzung nicht mit einer Aufgabe interagiert.
6. Analyse
Neunzehn Probanden wurden mit der Innovation Arena getestet: 11 Langzeit- und 8 Kurzzeitkakadus in Gefangenschaft (Abbildung 4).
Abbildung 4: Eine Übersicht über die Anzahl der pro Sitzung gelösten Aufgaben für jeden Einzelnen . a) Feldgruppe, b) Laborgruppe. Rote Linien = weiblich; blaue Linien = männlich. Probanden, die das Motivationsprotokoll aufgrund ihrer Zurückhaltung, mit dem Gerät zu interagieren, erhielten, wurden als nicht motiviert eingestuft und mit einem grauen Hintergrund dargestellt. Zuvor veröffentlicht in Supplementary Information of32. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
Die Hauptkomponentenanalyse ergab zwei Komponenten mit Eigenwerten oberhalb des Kaiserschen Kriteriums38 (siehe Tabelle 2 für die PCA-Ausgabe). PC1 wird mit der Häufigkeit der Kontakte mit Aufgaben, der in der Nähe (d. h. innerhalb des Rasters) der Aufgaben verbrachten Zeit und der Anzahl der berührten Aufgaben belastet. PC2 wurde positiv durch die Anzahl der Kontakte mit bereits gelösten Aufgaben und negativ durch die Anzahl der berührten, nicht gelösten Aufgaben beeinflusst. Solche aufgabengesteuerten Verhaltensweisen werden häufig zur Messung der Motivation verwendet (siehe12 für eine Überprüfung). Daher haben wir PC1 und PC2 als quantitative Messgrößen für die Motivation verwendet, mit dem Gerät in unserem Modell zu interagieren. Zusammen erklärten sie 76,7% der Varianz in apparategerichteten Verhaltensweisen und sowohl die Sitzung als auch die Sitzung beeinflussten signifikant die Wahrscheinlichkeit, Aufgaben zu lösen (PC1: Schätzung = 2,713, SE ± 0,588, χ 2= 28,64 , p < 0,001; PC2: Schätzung = 0,906, SE ± 0,315, χ2 = 9,106, p = 0,003; Sitzung: Schätzung = 1,719, SE ± 0,526, χ2 = 6,303, p = 0,001; siehe Abbildung 5; siehe Tabelle 4).
Abbildung 5: Einfluss von Kontrollprädiktoren auf die Lösungswahrscheinlichkeit: (a) PC1, (b) PC2, (c) Sitzung. Punkte zeigen beobachtete Daten, Fläche von Punkten gibt die Anzahl der Beobachtungen für jeden Datenpunkt an, gestrichelte Linien zeigen angepasste Werte des Modells und Bereiche symbolisieren Konfidenzintervalle des Modells. Zuvor veröffentlicht in32. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
Sechs der 19 Probanden erhielten während des Experiments das Motivationsprotokoll (Labor: 1 von 11; Feld: 5 von 8). PC1 dieser Vögel, die wir als nicht motiviert einstuften, lag zwischen -2,934 und -2,2, während positive Werte für alle anderen motivierten Individuen gefunden wurden (Tabelle 3).
Mit der vorgestellten Methode fanden wir keinen Unterschied der Gruppe über die Wahrscheinlichkeit, die 20 technischen Problemlösungsaufgaben der Innovation Arena zu lösen (Schätzung = −0,089, SE ± 1,012, χ2 = 0,005, p = 0,945; Abbildung 5; Siehe Tabelle 4 für Schätzungen mit festen Effekten; alle Vögel inklusive).
Ein post-hoc-Vergleich des Modells mit einem, einschließlich eines Interaktionsbegriffs von Gruppe mit Sitzung (Schätzung = 2,924, SE ± 0,854, χ2 = 14,461, p < 0,001) deutet auf eine geringere Wahrscheinlichkeit hin, in der Feldgruppe in früheren Sitzungen zu lösen, aber nicht in den späteren. Dieser Unterschied in früheren Sitzungen könnte auf die hohe Anzahl von weniger / nicht motivierten Vögeln im Gruppenfeld zurückzuführen sein (Personen, für die die Tests aufgrund der Regel gestoppt wurden, keine Aufgabe in 10 aufeinanderfolgenden Sitzungen zwischen 10 und 13 Sitzungen zu lösen).
