הערכה של קוגניציה החברתית בפרימטים ללא אנושיים באמצעות רשת של מכשיר אוטומטי למידה ממוחשבת מערכות (ALDM) מבחן

Summary

הומו & ¹ Paleressompoulle פרסם מכשיר למידה אוטומטי (ALDM) נועד לבחון את יכולות הקוגניטיביות בודדות בקופים הנעים חצי חינם. המטרה העיקרית של הפרוטוקול שלנו היא להשתמש ברשת של יחידות מבחן ALDM ללמוד קוגניציה חברתית בפרימטים לא אנושיים.

Abstract

הומו & ¹ Paleressompoulle ופאגוט & Bonte ² פרסמו מכשיר אוטומטי למידה (ALDM) לחקר יכולות הקוגניטיביות של קופים נשמרו בתנאים הנעים חצי חינם. נתונים שנצברו במהלך חמש השנים האחרונות הוכיחו באופן עקבי את היעילות של פרוטוקול זה כדי לחקור הכרה פיזית / בודדת בקופים, והראו עוד, כי הליך זה מפחית את רמת מתח בניסויים בבעלי החיים ^3. מאמר זה מראה כי רשתות של ALDM יכולות לשמש גם כדי לחקור היבטים שונים של קוגניציה החברתית ובאו לידי ביטוי בקבוצת התנהגויות בקופים, ומתאר שלושה פרוטוקולי המחשה פותחו למטרה זו. המחקר הראשון מדגים כיצד הערכות האתולוגיה של התנהגות חברתית והערכות ממוחשבות של תפקוד הקוגניטיבי יכולות להיות משולבות כדי לחקור את ההשפעות של מצבי רוח הציגו חברתי על התפקוד הקוגניטיבי של אנשים. סטו השניdy מראה כי סוללות של ALDM פועלות במקביל יכולות לספק מידע ייחודי על ההשפעה של הנוכחות של אחרים על ביצועי משימה. לבסוף, המחקר האחרון מראה כי רשתות של יחידות מבחן ALDM יכולות לשמש גם כדי ללמוד נושאים הקשורים להעברה חברתית והתפתחות תרבותית. שילוב יחד, שלושת המחקרים הללו מדגימים בבירור כי בדיקות ALDM היא כלי ניסיוני מבטיח ביותר לגישור על הפער בספרות החיה בין מחקר על הכרה אישית ומחקר בקוגניציה חברתית.

Introduction

חקירות מעבדה ניסיוניות של הכרה קופים כמעט שיטתית העדיפו את המבחן של חיות מבודדות ^4, בהתאם לנושא התמודד. הליך מעבדה קלאסי זה הוכיח את יעילותה, ורוב הידע שלנו בנושאים כגון תפיסה, זיכרון, חשיבה והמשגה מופשט מגיע מהבדיקה של נושאים מבודדים. בדיקת פרטים בודדים מעבירה רבים יתרונות מעשיים; גישה זו מאפשרת עיצובים ניסיוניים מורכבים בשילוב עם מדידות קפדניות מאוד (למשל, עיתוי אלפיות שני) של ההתנהגות שתהיה נגיש בדרך אחרת. עם זאת, הליך זה יש גם המגבלות שלה, כשמדובר במחקר של השפעות חברתיות על הכרה בפרט. חוקרים לעתים קרובות נאלצים לעזוב את סביבת המעבדה המתוחכמת לטובת מארזים גדולים או הקשרים פרועים כאשר המחקר שלהם כרוך באינטראקציות חברתיות בין אנשים. יש בחירה זו עלות כפי שהוא MUCשעות קשות יותר לשלוט בגורמים הניסיוניים ולמדוד את ההשפעות שלהם באותה הרמה של דיוק מחוץ למעבדה. הבנה כיצד הכרה השפעה אמיתית חברתית אינטראקציות היא אחד האתגרים המדעיים הקשים ביותר בבני האדם ופרימטים לא אנושיים.

