전산 자동 학습 장치 (ALDM) 테스트 시스템의 네트워크를 사용하여 비 인간 영장류의 사회인지의 평가

요약

모야 & Paleressompoulle ¹ 반 무료 이르기까지 원숭이에서 개별인지 능력을 테스트하기위한 자동 학습 장치 (ALDM)를 발표했다. 우리 프로토콜의 주요 목표는 비 - 인간 영장류 사회인지 공부 ALDM 테스트 유닛의 네트워크를 사용하는 것이다.

초록

모야 & Paleressompoulle ¹ 게이 & 본테 ² 반 무료 이르기까지 상태를 유지 원숭이의인지 능력의 연구를위한 자동화 된 학습 장치 (ALDM)를 발표했다. 지난 5 년 동안 축적 된 데이터는 지속적으로 원숭이의 개별 / 물리적인지를 조사하기 위해이 프로토콜의 효율성을 입증하고, 또한이 절차는 동물 실험 ³ 중 스트레스 수준을 감소하는 것으로 나타났습니다. 이 논문은 ALDM의 네트워크는 사회적 인식의 다른 측면을 조사하는 데 사용에 그룹 원숭이의 행동을 표현 될 수 있다는 것을 보여줍니다, 그리고 그 목적을 위해 개발 된 세 가지 예시 프로토콜을 설명합니다. 첫 번째 연구는 사회적 행동 및인지 성능의 컴퓨터 평가 ethological 평가는 개인의인지 성능에 사회적으로 전시 분위기의 영향을 조사하기 위해 통합 될 수있는 방법을 보여줍니다. 두 번째 스투DY 병렬 실행 ALDM의 배터리가 작업 성능 등의 존재의 영향에 고유 한 정보를 제공 할 수 있음을 보여준다. 마지막으로, 최근 연구는 ALDM 테스트 유닛의 네트워크는 사회적 문화적 진화 전송과 관련된 문제를 연구하기 위해 사용될 수 있음을 보여준다. 함께 결합이 세 연구는 ALDM 테스트가 사회인지에 개인인지에 대한 연구 및 연구의 동물 문학의 격차를 해소하기위한 매우 유망한 실험 도구입니다 명확하게 보여줍니다.

서문

영장류인지 실험 실험실 연구는 거의 체계적으로 달려 드는 문제에 따라 격리 된 동물 ^(4)의 시험을 선호했다. 이 고전적인 실험 절차의 효율성을 입증하고 있으며, 이러한 지각, 기억, 추론과 추상적 인 개념화 등의 문제에 대한 우리의 지식의 대부분은 고립 된 과목의 시험에서 온다. 고립 된 개인을 테스트하는 것은 많은 실용적인 장점을 전달; 이 방법은, 그렇지 않으면 액세스 될 동작의 고도로 정밀한 측정 값 (예, 밀리 타이밍)과 결합 된 복잡한 실험적인 설계를 용이하게한다. 그것은 특히인지에 대한 사회적 영향의 연구에 관해서 그러나,이 절차는, 그것의 한계가있다. 연구자들은 종종 자신의 연구는 개인 간의 사회적 상호 작용을 포함 할 때 큰 인클로저 또는 야생 상황에 찬성 정교한 실험실 환경을 떠나야한다. 이 MUC 같이이 선택은 비용이실험 요소들을 제어하고 실험실 외부 동일한 정밀도와의 효과를 측정하기 위해 H 더 어렵다. 어떻게 실제 사회적 상호 작용의 영향인지를 이해하는 것은 인간과 인간이 아닌 영장류 모두에서 가장 어려운 과학 문제 중 하나입니다.

본 논문에서는 실험을 기반으로 인간이 아닌 영장류의 사회인지를 조사하기 위해이 일반적으로 어려움을 완화하기위한 새로운 실험 프로토콜을 제시한다. 모야 & Paleressompoulle ¹ 게이 & ^{본테이 최근} 반이없는 조건에서 자란 원숭이의인지 능력의 평가를 위해 자동 학습 장치 (ALDM)를 발표했다. 이 방법은 전통적으로 무선 주파수 식별 (RFID) 기술로 실험실에서 사용 조건화 기술을 결합한다. 실제로, 그들의 사회 집단에 살고있는 원숭이는 몇 ALDM 시험 단위에 자신의 야외 인클로저에서 무료로 이용하실 수 있습니다. ADLMs의 CONSIS터치 스크린이 자극을 표시하고 응답 및 보상을 제공하기 위해 식품 디스펜서를 기록, 특히 실험실에서 전통적으로 사용할 수있는 필요한 장비를 모두 포함하는 오픈 테스트 시스템의 T. 마이크로 칩 RFID 리더는 테스트 ALDM 부 진입 참여자의 숫자 ID를 캡처하고, 테스트 프로그램이 특정 주제에 할당 된 조사 프로그램을 제공하기 위해이 정보를 사용한다.