Darüber hinaus fanden wir keinen Unterschied zwischen den Gruppen in Bezug auf die Gesamtschwierigkeit der Aufgaben (Vergleich des vollständigen Modells mit allen enthaltenen Vögeln, wobei ein reduziertes Modell keine zufällige Steigung der Gruppe innerhalb der Aufgabe aufweist: χ2 = 7,589, df = 5, p = 0,18). Visuelle Vergleiche von Vögeln, die nie einen Motivationsversuch erforderten, deuten jedoch auf einige Unterschiede in der Fähigkeit einzelner Einzelaufgaben hin (siehe z. B. die Button-Aufgabe in Abbildung 6).
Abbildung 6: Beobachtete Daten motivierter Probanden und angepasste Werte des Modells pro Aufgabe und Gruppe: Boxplots zeigen den Anteil der Erfolge pro Aufgabe für beide Gruppen (grün = Feld; orange = Lab). Fette horizontale Linien zeigen Medianwerte an, Kästchen reichen vom ersten bis zum dritten Quartil für Vögel. Boxplots veranschaulichen nur Daten von motivierten Vögeln (um die visuelle Klarheit zu verbessern). Einzelne Beobachtungen werden durch Punkte dargestellt (größere Fläche zeigt mehr Beobachtungen pro Datenpunkt an). Rote horizontale Linien zeigen angepasste Werte. Angepasste Werte stammen aus dem gesamten Datensatz. Enthalten sind Abbildungen der Aufgaben Bite (unten links), Button (oben Mitte) und Seesaw (oben rechts). Zuvor veröffentlicht in32. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
Diese Ergebnisse belegen die Machbarkeit der Methodik für vergleichende Forschungen, auch wenn die Tiere unterschiedliche Erfahrungen und ökologische Umstände haben. Ein Vergleich innovativer Problemlösungsfähigkeiten mit nur einer einzigen Aufgabe, wie der Button-Aufgabe, könnte zu einer falschen Schlussfolgerung geführt haben, dass langfristig gefangene Vögel bessere Problemlöser sind. Dieser Unterschied könnte durch die Erfahrung der Laborpopulation mit Stick-Insertionsexperimenten erklärt werden, während die motorische Aktion für Wildpopulationen möglicherweise nicht so ökologisch relevant ist. Solche Unterschiede könnten beim Vergleich verschiedener Arten möglicherweise ausgeprägter sein (siehe19). Darüber hinaus konnten wir testen, wie sich Motivation auf die Problemlösungsfähigkeit auswirkt, während wir gleichzeitig die Ergebnisse der beiden Gruppen verglichen und gleichzeitig die Motivation kontrollierten.
Die 20 technischen Probleme der Innovation Arena können daher genutzt werden, um Gruppenunterschiede bei bestimmten Aufgaben zu erkennen, aber auch die allgemeine Innovationsfähigkeit von Gruppen abzuschätzen. Im Falle des Goffin-Kakadus können beide Gruppen, d.h. die Fähigkeit, viele Belohnungen zu erhalten, wenn sie wollen, d.h. motiviert sind, mit dem Apparat zu interagieren.
Tabelle 1: Protokoll für das Codierungsverhalten: Detaillierte Beschreibung der codierten Verhaltensvariablen. Zuvor veröffentlicht in32. Bitte klicken Sie hier, um diese Tabelle herunterzuladen.
Tabelle 2: Ausgabe der Hauptkomponente: Faktorbelastungen über 0,40 sind fett gedruckt. Zuvor veröffentlicht in32. Bitte klicken Sie hier, um diese Tabelle herunterzuladen.
Tabelle 3: Details zu Themen und Werten aufgabengesteuerter Verhaltensweisen und Hauptkomponenten: Hochgestellt, wenn Messlasten über 0,40 pro PC liegen. Zuvor veröffentlicht in32. Bitte klicken Sie hier, um diese Tabelle herunterzuladen.
Tabelle 4: Feste Effekte Ergebnisse des Modells für die Wahrscheinlichkeit zu lösen. Zuvor veröffentlicht in32. Bitte klicken Sie hier, um diese Tabelle herunterzuladen.
