Beurteilung der sozialen Kognition in nicht-menschlichen Primaten Mit einem Netzwerk von Computermated Learning-Gerät (ALDM) Test Systems

Zusammenfassung

Fagot & Paleressompoulle ¹ haben eine automatisierte Lernvorrichtung (ALDM) bei der Prüfung einzelner kognitiver Fähigkeiten in semi-freilebenden Affen gerichtet veröffentlicht. Das Hauptziel unseres Protokolls ist es, ein Netzwerk von ALDM Testgeräte verwenden, um soziale Kognition in nicht-menschlichen Primaten zu untersuchen.

Zusammenfassung

Fagot & Paleressompoulle ¹ und Fagot & Bonte ² haben eine automatisierte Lernvorrichtung (ALDM) für die Untersuchung der kognitiven Fähigkeiten von Affen in semi-freilaufenden Bedingungen gehalten veröffentlicht. Daten, die während der letzten fünf Jahre angesammelt haben immer wieder bewiesen die Wirksamkeit dieses Protokolls auf einzelne / physikalische Kognition bei Affen untersucht, und haben ferner gezeigt, dass dieses Verfahren reduziert Stresspegel bei Tierversuchen ^3. Dieses Papier zeigt, dass Netzwerke von ALDM kann auch verwendet werden, um verschiedene Facetten der sozialen Kognition untersucht werden und in-group ausgedrückt Verhaltensweisen in Affen und beschreibt drei illustrative Protokolle zu diesem Zweck entwickelt. Die erste Studie zeigt, wie ethologischen Einschätzungen des Sozialverhaltens und automatisierte Bewertung der kognitiven Leistung könnte integriert werden, um die Auswirkungen des sozial ausgestellt Stimmungen auf die kognitive Leistung des Einzelnen zu untersuchen. Die zweite study zeigt, daß Batterien ALDM parallel ausgeführt werden, können eindeutig zugeordneten Informationen über den Einfluss der Gegenwart von anderen auf die Aufgabenausführung bereitzustellen. Schließlich ist die letzte Studie zeigt, dass Netzwerke von ALDM Testeinheiten können auch verwendet werden, um Fragen im Zusammenhang mit der sozialen Übertragung und kulturellen Evolution im Zusammenhang zu untersuchen. Miteinander kombiniert werden, zeigen diese drei Studien deutlich, dass ALDM Prüfung ist ein vielversprechendes experimentelles Werkzeug für die Lücke in der Tier Literatur zwischen Forschung zu einzelnen Erkenntnis und Forschung über soziale Kognition.

Einleitung

Experimentelle Laboruntersuchungen von Primaten Erkenntnis haben den Test der isolierten Tieren ⁴ fast systematisch begünstigt, je nach Thema in Angriff genommen. Diese klassische Laborverfahren sich als effizient erwiesen, und die meisten unserer Kenntnisse zu Themen wie Wahrnehmung, Gedächtnis, Denken und abstrakte Konzeption stammt aus dem Test isolierter Themen. Testen isolierten Individuen vermittelt viele praktische Vorteile; Dieser Ansatz erleichtert komplexe experimentelle Designs kombiniert mit sehr strengen Messungen (zB msec Timing) des Verhaltens, die sonst unerreichbar wären. Jedoch hat auch dieses Verfahren seine Grenzen, wenn es um die Untersuchung von sozialen Einflüssen auf die Kognition insbesondere kommt. Die Forscher sind oft gezwungen, die anspruchsvolle Laborumgebung zu Gunsten der großen Gehegen oder Wild Kontexten verlassen, wenn ihre Studie beinhaltet soziale Interaktionen zwischen den Individuen. Diese Wahl hat eine Gebühr, wie es ist much schwieriger, die experimentelle Faktoren zu steuern und ihre Wirkung mit dem gleichen Genauigkeitsgrad außerhalb des Labors zu messen. Zu verstehen, wie wirkliche soziale Interaktionen Einfluss Erkenntnis ist eines der schwierigsten wissenschaftlichen Herausforderungen in Menschen und nicht-menschlichen Primaten.