הנייר הנוכחי מציג פרוטוקול ניסוי חדש שנועד להקל על קושי כללי זו כדי לחקור קוגניציה חברתית בפרימטים לא אנושיים מבוססים מעבדה. הומו & ¹ Paleressompoulle ופאגוט & Bonte ² פרסמו לאחרונה מכשיר למידה אוטומטי (ALDM) להערכת יכולות הקוגניטיביות של קופים שגודלו בתנאים חצי חינם. שיטה זו משלבת את טכניקות תניה אופרנטית משמשות באופן מסורתי במעבדות עם טכנולוגית זיהוי תדר רדיו (RFID). בפועל, יש לי קופים חיים בקבוצה החברתית שלהם גישה חופשית מהמארז חיצוני שלהם למספר יחידות מבחן ALDM. consis ADLMsלא של מערכות פתוחות מבחן המכילות את כל הציוד הדרוש זמין באופן מסורתי במעבדות, בפרט מסך מגע כדי להציג את הגירוי ולהקליט את התגובה ומנפק מזון, כדי לספק את הפרס. קורא שבבי RFID לוכד את הזהות המספרית של המשתתף בעת כניסה ליחידת בדיקת ALDM, ואת תכנית הבדיקה משתמשת במידע זה כדי להציג את תכנית המחקר שהוקצתה לנושא המסוים הזה.

ראיות שנצברו במהלך 5 השנים האחרונות באופן ברור גילו כי (1) בדיקת ALDM משפרת את המוטיבציה של המשתתפים ^1,2 ו- (2) מעדיף למידה מורכבת ^5,6. בדיקות ALDM נראית גם מועילות מבחינת רווחת בעלי חיים, ומפחיתה את רמת הלחץ של המשתתף ³ ראו גם ^7. הליך בדיקת ALDM ההשראה הפיתוח של מכשירי בדיקה על ידי מספר קבוצות מחקר עבודה עם מצויץ (Macaca nigra) ורזוס (מולטית Macaca) קופי 7,8 ויונים (ליוויה Columba) ^9. המטרה העיקרית של הנייר שלנו היא להוכיח את התרומה הפוטנציאלית של בדיקות ALDM ללימודים בתחום של קוגניציה חברתית. שלושה שימושים שונים של פרוטוקול זה מתוארים למטרה זו. יחידות מבחן ALDM כבר תיארו בפירוט בפאגוט & ¹ Paleressompoulle. הם באיור 1 ותיארו בקצרה להלן. יחידות מבחן ALDM מערכות גישה פתוחה תניה אופרנטית מבחן מצויד במערכת זיהוי תדר רדיו (RFID) שקוראת את שבב RFID של קוף, ולכן הזהות שלו, ברגע שהוא נכנס למערכת הבדיקה. הגירויים מוצגים על מסך מגע, ותגמולים מזון מועברים בתוך מערכת הבדיקה לאחר תשובה נכונה היא נתון (בחירה של הגירוי הנכון) לגירויים אלה.

Protocol

הצהרת אתיקה: מחקר זה בוצעה בהתאם לתקנים צרפתים וקיבל אישור מוועדת האתיקה הארצית צרפתית, "Comité d'Ethique לשפוך 14 CE-l'הניסויים animale". נהלים היו גם עולים בקנה אחד עם ההנחיות של האגודה לחקר בעלי החיים התנהגות.

מבחן ALDM 1. יחידת סט-אפ

הערה: הגדרת יחידות מבחן ALDM לפי פאגוט & ¹ Paleressompoulle.