Ergänzende Datei: Technische Zeichnung der Innovationsarena (InnovationArena.3dm). Die Abmessungen können leicht abweichen. Kann z.B. in 3dviewer.net geladen werden, das ist ein freier und quelloffener 3D-Modell-Viewer39. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.
Die Innovation Arena ist ein neues Protokoll, um innovative, technische Problemlösungen zu testen. Bei der Gestaltung der Aufgaben der Innovation Arena haben wir sorgfältig überlegt, dass die Aufgaben angesichts der morphologischen Einschränkungen einer Reihe von Arten (z. B. Verwendung von Schnäbeln, Schnauzen, Pfoten, Klauen oder Händen) gelöst werden können. Um eine breitere Vergleichbarkeit zwischen bereits getesteten und in Zukunft zu testenden Arten zu ermöglichen, empfehlen wir die Nutzung dieser Aufgaben, sofern dies mit dem jeweiligen Modell machbar ist. Wir sind uns jedoch bewusst, dass einige Aufgaben möglicherweise an bestimmte morphologische Grenzen einer Art angepasst werden müssen. Am wichtigsten ist, dass die Aufgaben für die Fächer neu sein müssen, was neue, alternative Designs erfordern kann. Ein Vorteil der Innovation Arena ist, dass aufgrund der Vielzahl unterschiedlicher Aufgaben Vergleiche auch dann möglich und informativ sein werden, wenn einige Aufgaben in zukünftigen Studien angepasst oder geändert werden müssen.
Bei der Planung der Studie sollte berücksichtigt werden, dass die Vortestphase (z. B. Entwurf und Bau des Geräts) viel Zeit in Anspruch nehmen kann. Darüber hinaus ist es wichtig, die Subjekte gründlich an den Apparat zu gewöhnen. Verschiedene Gruppen können sich in ihrem explorativen Ansatz und ihren neotischen Reaktionen erheblich unterscheiden40,41,42. Die Beseitigung (oder Reduktion) neophober Reaktionen wird Vergleiche zuverlässiger machen und es ermöglichen, die Rolle der Motivation zu identifizieren. Um die individuelle Entstehung von Innovationen im Zeitverlauf zu messen und soziales Lernen zu vermeiden, ist es entscheidend, dass Probanden wiederholt und individuell getestet werden, was unter Feldbedingungen eine Herausforderung darstellen kann. Für viele Arten benötigen wild gefangene Probanden viel Zeit, um sich an die neue Umgebung, die menschliche Präsenz und Interaktion zu gewöhnen und ein funktionierendes Trennverfahren zu entwickeln. Darüber hinaus ist es praktisch nicht möglich, den Randomisierungsplan für jede Person pro Sitzung strikt einzuhalten. Während die langfristig in Gefangenschaft gehaltenen Kakadus in unserer Studie darauf trainiert wurden, das Testfach zu betreten, wenn sie mit ihrem individuellen Namen aufgerufen wurden, mussten wir opportunistischer sein, welche Person den Testraum im Feld betritt. Neben der Motivation stießen wir auf einen weiteren Faktor, der die Ergebnisse einer vergleichenden Studie mit der Innovation Arena beeinflussen könnte. Aufgrund von Fütterungspräferenzen und Futterverfügbarkeit verwendeten wir für die beiden Gruppen unterschiedliche Belohnungsarten, was die Fütterungszeiten von wilden Kakadus im Vergleich zu den Laborvögeln erhöhte. Wir haben diese Unterschiede berücksichtigt, indem wir die Fütterungsdauer (wenn sie 3 s überschritten hat) zu der Gesamtzeit addierten, in der eine Person mit der Arena konfrontiert wurde. Dieses Protokoll stellte sicher, dass die Zeit für die Interaktion mit der Arena in einer Gruppe nicht aufgrund der Fütterungszeit verkürzt wurde. Zukünftige Studien sollten dieses potenzielle Problem berücksichtigen und könnten darauf abzielen, dieses Protokoll bereits in der Gewöhnungsphase umzusetzen.
Die Stärke und Neuheit dieser Methode umfasst die Kombination einer größeren Vielfalt von Aufgaben, die gleichzeitige Präsentation dieser Aufgaben, mehrere Belohnungen pro Begegnung mit dem Gerät und die wiederholte Exposition gegenüber dem Gerät für jedes Subjekt.