지난 5 년 동안 축적 된 증거는 명확하게 (1) ALDM 테스트는 참가자 ^{1, 2,} (2) 복잡한 학습 ^{5,6 호의의} 의욕을 향상 것을 밝혔다. ALDM 테스트는 동물 복지의 관점에서 유익한 것, 그리고 참가자 ^3의 스트레스 수준을 감소도 ^7을 참조하십시오. ALDM 테스트 절차 볏 (Macaca가) 및 붉은 털 원숭이 (Macaca mulatta의) 짧은 꼬리 원숭이와 협력 여러 연구 그룹에 의해 검사 장치의 개발을 고무 7,8 비둘기 (비둘기 livia)까지 ^9. 우리의 종이의 주요 목표는 사회인지의 영역에서 연구 ALDM 테스트의 잠재적 기여를 보여주는 것이다. 이 프로토콜의 세 가지 다른 용도는 그 목적을 위해 설명되어 있습니다. ALDM 테스트 유닛은 이미 호모 & Paleressompoulle ^1에 상세히 설명되어있다. 그들은 그림 1에 간략하게 아래에 설명되어 있습니다. 이 테스트 시스템 들어가면 ALDM 테스트 유닛은, 개방 접속 조건화 테스트 원숭이의 RFID의 마이크로 칩을 판독하는 무선 주파수 식별 (RFID) 시스템이 장착 된 시스템, 따라서 자신의 ID이다. 자극은 터치 스크린에 표시하고, 올바른 응답이 자극에 (정확한 자극의 선택)를 제공 한 후 음식 보상은 테스트 시스템 내부에 전달됩니다.

프로토콜

윤리 문 :이 연구는 프랑스어 기준에 따라 수행하고, 국가 프랑스어 윤리위원회, "위원회 (CCT) 디부 Ethique CE-14이 부어 난 실험 ANIMALE"의 승인을 받았다. 절차는 동물 행동의 연구에 대한 협회의 가이드 라인과 일치했다.

1. ALDM 테스트 장치 셋업

참고 : 게이 & Paleressompoulle ¹ 당 ALDM 테스트 단위를 설정합니다.

1. ^1과 차원 (0.7 X 0.7 X 0.8 m ^3)의 시험 챔버를 만듭니다. 각 테스트 챔버가 2 측면 투명 측벽이 있는지 확인하십시오. 뒷면 개방 또는 폐쇄 될 수있는 슬라이딩 도어를 각 시험 챔버를 착용 (도 1 참조). 인클로저로부터 테스트 시스템에 대한 액세스를 제공 ALDM 유닛의 백 도어를 열고.
2. (7.3 X 7cm ² 시험 챔버의 전면 패널에 맞는 ) 터치 스크린과 수동 상호 작용 장치의 전면에있는 터치 스크린에 19, 2 handports의 비전을 제공하는 뷰 포트.
3. ^1에 기재된대로 각 손 포트 주위 마이크로 칩 판독기에 연결된 안테나를 설치한다. 안테나는 피사체의 RFID 식별을 캡처한다.
4. 각 시험 챔버의 앞에 용량 성 터치 스크린에 19를 설치합니다. 터치 스크린은 자극을 제시하고 응답 관련 변수 (정확성 및 응답 시간)을 기록하는 역할을한다. 화면에서 뷰포트를 25cm를 분리합니다.
5. 테스트 프로그램을 실행하는 역할을 각 시험 장치에 PC 컴퓨터를 연결합니다.
   주 : 각 시험에서, 테스트 프로그램 (예를 들면, 디스플레이, 자극 지속 시간 등의 특성)을 피험자 시험 요법을 결정하고, RFID 식별 원숭이 행동 조치 (예를 들면, 응답 속도, 정확도) 연관 기술.
6. PC의 자동 생산에 음식 분배기를 연결 ^1에 기술 된 바와 같이 병렬 포트를 통해 ER. 이 디스펜서는 ALDM 원숭이 지역 내부 건조 밀 곡물을 제공합니다.
7. ^1과 그룹의 각 개별의 팔뚝에서 RFID의 마이크로 칩을 주입한다.
   참고 :이 절차는 수의사 관행에 따라 수행되어야한다.