1. צור תאי מבחן הממד (0.7 x 0.7 x 0.8 מ ^'3), כמתואר ^ב1. ודא שלכל חדר בדיקה 2 הצדדיים שקופה לרוחב. לצייד כל חדר בדיקה עם דלת הזזה שיכולה להיות פתוח או סגור על הישבן (ראה איור 1). פתח את הדלת האחורית של יחידת ALDM כדי לספק גישה למערכת הבדיקה מהמארז.
2. התאם את הלוח הקדמי של חדר הבדיקה עם (7.3 x 7 סנטימטר ² ) נוף לנמל מתן חזון של 19 במסך מגע הממוקם בחלק הקדמי של היחידה, ו -2 handports לאינטראקציות ידניות עם מסך המגע.
3. להתקין אנטנה המחוברת לשבב אלקטרוני קורא סביב כל יד נמל כפי שמתואר ^ב1. האנטנה תהיה ללכוד את זהות RFID של הנושא.
4. התקן 19 במסך מגע קיבולי מול כל חדר בדיקה. מסך המגע משמש להציג את הגירויים ולהקליט משתנים הקשורים תגובה (דיוק וזמן תגובה). הפרד את viewports 25 סנטימטרים מהמסך.
5. חבר מחשב PC לכל יחידת מבחן שישמש להפעלת תכנית המבחן.
   הערה: בכל ניסוי, תכנית הבדיקה קובעת את משטר מבחן הנושאים (לדוגמא, רכוש של התצוגה, משך גירוי, וכו ') ומשייכת את אמצעי התנהגותיים (למשל, זמן תגובה, דיוק) לקוף שזוהה על ידי RFID טכנולוגיה.
6. חבר מנפק מזון לcomput המחשב אה דרך יציאת מקבילית, כפי שתואר ^ב1. מתקן זה מספק גרגרי חיטה יבשה בתוך שטח קוף ALDM.
7. להזריק שבב RFID בזרועו של כל יחיד בקבוצה כפי שתואר ^ב1.
   הערה: הליך זה צריכה להתבצע על פי נהלי הווטרינר.

איור 1: תמונה () ותצוגה סכמטית (ב) ליחידת ALDM. לכל יחידת מבחן חמישה אלמנטי מרכיב עיקריים. מסך מגע (); handport (ב); viewport (ג); מתקן מזון (D) ומספק פריטי מזון בתוך הכלוב לאחר תשובה נכונה; מחשב (ה); דלת (F) מספקת גישה מהמתחם."Target =" _ fig1highres.jpg blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

2. ALDM רשת סט-אפ

1. התקן 10 יחידות ALDM בתוך שני 8 x 4 מ ^'2 קרוונים, עם 5 יחידות ALDM בכל קרוון כמתואר ^ב1. חבר כל יחידת מבחן ALDM לשרת שליטה ייחודי נגיש באמצעות כתובת ה- IP (ראה איור 2). ודא שיחידת ALDM שתי להורדה ויכולה להעלות מידע מ / אל השרת.
2. לכתוב תכנית בדיקות מחשב שמורידה קבצי טקסט מהשרת ברגע שקוף מזוהה על ידי יחידת מבחן ALDM כלכל ^1. בקובץ הטקסט, לספק אינדיקציות על המצב הניסיוני הנוכחי (מספר הניסויים שבוצעו כבר באימון או בשלב בדיקה) של קוף באמצעות היחידה. כתוב את תכנית הבדיקות כך שהוא יכול להשתמש במידע זה להצגת משפט ההכשרה או מבחן שהוגדר מראש על ידי ההליך ניסיוני.
3. הכנס את progra המבחןתסריט מוטבע מ 'כך שהוא טוען ונתונים הורדות מהשרת. ודא שיחידת ALDM מסנכרנת את שעון ALDM פעמיים ביום.
   הערה: עם הליך זה, יחידות 10 ALDM יכולות לספק אינדיקציות שעל קוף משתמש בי יחידה, ומתי, ולכן מספקות מידע על הדינמיקה החברתית בשימוש במערכות הבדיקה.
4. כתוב את תכנית הבדיקות כך שלפני כל ניסוי, תכנית הבדיקה מעלה מידע מהשרת במצב הניסיוני הנוכחי של קוף. ברגע שהמשפט הוא מלא, יחידת ALDM תעדכן קובץ הטקסט של הנושא בשרת.
   הערה: ריכוזיות של הפרמטרים הקשורים בנושא בערבויות שרת השליטה שהמשתתפים ייבחנו במבחן כדי המוגדר מראש, ללא תלות ביחידות מבחן ALDM זה מחליט להשתמש.
5. אחסן את הנתונים הבאים כקובץ טקסט אחרי כל משפט: תאריך, זמן היום (HH: MM: SS פורמט), שם של תכנית הבדיקה הנוכחית, שם קוף, התחת מספרigned ליחידת בדיקת ALDM (למשל, 1), רמת מבחן (אימונים לדוגמא,), ציון (1 = תגובה התנהגותית נכונה; 2 = תגובה שגויה), זמן תגובה עם דיוק msec.