Darüber hinaus werden Einzelpersonen getestet, bis sie keine neuen Aufgaben mehr lösen. Im Gegensatz zu einer festen Anzahl von Sitzungen kann diese maximale (oder asymptotische Ebene) der Lösungsfindung zusammen mit der Anzahl der pro Sitzung gelösten Aufgaben aufschlussreich über die mögliche Anpassung einer Gruppe an eine sich ändernde Umgebung sein.
Ein Beispiel für eine alternative Methode ist die Multi Access Box (MAB), bei der es möglich ist, eine Aufgabe durch vier verschiedene Lösungen zu lösen, aber nur eine Belohnung pro Begegnung mit dem Gerät18 abgerufen werden kann und somit die Schätzung der Innovationsrate im Laufe der Zeit signifikant begrenzt ist. Darüber hinaus können Schwierigkeiten mit einzelnen Aufgaben, die artspezifisch sein können, den Leistungsvergleich in Bezug auf kognitive Fähigkeiten stark beeinflussen. Unseres Wissens wurde die gleichzeitige Darstellung von Aufgaben mit motorisch unterschiedlichen Lösungen in früheren Studien auf maximal sechs Aufgaben beschränkt (Federspiel, 6-Wege-MAB zu Mynah-Vögeln, bisher unveröffentlichte Daten). Während das MAB ein sehr nützliches Werkzeug ist, um Explorationstechniken aufzudecken, denken wir, dass die Innovation Arena besser für den Vergleich der Innovationsfähigkeit selbst geeignet ist. Ein breiteres Spektrum von Aufgaben, die auch im Schwierigkeitsgrad variieren, kann informativer über eine technische Gesamtlösungskompetenzsein 29.
In unserer ersten Studie verglichen wir erfolgreich zwei Gruppen derselben Art, den Goffin-Kakadu, die sich in ihrer Erfahrung erheblich unterschieden. Mit diesem Vergleich haben wir gezielt die Frage ins Visier genommen, ob langfristige Gefangenschaft die Problemlösungsfähigkeit beeinflusst. Frühere Studien haben gezeigt, dass ein längerer Lebensstil in Gefangenschaft diese Fähigkeiten verbessert (siehe30,43), aber direkte Vergleiche durch kontrollierte experimentelle Ansätze waren selten (sieheaber 44,45). Durch die Nutzung der Innovation Arena konnten wir diese Frage angehen und fanden keine Unterstützung für einen Captivity-Effekt auf die Gesamtfähigkeit von Goffins, neue Lösungen zu finden, sondern eher einen Effekt auf einer Motivationsebene32.
Darüber hinaus kann die Innovation Arena genutzt werden, um Fragen zu beantworten, die sich auf verschiedene Aspekte innovativer Problemlösung konzentrieren. Weitere Schritte könnten Untersuchungen umfassen, die sich mit den Auswirkungen von Divergenz und Konvergenz befassen. Zum Beispiel Vergleiche zwischen eng verwandten Arten, die sich in ihren Ökologien unterscheiden (z. B. Inselarten vs. Nicht-Inselarten), aber auch entfernt verwandten Arten, wie einem Papagei und einem Korbenvertreter oder Vogel- und Primatenarten, die zuvor ähnliche Leistungen bei der individuellen physischen Problemlösung zeigten46. Die Innovation Arena wurde entwickelt, um viele verschiedene Arten zu vergleichen, auch solche, die entfernt verwandt sind.
Allerdings könnte diese Methode sehr wohl auch zur Untersuchung interindividueller Unterschiede eingesetzt werden. Zum Beispiel könnte man Persönlichkeitswerte als Prädiktoren verwenden, um ihren Einfluss auf die Innovationsrate abzuschätzen. Wir glauben, dass die vorgestellte Methode von Forschungsgruppen verwendet werden kann, die tierische und menschliche Innovationen untersuchen, und / oder kollaborativ von Labors, die sich auf das Studium verschiedener Arten spezialisiert haben.
Die Autoren erklären keine Interessenkonflikte.