Die vorliegende Arbeit stellt eine neue Versuchsprotokoll zur Linderung dieses allgemeine Schwierigkeit, soziale Kognition im Labor auf der Basis nicht-menschlichen Primaten zu untersuchen soll. Fagot & Paleressompoulle ¹ und Fagot & Bonte ² haben kürzlich eine automatisierte Lernvorrichtung (ALDM) zur Beurteilung der kognitiven Fähigkeiten von Affen in semi-freien Bedingungen angehoben veröffentlicht. Diese Methode kombiniert die operante Konditionierung Techniken traditionell in Labors mit einer Radiofrequenz-Identifikation (RFID) Technologie verwendet. In der Praxis Affen leben in ihrer sozialen Gruppe haben einen freien Zugang von ihrem Freigehege zu mehreren ALDM Testeinheiten. ADLMs consist der offenen Testsysteme, die alle die notwendige Ausrüstung traditionell in Laboratorien zur Verfügung, insbesondere einen Touchscreen, um den Stimulus angezeigt und notieren Sie die Antwort und einen Futterspender, um die Belohnung zu liefern. Ein RFID-Mikrochip-Leser die numerische Identität des Teilnehmers, wenn es eine ALDM Testgerät trägt erfasst, und das Testprogramm verwendet diese Informationen, um das Forschungsprogramm zu diesem speziellen Thema zugeordnet zu präsentieren.

Beweise während der letzten 5 Jahre angesammelt hat eindeutig ergeben, dass (1) ALDM Tests erhöht die Motivation der Teilnehmer ^1,2 und (2) begünstigt komplexen Lern ^5,6. ALDM Tests scheint auch von Vorteil im Hinblick auf den Tierschutz und reduziert den Stress des Teilnehmers ^3, siehe auch ^7. Die ALDM Testverfahren inspirierte die Entwicklung von Testvorrichtungen von mehreren Arbeitsgruppen die Arbeit mit Haube (Macaca nigra) und Rhesus (Macaca mulatta) Makaken ^{7,8 und Tauben (Columba livia) 9. Das Hauptziel unserer Arbeit ist es, den potenziellen Beitrag der ALDM Tests für Studien im Bereich der sozialen Kognition zu demonstrieren. Drei verschiedene Verwendungen dieses Protokoll zu diesem Zweck beschrieben. Die ALDM Testeinheiten wurden bereits im Detail in Fagot & Paleressompoulle 1 beschrieben. Sie sind in Figur 1 dargestellt und nachfolgend kurz beschrieben. ALDM Testeinheiten haben offenen Zugang operante Konditionierung Testsysteme mit einer Radiofrequenz-Identifikation (RFID) System, das die RFID-Mikrochip des Affen liest ausgestattet und damit seine Identität, wenn sie aus dem Testsystem eintritt. Die Reize werden auf einem Touchscreen dargestellt und Futterbelohnungen sind innerhalb des Testsystems geliefert, nachdem eine richtige Antwort wird (Wahl des richtigen Reiz) auf diese Reize gegeben.}

Protokoll

Ethics Statement: Diese Forschung wurde in Übereinstimmung mit Französisch Standards durchgeführt und erhielt die Zustimmung der nationalen Französisch Ethik-Kommission, das "Comité d'Ethique CE-14 pour l'Expérimentation Animale". Verfahren waren auch im Einklang mit den Richtlinien der Vereinigung für das Studium der Tierverhalten.

1. ALDM Test Unit Set-up

HINWEIS: Richten Sie die ALDM Testeinheiten nach Fagot & Paleressompoulle ¹ Stellen.