איור 2:.. ייצוג סכמטי של רשת ALDM כל יחידת ALDM מקבלת ומספקת מידע מ / אל שרת שליטה ייחודי אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

3. איור של השימוש ברשת ALDM לחקר קוגניציה חברתית

הערה: יש פרוטוקול ALDM יתרון הייחודי שיש קופים שיכולים לתקשר בחופשיות עם מחשבים, ואילו מתוחזק בקבוצה החברתית שלהם. להלן מוצגים 3 פרוטוקולים הממחישים השימוש בדואר של רשת של יחידות מבחן ALDM לאסוף מידע חסר תקדים על בבונים "(papio Papio) קוגניציה חברתית.

1. בדיקות ALDM ממוחשבות המשלבות תצפיות התנהגותיות (האתולוגיה):
   הערה: המטרה העיקרית של מחקר זה היא להעריך את ההשפעות של הערכיות (חיוביות מול שלילי) של מצבים רגשיים על התפקוד הקוגניטיבי של בעלי החיים במהלך בדיקת ALDM ממוחשבת. ההליך מתואר באיור 3 ופרטים מלאים על המחקר הזה פורסמו בet al מרזוקי. ¹⁰
   1. התקן משימת חיפוש חזותית מורכבת ממבחר של גירוי חזותי יעד בין מספר מסיחים בכל מחשב.
   2. במהלך שמונה ימים, להתבונן ולהקליט באופן ידני שהתנהגות כל מוצגים בודדים במתחם, וכאשר, עם טיימר המסונכרן לשרת השליטה.
   3. קבוצת ההתנהגויות הציגו במתחם בשלושה אשכולות המתאימים לאירועים רגשי חיוביים חברתיים (לדוגמא, טיפוח), האירועים החברתיים הרגשי השליליים (למשל, איום), ואירועים רגשי לא חברתיים (ניטראליים) (לדוגמא, מניפולציה אובייקט).
   4. נתח את זמני תגובה של משימת החיפוש החזותית המתקבלת בתוך חלון זמן 3 דקות הבאות תצפית התנהגותית במתחם. לסנכרן את התצפיות התנהגותיות ונתוני מחשב ולנתח (ראה איור 3).

איור 3:. איור סכמטי של סעיף 3.1 ההתנהגויות הספונטניות באו לידי ביטוי במתחם נרשמות במקביל לביצועים קוגניטיביים בבדיקות ALDM.