도 1 : 사진 (A) 및 ALDM 유닛의 개략도 (B). 각 시험 유닛은 다섯 주성분 요소를 갖는다. (A) 터치 스크린; (B) handport; (C) 뷰포트; (D) 음식 디스펜서 정답 후 케이지 내부에 음식물을 전달하는 단계; (E) 컴퓨터; (F) 문 인클로저에서 액세스를 제공합니다.fig1highres.jpg "대상 ="_ 빈 ">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

2. ALDM 네트워크 셋업

1. ^1에 기술 된 바와 같이 각각의 트레일러에서 5 ALDM 단위로, 2 개의 8 × 4 평방 ^미터 트레일러 내부에 10 ALDM 장치를 설치합니다. IP 주소를 통해 접근 제어 서버에 고유 ALDM 각 시험 유닛을 연결 (도 2 참조). ALDM 장치가 서버에 /에서 정보를 다운로드 및 모두를 업로드 할 수 있는지 확인합니다.
2. 원숭이가 ^1에 따라 ALDM 테스트 단위로 확인되면 서버에서 텍스트 파일을 다운로드하는 컴퓨터 테스트 프로그램을 작성. 텍스트 파일에, 현재 상태에 대한 표시를 실험 장치를 이용하여 원숭이 (이미 훈련 또는 테스트 단계에서 수행되는 실험의 수)를 제공한다. 이 실험 절차에 의해 미리 정의 된 훈련이나 테스트 재판을 제시하기위한 정보를 사용할 수 있도록 테스트 프로그램을 작성.
3. 테스트 프로그래밍을 삽입m 인라인 스크립트는 서버로부터 업로드 및 다운로드 데이터되도록. ALDM 유닛은 하루에 두 번 ALDM 시계를 동기화 있는지 확인합니다.
   주 :이 절차와, 10 ALDM 유닛 원숭이되는 유닛과, 경우에 사용하는 표시를 제공 할 수 있으므로, 테스트 시스템의 사용에 사회적 역학에 대한 정보를 제공한다.
4. 각 시험 전에, 테스트 프로그램은 원숭이의 현재 상태에 대한 실험 서버로부터 정보를 업로드하도록 테스트 프로그램을 작성한다. 시험이 완료되면, ALDM 부는 서버 피사체의 텍스트 파일을 업데이트 할 것이다.
   주 : 참가자가 독립적으로 사용하기로 결정 ALDM 테스트 유닛으로, 미리 정의 된 테스트하기 테스트 될 것이라는 보장 제어 서버에 피사체의 관련 파라미터 집중화.
5. 날짜, 요일 시간 (HH : MM : SS 형식), 현재의 테스트 프로그램의 이름, 원숭이 이름, 번호 엉덩이 텍스트 각 시험 후 파일로 다음과 같은 데이터를 저장, 밀리 초 정밀도와 응답 시간, ALDM 시험 단위 (예를 들면, 1), 테스트 레벨 (예를 들어, 교육), 점수 (2 = 잘못된 응답 1 = 올바른 행동 응답)에 igned.

그림 2 :.. ALDM 연결을 나타낸 각 ALDM 장치가 수신하고 고유의 제어 서버에 /에서 정보를 제공하는 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

사회인지의 연구에 대한 ALDM 네트워크의 사용 3. 그림

참고 : 사회적 그룹에 유지되는 동안 ALDM 프로토콜, 컴퓨터와 자유롭게 상호 작용할 수있는 원숭이를 갖는 고유 한 장점이있다. 다음은 일을 설명 3 프로토콜을 제시ALDM 테스트 유닛의 네트워크의 사용은 전자 (으로 papio 용으로 papio) 사회인지 '비비에 새로운 정보를 수집한다.