Wir danken Stefan Schierhuber und David Lang für ihre Unterstützung bei der Produktion dieses Videos, Christoph Rössler für seine Hilfe bei technischen Zeichnungen und Poppy Lambert für das Korrekturlesen dieses Manuskripts. Diese Publikation wurde gefördert durch den Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF; START-Projekt Y01309 an A.A. vergeben. Die vorgestellte Forschung wurde vom Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF; Projekte P29075 und P29083 an A.A. und Projekt J 4169-B29 an M.O.) sowie vom Wiener Wissenschafts- und Technologiefonds (WWTF; Projekt CS18-023 an A.A. vergeben) finanziert.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
wooden platform | Dimensions: woodensemicircle, radius approx. 1.5m | ||
FIXATION SYSTEM | |||
5 x metal nut | Dimensions: M8 | ||
5 x rod | (possibly with U-profile) | ||
5 x threaded rod | Dimensions: M8; length: 25cm | ||
5 x wing nut | Dimensions: M8 | ||
PUZZLE BOXES WITHOUT FUNCTION PARTS | |||
20 x acrylic glass back | Dimensions: 17cm x 17.5cm x 0.5cm | ||
20 x acrylic glass base | 4 holes for screws roughly; 2cm from each side Dimensions: trapezoid : 17.5cm (back) x 15cm (front) x 15cm (sides); 1cm thick | ||
20 x acrylic glass front | acrylic glass fronts need to be cut differently for each puzzle box (see drawing) Dimensions: 17cm x 15cm x 0.5cm | ||
20 x acrylic glass lid | cut out 0.5cm at the edges for better fit Dimensions: trapezoid shape: 18.5cm x 16cm x 16cm x 1cm (thick) | ||
40 x acrylic glass side | Dimensions: 17cm x 16cm x 0.5cm | ||
80 x small screw | to attach bases to the platform (4 screws per base) | ||
PARTS FOR EACH MECHANSIM PER TASK | |||
to assemble the parts use technical drawing InnovationArena.3dm | can be loaded e.g. in 3dviewer.net, which is a free and open source 3D model viewer. github repository: https://github.com/kovacsv/Online3DViewer; please contact authors if you are in need of a different format | ||
TASK TWIST | |||
5x small nuts | to attach glass (punch holes) and acrylic glass cube to threaded rod | ||
acrylic glass | Dimensions: 2cm x 2cm x 1cm | ||
cardboard slant | Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides) | ||
plastic shot glass | Dimensions: height: 5cm; rim diameter: 4.5cm; base diameter: 3cm | ||
thin threaded rod | Dimensions: length: approx. 10cm | ||
TASK BUTTON | |||
2x nut | attach to rod; glue outer nut to rod Dimensions: M8 | ||
acrylic glass | V-cut to facilitate sliding of rod Dimensions: 4cm x 3cm x 1cm (0.5cm V-cut in the middle ) | ||
cardboard slant | Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides) | ||
threaded rod | Dimensions: M8, length: 5cm | ||
TASK SHELF | |||
acrylic glass top | Dimensions: 5cm x 4cm x 0.3cm | ||
acrylic glass lower | Dimensions: 5cm x 4cm x 1cm | ||
acrylic glass side 1 | Dimensions: 4cm x 3cm x 0.5cm | ||
acrylic glass side 2 | Dimensions: 4.5cm x 3cm x 0.5cm | ||
thin plastic bucket | on side cut off to fit Dimensions: diameter: approx. 4.5 cm; height: 1cm | ||
cardboard slant | Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides) | ||
TASK SLIT | room to reach in: 2cm in height | ||
- | recommended: add small plastic barrier behind reward so it cannot be pushed further into the box | ||
TASK CLIP | |||
2x acrylic glass | Dimensions: 1cm x 1cm x 2cm | ||
cardboard slant | Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides) | ||
peg | Dimensions: length: approx. 6 cm | ||
thin threaded rod | Dimensions: length: approx. 6 cm | ||
TASK MILL | |||
2x arylic glass triangle | Dimensions: 10cm x 7.5cm x 7.5cm; thickness: 1cm | ||
2x plastic disc | Dimensions: diameter: 12cm | ||