2. הערכה של השפעות חברתיות במהלך בדיקת ALDM:
   הערה: פרוטוקול זה נועד השפעות קהל לומדים על dur תפקוד הקוגניטיבי נרשםing בדיקות ALDM ממוחשבות. פרטים מלא על המחקר הזה פורסמו בHuguet et al. ¹¹
   1. בכל יחידת מבחן ALDM, להתקין משימה שבמעגל ואחריו תגובה בצד ימין של המסך או בצד השמאל כאשר מקבילית מוצגת.
   2. לאפשר את הקוף להשתמש במערכות בדיקת 10 ALDM כפי שהם רוצים. כמה קופים ולכן יכולים להשתמש במערכות בדיקה סמוכות. שיא שימושים שאדם שמערכת.
      הערה: בבונים יכולים לראות conspecifics (כאשר היום) באמצעות הגדרות מבחן האחרות של הקרוון, הודות לצד הקירות השקופים של כל יחידה.
   3. ודא שתכנית הבדיקה מתעדת את הביצועים של כל פרט, כמו גם את ההקשר החברתי של המשפט (כלומר, אם יחידות מבחן ALDM האחרות להשתמש בו זמנית, ועל ידי מי).
   4. ניתוח שינויים בזמן תגובה תלוי בהקשר החברתי.
3. אבולוציה תרבותית הוערכה באמצעות tra הממוחשבnsfer מידע מאנשים לאנשים:
   הערה: פרוטוקול זה פותח כדי ללמוד את האבולוציה של מידע המועבר באמצעות רשת של משתתפים. ההליך מתואר באיור 4 ופרטים מלאים על המחקר הזה פורסם באל Claidière et. ¹²
   1. לאמן את המשתתפים לפתור משימת זיכרון פשוטה שבה הם רואים ראשון ארבעה ריבועים אדומים שנבחרו באקראי בארבע על ארבעה של רשת אחרת לבנים אלה. אחרי 400 אלפיות שניים לשנות את כל הריבועים האדומים ללבנים, ולשאול את המשתתף לגעת בריבועים שהיו אדומים בעבר.
   2. כאשר האימון מסתיים, השתמש בתגובה התנהגותית של משתתף אחד (הריבועים נגעו) כדי לייצר את הגירויים לאדם הבא בשרשרת (ראה איור 4). פרט לאדם הראשון בשרשרת שהרשתות נוצרות באופן אקראי על ידי המחשב.
   3. לנתח את ההצלחה במשימה עם מספר Transmאירועי ission.

איור 4:. איור סכמטי של סעיף 3.3 בבון הראשון (הדור 1) נאלץ להשלים סט של 50 ניסויים שנוצרו על ידי המחשב. התגובות המוטוריות של בבון זה אז שמשו כדי ליצור הגירויים לבון השני (דור 2) בשרשרת העברת. הליך זה חזר על עצמו עד שבון האחרון בשרשרת נבדק. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

תוצאות

כפי שניתן לראות בתרשים 5, זמני התגובה הבאים התנהגויות ערכיויות שליליות, כגון איומים, היו איטיים באופן משמעותי מאלה הבאים (מניפולציה אובייקט למשל,) ניטראלית, וחיובי בעלי ערכיויות התנהגויות חברתיות, כגון טיפוח. מחקר זה מוכיח כי מצבי רוח חברתיים להשפיע על הביצועים במהלך בדיקה קוגניטיבית. קוראים מעוניינים למצוא מידע מפורט יותר על מחקר זה בet al מרזוקי. ¹⁰ באיור 6, בהשוואה לבידוד, הנוכחות של אחרים מופחתים זמני תגובה (זמן התגובה יורד עם מספר האנשים נוכחים בקרוון), המציין חברתי השפעת סיוע של תגובות למדו היטב. ניתן למצוא יותר מפורט על מחקר זה בHuguet et al. ¹¹ איור 7 מצביע על עלייה בביצועים במהלך ניסויי שידור (ריבועים כחולים) אך לא בשליטת מצב (אקראי) (עיגולים צהובים). מור ניתן למצוא מידע מפורט דואר על מחקר זה בet al Claidière. ¹²

איור 5:. זמני תגובת תוצאות המחשה מסעיף 3.1 ממוצעת (אלפיות שני) במשימת החיפוש החזותית מייד לאחר אירועים חיוביים, שליליים או ניטראליים חברתיים. ברים שגיאה מייצגים את סטיית התקן (SD).

איור 6: תוצאות המחשה מסעיף 3.2 השפעת נוכחות חברתית על המהירות של תגובות למדו היטב.. נתון זה מראה את זמני תגובה הממוצעים (אלפיות שני) בהתאם למספר של בני מין נוכחים במהלך כל ניסוי ביחידות מבחן ALDM הסמוכות. ברים שגיאה מייצגים את סטיית ההתקן (SE).