1. Erstellen Sie Testkammern der Dimension (0,7 x 0,7 x 0,8 m ^3), wie in ¹ beschrieben. Stellen Sie sicher, dass jede Testkammer besteht aus 2 seitlichen transparenten Seitenwänden. Statten Sie jede Testkammer mit einer Schiebetür, die offen oder auf der Rückseite geschlossen werden kann (siehe Abbildung 1). Öffnen der Hintertür des ALDM Einheit den Zugang zu dem Testsystem von dem Gehäuse bereitzustellen.
2. Setzen Sie die Frontplatte der Testkammer mit einem (7,3 x 7 cm ²
3. Installieren Sie eine Antenne auf einem Mikrochip-Leser um jede Hand-Port verbunden, wie in ¹ beschrieben. Die Antenne wird das RFID-Identität des Subjekts zu erfassen.
4. Installieren Sie ein 19 in kapazitiven Touchscreen vor jeder Testkammer. Der Touchscreen dient dazu, die Reize zu präsentieren und Antwort bezogenen Variablen (Genauigkeit und Reaktionszeit) aufzeichnen. Trennen Sie die Ansichtsfenster 25 cm vom Bildschirm.
5. Schließen Sie einen PC-Computer zu jeder Testeinheit, die dazu dienen, das Testprogramm läuft.
   HINWEIS: Bei jedem Versuch, bestimmt das Testprogramm die Testmuster der Probanden (zB Eigenschaft der Anzeige, Reizdauer, etc.) und ordnet die Verhaltensmaßnahmen (zB Reaktionszeit, Genauigkeit), um den Affen durch die RFID identifiziert Technologie.
6. Schließen Sie einen Futterspender zum PC Comput er über eine Parallelschnittstelle, wie in ¹ beschrieben. Dieser Spender liefert Körner trockenen Weizen innerhalb der ALDM monkey Bereich.
7. Speisen Sie einen RFID-Mikrochip in den Unterarm eines jeden einzelnen der Gruppe wie in ¹ beschrieben.
   Hinweis: Dieses Verfahren sollte entsprechend den Tierarzt Praktiken durchgeführt werden.

Bild 1: Bild (A) und schematische Ansicht (B) eines ALDM Einheit. Jede Testgerät verfügt über fünf wichtigsten Bestandteile. (A) Touchscreen; (B) handport; (C) Ansichtsfenster; (D) Futterspender liefert Lebensmittel in den Käfig nach einer richtigen Antwort; (E) Computer; (F) Tür einen Zugang aus dem Gehäuse.fig1highres.jpg "target =" _ blank "> Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

2. ALDM Netzwerkeinstellung

1. Installieren 10 ALDM Einheiten in zwei 8 x 4 m ² Fahrzeuganhänger, mit 5 ALDM Einheiten in jedem Anhänger wie in ¹ beschrieben. Schließen Sie jeden ALDM Testeinheit auf eine einzigartige Controlling-Server über eine IP-Adresse erreichbar (siehe Abbildung 2). Stellen Sie sicher, dass die ALDM Einheit kann sowohl Download und Upload von Daten von / auf dem Server.
2. Schreiben Sie eine Computer-Test-Programm, das Textdateien vom Server einmal ein Affe durch ein ALDM Testeinheit nach ¹ identifiziert herunter. In der Textdatei, liefern Hinweise auf den aktuellen experimentellen Status (Anzahl der Versuche bereits in der Ausbildung oder Testphase durchgeführt wird) des Affen mit dem Gerät. Schreiben die Testprogramms, so dass sie diese Informationen für die Präsentation des Trainings oder Testversuch durch die experimentelle Vorgehensweise vorgegeben verwenden.
3. Legen Sie die Test program Inline-Skript, so dass es Up- und Download von Daten vom Server. Stellen Sie sicher, dass die ALDM Einheit synchronisiert die ALDM Uhr zweimal am Tag.
   HINWEIS: Bei dieser Vorgehensweise können die 10 ALDM Einheiten Hinweise auf denen Affen verwendet, die Einheit, und als zu schaffen, und deshalb geben Auskunft über die soziale Dynamik in der Verwendung der Testsysteme.
4. Schreiben Sie die Test-Programm, so dass vor jedem Versuch, hochlädt Informationen vom Server auf den aktuellen experimentellen Status der Affe das Testprogramm. Sobald die Studie abgeschlossen ist, wird die Textdatei ALDM Einheit der Person auf dem Server zu aktualisieren.
   HINWEIS: Zentralisierung der entsprechenden Parameter der Testperson auf den steuernden Server garantiert, dass die Teilnehmer in der vordefinierten Test um getestet werden, unabhängig von ALDM Testeinheiten, sie beschließt, zu verwenden.
5. Bewahren Sie die folgenden Daten als Textdatei nach jedem Versuch: Datum, Tag Zeit (HH: MM: SS-Format), Name des aktuellen Testprogramm, Affe Name, Anzahl ass, Reaktionszeit bei msec Präzision, auf die ALDM Testeinheit (zB 1), Test-Ebene (zB Ausbildung), Score (2 = 1 = falsche Antwort richtig Verhaltensreaktion) igned.