4x small nut | for attachment | ||
7x acrylic glass | Dimensions: 4.5cm x 2cm, 0.5cm | ||
acrylic glass long | position the mill with longer acrylic glass touching lower half of the front (this way the mill can only turn in one direction) Dimensions: 6.5cm x 2cm, 0.5cm | ||
thin threaded rod | Dimensions: length: approx. 4cm | ||
wooden cylinder | Dimensions: diameter: 2cm | ||
TASK SWISH | |||
2x acrylic glass | Dimensions: 2cm x 1cm x 1cm | ||
4x small nut | for attachment | ||
acrylic glass | Dimensions: 10cm x 2cm x 1cm | ||
cardboard slant | Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides) | ||
thin threaded rod | Dimensions: length: approx. 7cm | ||
wooden cylinder | Dimensions: diameter: 2cm, cut-off slantwise; longest part: 7cm, shortest part: 5cm | ||
TASK SHOVEL | |||
acrylic glass | Dimensions: 20cm x 2cm x 1cm | ||
acrylic glass | Dimensions: 7.5cm x 2cm x 1cm | ||
acrylic glass | Dimensions: 5cm x 1cm x 1cm | ||
small hinge | |||
TASK SWING | |||
4x nut | Dimensions: M8 | ||
acrylic glass | Dimensions: 7.5cm x 5cm x 1cm | ||
cardboard slant | Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides) | ||
cord strings | Dimensions: 2x approx. 11cm | ||
thin bent plastic | bucket to hold reward; positioned on slant | ||
threaded rod | Dimensions: M8; length: 7cm | ||
TASK SEESAW | |||
2x acrylic glass | Dimensions: 10cm x 1.5cm x 0.5cm | ||
2x acrylic glass | Dimensions: 4cm x 1.5cm x 0.5cm | ||
acrylic glass | Dimensions: 10cm x 3cm x 0.5cm | ||
acrylic glass | Dimensions: 4cm x 1.5cm x 1cm | ||
small hinge | |||
TASK PLANK | |||
cardboard slant | Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides) | ||
thin tin | bent approx. 1cm inside box Dimensions: 6.5cm x 3cm | ||
TASK CUP | |||
plastic shot glass | Dimensions: height: 5cm; rim diameter: 4.5; base diameter: 3cm | ||
TASK FLIP-BOX | |||
2x acrylic glass triangle | Dimensions: 7cm x 5cm x 5cm; thickness: 0.5cm | ||
2x acrylic glass | Dimensions: 4.5cm x 5cm x 0.5cm | ||
2x acrylic glass | Dimensions: 7cm x 1cm x 1cm | ||
small hinge | |||
TASK SLIDE | |||
4x acrylic glass | Dimensions: 15cm x 1cm x 0.5cm | ||
acrylic glass door | Dimensions: 6cm x 6cm x 0.5cm | ||
TASK DJ | |||
2x small nut | for attachment | ||
acrylic glass | same as box bases Dimensions: trapezoid : 17.5cm (back) x 15cm (front) x 15cm (sides); 1cm thick | ||
plastic disc | Dimensions: diameter 12cm | ||
thin threaded rod | Dimensions: length: approx. 3cm | ||
TASK WIRE | |||
acrylic glass | Dimensions: 9.5cm x 9.5cm x 0.5cm | ||
acrylic glass | Dimensions: 12cm x 2cm x 1cm | ||
2x small hinge | |||
wire from a paperclip | |||
TASK TWIG | |||
2x small hinge | |||
acrylic glass | Dimensions: 5cm x 1cm | ||
cardboard slant | Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides) | ||
white cardboard | Dimensions: 13cm x 4cm | ||
Y-shaped twig | Dimensions: length: approx. 14cm | ||
TASK COVER | |||
acrylic glass | same as box bases Dimensions: trapezoid : 17.5cm (back) x 15cm (front) x 15cm (sides); 1cm thick | ||
thin plastic | Dimensions: diameter: 5cm | ||
TASK BITE | recommended: put tape on sides of platform the keep reward from falling off | ||
2-3 paper clips | |||
2x cutouts from clipboard | Dimensions: 10cm x 3cm | ||
acrylic glass | hole in middle Dimensions: 5cm x 3cm x 1cm | ||
toilet paper | |||
TASK DRAWER | |||
2x acrylic glass | Dimensions: 5cm x 2.5cm x 0.5cm | ||
2x acrylic glass | Dimensions: 4cm x 3cm x 1cm | ||
acrylic glass | hole approx. 2 cm from front Dimensions: 5cm x 5cm x 1cm | ||
OTHER MATERIAL | |||
wide-angle videocamera |
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