1. 행동 (ethological) 관찰을 결합 전산 ALDM 테스트 :
   참고 :이 연구의 주요 목표는 컴퓨터 ALDM 테스트 중에 동물의인지 성능에 정서적 상태 (음수 대 긍정적 인) 원자가의 효과를 평가하는 것이다. 절차는 그림 3에서 설명하고,이 연구에 대한 자세한 내용은 Marzouki 등에 발표되었다. ⁽¹⁰⁾
   1. 각 컴퓨터에서 여러 방해 자극 중에서 대상 시각적 자극의 선택으로 구성된 비주얼 검색 작업을 설치합니다.
   2. 팔일 동안 관찰하고 수동으로 기록하는 동작 제어 서버에 동기화 타이머와 각각의 인클로저에 전시하고,.
   3. 그룹 행동에 대응하는 3 개의 클러스터에서 인클로저에 전시정서적으로 긍정적 인 사회 행사 (예를 들면, 정리), 정서적으로 부정적인 행사 (예를 들어, 위협), 그리고 감정적으로 nonsocial (중립) 이벤트 (예를 들어, 객체 조작).
   4. 인클로저 행동 관찰 다음 3 분의 시간 윈도우 내에서 얻어진 시각 탐색 태스크의 응답 시간을 분석한다. (도 3 참조), 행동 관찰, 컴퓨터 데이터를 동기화하고 분석한다.

그림 3 :. 3.1 절의 도식 그림 인클로저로 표현 자발적인 행동은 ALDM 시험에인지 성능과 병렬로 기록됩니다.

2. ALDM 테스트 기간 동안 사회적 영향 평가 :
   참고 :이 프로토콜은인지​​ 성능 기록 지속 시간에 공부 관객 효과를 대상으로컴퓨터 ALDM 테스트를 보내고. 이 연구에 대한 모든 세부 사항은 Huguet 등에 발표되었다. ⁽¹¹⁾
   1. 각 ALDM 테스트 유닛에서 평행이되게되면 원은 스크린의 우측 또는 좌측에 응답 뒤에있는 태스크를 설치한다.
   2. 그들이 원하는대로 원숭이가 10 ALDM 테스트 시스템을 사용할 수 있습니다. 몇몇 원숭이 따라서 인접한 테스트 시스템을 사용할 수 있습니다. 어떤 시스템을 기록하는 개인 사용합니다.
      주 : 각 단위의 투명 측벽에, 덕분에 트레일러의 다른 테스트 설정을 사용하여 (존재하는 경우) 원숭이가 자신의 동종을 볼 수 있습니다.
   3. 테스트 프로그램은 각각의 개별적인 성능뿐만 아니라, 시험의 사회적 상황을 기록하는지 확인 (즉, 다른 ALDM 테스트 유닛을 동시에 사용하는 경우에는, 누구에 의해).
   4. 사회적 상황에 따라 응답 시간 변화를 분석 할 수 있습니다.
3. 문화 발전은 컴퓨터 TRA를 통해 평가개인에게 개인 정보의 nsfer :
   주 :이 프로토콜은 참가자의 체인을 통해 전송되는 정보의 진화를 연구하기 위해 개발되었다. 절차는 Claidière 등의 알에 게시 된 그림 4와이 연구에 대한 자세한 내용에 설명되어있다. ⁽¹²⁾
   1. 그들이 처음 달리 흰색 사람의 사 그리드에 의해 네 네 무작위로 선택된 빨간색 사각형을 볼 수있는 간단한 메모리 작업을 해결하기 위해 참가자를 훈련. 400 밀리 초 후 흰색에 모든 빨간색 사각형을 변경하고 이전에 빨간색했다 사각형을 터치하기 위해 참가자를 부탁드립니다.
   2. 트레이닝이 완료되면, 체인의 다음 개별 대한 자극을 생성하기 위해 하나의 참가자의 행동 적 반응 (사각형 터치)을 사용 (도 4 참조). 그리드 무작위 컴퓨터에 의해 생성되는 체인의 첫 번째 개별적인 제외.
   3. 기어 박스의 개수와 작업에 성공 분석ission 이벤트.

그림 4 :. 3.3의 개략도 첫 번째 원숭이 (1 세대)는 컴퓨터에 의해 생성 (50) 시험의 세트를 완료했다. 이 원숭이의 모터 응답은 상기 송신 체인에서 상기 제 비비 대한 자극 (2 세대)을 생성하는데 사용되었다. 이 절차는 체인의 마지막 원숭이가 테스트 될 때까지 반복한다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