אוהל "FO: לשמור-together.within עמודים =" תמיד ">
איור 7:. תוצאות המחשה מסעיף 3.3 להצלחה של בבונים (המספר ממוצע של תגמולים עבור 50 ניסויים) עלתה עם מספר אירועי הילוכים (דור) במהלך ניסויי שידור (ריבועים כחולים) אך לא בניסויי שליטה אקראיים (עיגולים צהובים). ברים שגיאה מייצגים את SE.

Discussion

פרימטים תמיד הביעו עניין רב בהיבטים חברתיים ולא חברתיים של הכרה. עם זאת השילוב של שתי רמות של הבנה אלה היה קשה. לפעמים בדיקות חברתיות מתבצעות במעבדות, אך במספר מוגבל מאוד של נושאים ^13. רשת של יחידות ALDM מציעה 4 יתרונות עיקריים בהקשר זה: (1) בדיקת ALDM משתמשת בפרוטוקולים מתוחכמים ביותר (ממוחשבים) ומדידות דיוק של האלפית השני של התהליכים קוגניטיביים; (2) בדיקת ALDM מושגת בתוך ההקשר החברתי הטבעי של בעלי החיים למדו; (3) בדיקת ALDM ניתן מוצעת לקבוצות גדולות, כפי שנעשה במחקרים שלנו; (4) בדיקת ALDM מנצלת את ההתרחשות הספונטנית של אינטראקציות חברתיות ולא להגביל את האנשים למצבים חברתיים מסוימים.

רשת ALDM לכן פותחת אפיקים לאינטגרטיבית וניתוחים רב-ממדיים של הכרה שילוב גורם חברתי ולא חברתיים.

מאמר זה מדגים את גישת אינטגרטיבית זו באמצעות שלושה פרוטוקולים אך רבות אפשרויות אחרות קיימות לצד איורי מפתח אלה. לדוגמא, ראיות ראשוניות (לא פורסמו) שנאספו במעבדה שלנו מצביעות על כך שהקופים באמצעות יחידות בדיקה סמוכות יש גם האג"ח החברותי החזק בתוך הקבוצה החברתית שלהם. אם השפעה זו אישרה, אז אוטומטיות של בדיקות ALDM תאפשר איסוף הכמות גדולה של מידע על דינמיקה חברתית שיכול להקל על מחקרים סוציומטריים אורך (למשל, מבוסס על מדדים של מרחק חברתי) בפרימטים לא אנושיים.

המגבלות של בדיקות ALDM אינן ידועות בשלב זה. לדוגמא, זה עדיין לא ידוע באיזו מידת רמת הפעילות של הנושאים יכולה להיות מושפעת מהמבנה החברתי (לדוגמא, יחס מינים) של הקבוצה. עם זאת, בדיקת ALDM נראית מבטיח מאוד כלי כדי לגשר על הפער לכאורה בין לימודים בהכרה אישית ואלה ממוקדים יותר על קוגניציה חברתית. השימוש בו מציע את ההזדמנות כדי לזהות את הגורמים החברתיים שעשויות להשפיע על הכרה בודדת, ולמדוד באופן מדויק יותר את ההשפעות שלהם. יתר על כן, המחקר הקודם שלנו הראה כי בדיקות ALDM גם מקדמת רווחת בעלי חיים: הם צורות של מוספים להתנהגות שתפחתנה את רמות לחץ (המשתמעות מרמת הקורטיזול ומספר הסטריאוטיפי חריג) ^3. בהתאם לכך, ALDM בדיקות נראית מאוד מועילות לשני מדענים ובעלי חיים, ויש להשתמש באופן נרחב יותר בעתיד במעבדות ובגני חיות.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Touch screen			model ET1939L from Elotouch; Berwyn, IL
RFID microchip reader			model Petscan RT100 Version 5, Real Trace; Villebon sur Yvette, France
Eprime software			Professional, V 2.0, Psychology Software Tools, Pittsburg, PA
PC computer connected to a network			HP-Pavillon, programmed in our laboratory
Food dispenser			Home made in our laboratory