Abb. 2:. Schematische Darstellung der Netzwerk ALDM Jeder ALDM Einheit empfängt und Informationen von / zu einem einzigartigen Controlling Server Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

3. Darstellung der Verwendung des ALDM Netzwerk für das Studium der sozialen Kognition

HINWEIS: Die ALDM Protokoll hat den einzigartigen Vorteil, dass Affen, die frei mit Computern interagieren, während sie in ihrer sozialen Gruppe gehalten. Im Folgenden werden präsentiert 3-Protokolle veranschau the Verwendung eines Netzwerks von ALDM Testeinheiten beispiellose Informationen über Paviane (Papio papio) soziale Kognition zu sammeln.

1. Computerized ALDM Tests kombiniert Verhaltens (ethologischen) Beobachtungen:
   HINWEIS: Das Hauptziel dieser Forschung ist es, die Auswirkungen der Valenz (positiv vs. negativ) affektive Zustände auf die kognitive Leistung der Tiere während des computerisierten ALDM Tests zu beurteilen. Die Vorgehensweise ist in Abbildung 3 ¹⁰ skizziert und weitere Informationen über das Forschungsprojekt wurden in Marzouki et al.
   1. Installieren Sie eine visuelle Suche Aufgabe aus der Auswahl eines Ziel visuellen Stimulus unter mehreren Distraktoren auf jedem Computer.
   2. Während acht Tagen beobachten und manuell aufzeichnen, die das Verhalten jedes einzelnen Exponate in das Gehäuse, und wenn, mit einer Zeitschaltuhr an den steuernden Server synchronisiert.
   3. Gruppe das Verhalten im Gehege in drei Gruppen entsprechend der ausgestelltenemotional positive gesellschaftliche Veranstaltungen (zB Pflege), die emotional negative soziale Ereignisse (zB Bedrohung) und den emotional nonsocial (neutral) Ereignisse (zB Objektmanipulation).
   4. Analysieren Sie die Antwortzeiten des visuellen Suchaufgabe innerhalb von 3 min Zeitfenster erhalten nach einer Verhaltensbeobachtung im Gehäuse. Synchronisieren Sie die Verhaltensbeobachtungen und Computerdaten und analysiert (siehe Abbildung 3).

Abb. 3: Schematische Darstellung der Abschnitt 3.1 Die spontanen Verhalten im Gehege ausgedrückt werden parallel mit der kognitiven Leistung auf den ALDM Tests aufgezeichnet.