결과

도 5에 도시 된 바와 같이, 이러한 위협 valenced 같은 부정적인 행동을, 다음의 응답 시간은 중성 (예를 들어, 객체를 조작) 다음의 것들보다 훨씬 느렸다, 적극적 같은 미용 사회적 행동, valenced. 이 연구는 사회적 분위기가인지 테스트하는 동안 성능에 영향을 미칠 수 있음을 보여줍니다. 관심있는 독자는 분리에 비해도 6에 Marzouki 외. ^(10)에 본 연구에 대한 자세한 정보를 찾을 것이며, 타인의 존재는 사회를 나타내는 (응답 시간 트레일러 본 개체수 감소)의 응답 시간을 감소 잘 배운 반응의 촉진 효과. 이 연구에 대한 자세한는 Huguet 등에서 찾아 볼 수있다. ⁽¹¹⁾ 그림 7은 전송 시험 중 성능의 증가 (파란색 사각형)가 아니라 제어 (랜덤) 조건 (노란색 원)에 나타냅니다. MOR 이 연구에 관한 상세한 정보는 예를 Claidière 등으로 확인할 수있다. ⁽¹²⁾

그림 5 :. 비주얼 검색 작업에서 3.1 절에서 예시 결과 평균 응답 시간 (밀리 초) 바로 사회적, 긍정적 인 부정 또는 중립 이벤트를 다음. 오차 막대는 표준 편차 (SD)를 나타냅니다.

그림 6 : 3.2 절에서 예시 결과를 잘 알게 반응의 속도에 사회적 존재 효과.. 이 도면은 도시 인접 ALDM 테스트 유닛의 각 시험 중에 본 동종의 수에 따라 평균 응답 시간 (밀리 초). 오차 막대는 표준 오차 (SE)를 나타냅니다.

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그림 7 :. 3.3 절에서 예시 결과 전송 시험 (파란색 사각형) 동안 전송 이벤트 (세대)의 수 있지만 무작위 통제 실험 (노란색 원) 동안 증가 비비의 성공 (50 시험에 대한 보상의 평균). 오차 막대는 SE를 나타냅니다.

토론

영장류는 항상 인식의 사회적, 비 사회적 측면에 강한 관심을 표명했다. 그러나 이해 이러한 두 레벨의 통합이 어렵다. 사회 시험은 때때로 실험실에서 수행하지만, 주제 ^(13)의 매우 제한된 수에있다. ALDM 단위의 네트워크는 그런 점에서 4 주 이점을 제공한다 : (1) ALDM 테스트는 매우 정교한 (컴퓨터) 프로토콜과인지 과정의 밀리 초 정밀 측정을 사용한다 (2) 시험은 ALDM 연구 동물의 천연 사회적 콘텍스트 내에 달성된다; 우리의 연구에서 수행 (3) ALDM 테스트는 큰 그룹에 제안 할 수있다; (4) ALDM 테스트는 사회적 상호 작용의 자연 발생을 활용하고 특히 사회적 상황에 개인을 제한하지 않습니다.

ALDM 네트워크는 따라서 사회적, 비 사회적 요인을 결합하는 통합을위한 도로 및 인식의 다차원 분석을 엽니 다의.

이 논문은 세 가지 프로토콜을 사용하여이 통합 접근 방식을 설명하지만 다른 많은 가능성이 키 그림 옆에 존재한다. 예를 들어, 우리 실험실에서 수집 예비 (미공개) 증거는 인접하는 테스트 유닛을 사용하는 원숭이도 사회적 그룹 내 affiliative 강한 결합을 가지고 있음을 시사한다. 이러한 효과가 확인되면, ALDM 테스트의 자동 성이 길이 sociometric 연구를 용이하게 할 수있는 사회적 역학에 많은 양의 정보의 수집을 허용한다 (예를 들어, 사회적 거리의 측정에 기초하여) 비 - 인간 영장류.

ALDM 시험의 제한이 단계에서 남아있는 미지. 예를 들면, 대상자의 활동 레벨이 그룹의 사회적 구조 (예 성비)에 의해 영향을받을 수있는 정도는 아직 알려지지 않았다. 그럼에도 불구하고, ALDM 테스트에 대한 연구 사이의 명백한 격차를 해소 할 수있는 매우 유망한 도구를 보인다개인의인지와 사회인지에 더 집중 사람들. 그 사용은 각각의 인식에 영향을 미칠 수 있으며,보다 정확하게는 그 효과를 측정하는 사​​회적 요소를 식별 할 수있는 기회를 제공한다. 또한, 우리의 이전 연구 ALDM 테스트도 동물 복지를 촉진하는 것으로 나타났습니다 : 그들은 스트레스 (코티솔 수준에서 추론 및 비정상 stereotypies 수) 수준을 감소 행동 부화의 형태이다 ^3. 따라서, ALDM 테스트는 과학자들과 동물 모두에게 매우 유익한 것, 그리고 더 광범위하게 실험실과 동물원에서 미래에 사용되어야한다.

자료

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