2. Bewertung der sozialen Einflüsse bei ALDM Prüfung:
   HINWEIS: Dieses Protokoll wird auf das Studium Publikum Effekte auf die kognitive Leistung aufgezeichnet dur ausgerichteting computerisierte ALDM Tests. Alle Einzelheiten über das Forschungsprojekt wurden in Huguet et al. ¹¹
   1. Auf jeder ALDM Prüfeinheit, installieren Sie eine Aufgabe, in der ein Kreis durch eine Reaktion an der rechten Seite des Bildschirms oder auf der linken Seite gefolgt, wenn ein Parallelogramm dargestellt.
   2. Lassen Sie den Affen, die 10 ALDM Testsysteme verwenden, wie sie wollen. Mehrere Affen können daher neben Testsystemen. Aufzeichnung, die einzelnen Verwendungen, die System.
      HINWEIS: Die Paviane ihre Artgenossen zu sehen (wenn vorhanden) mit den anderen Testaufbauten des Anhängers dank der transparenten Seitenwände der einzelnen Einheiten.
   3. Stellen Sie sicher, dass das Testprogramm zeichnet die Leistung jedes einzelnen als auch den sozialen Kontext der Studie (dh, wenn die anderen ALDM Testeinheiten gleichzeitig verwendet werden, und von wem).
   4. Analysieren Veränderungen in Reaktionszeit in Abhängigkeit von den sozialen Kontext.
3. Kulturellen Evolution über computerisierte tra bewertetnsfer von Informationen von Person zu Person:
   Hinweis: Dieses Protokoll wurde entwickelt, um die Entwicklung der Informationen über eine Kette von Teilnehmern übertragen zu studieren. Die Vorgehensweise ist in Abbildung 4 und weitere Informationen über das Forschungsprojekt ¹² umrissen wurden in Claidière et al.
   1. Trainieren die Teilnehmer, eine einfache Gedächtnisaufgabe, in der sie zu sehen ersten vier zufällig ausgewählte rote Quadrate in einem vier mal vier Raster von ansonsten weiße lösen. Nach 400 ms ändern Sie alle rote Quadrate auf Weiß, und bitten Sie die Teilnehmer, die Plätze, die vorher waren rot berühren.
   2. Wenn die Ausbildung abgeschlossen ist, verwenden Sie die Verhaltensantwort von einem Teilnehmer (die Plätze berührt), um die Reize für die nächste Person in der Kette zu erzeugen (siehe Abbildung 4). Mit Ausnahme der ersten Person in der Kette, für die die Gitter zufällig durch den Computer erzeugt wird.
   3. Analysieren Sie den Erfolg bei der Aufgabe, mit der Anzahl der transmission Veranstaltungen.

Abb. 4: Schematische Darstellung der Abschnitt 3.3 Die erste Pavian (Generation 1) hatte, eine Reihe von 50 Studien vom Computer generiert abzuschließen. Die motorischen Reaktionen dieser Pavian wurden dann verwendet, um die Impulse für die zweite Pavian (Generation 2) in der Übertragungskette zu schaffen. Dieses Verfahren wurde wiederholt, bis der letzte Pavian in der Kette geprüft. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Ergebnisse

Wie in 5 gezeigt, sind die Reaktionszeiten folgendes negativ valente Verhaltensweisen wie Bedrohung waren deutlich langsamer als die folgenden neutral (beispielsweise Objektmanipulation) und positiv valente soziale Verhaltensweisen wie Putzen. Diese Studie zeigt, dass soziale Stimmungen auf die Leistung bei kognitiven Tests. Interessierte Leser Nähere Informationen über diese Studie in Marzouki et al. ¹⁰ finden In 6 im Vergleich zu Isolation, die Gegenwart anderer Reaktionszeiten reduziert (die Reaktionszeit nimmt mit der Anzahl der im Trailer vorhanden Einzelpersonen), was auf eine soziale Erleichterung Wirkung gut gelernt Antworten. Nähere über diese Forschung kann in Huguet et al. ¹¹ Abbildung 7 zeigt eine Leistungssteigerung bei der Übertragung Studien (blaue Quadrate), aber nicht in einem Steuer (Zufall) Bedingung (gelbe Kreise). Mor e detaillierte Informationen über das Forschungsprojekt kann in Claidière et al ¹² gefunden werden.

Abb. 5: Beispielhafte Ergebnisse aus Abschnitt 3.1 Mittlere Reaktionszeiten (ms) in der visuellen Suchaufgabe unmittelbar nach sozialen positiv, negativ oder neutral Veranstaltungen. Fehlerbalken stellen die Standardabweichung (SD).

Abbildung 6: Beispielhafte Ergebnisse aus Abschnitt 3.2 Social Präsenz Auswirkungen auf die Geschwindigkeit von gut gelernt Antworten.. Diese Abbildung zeigt die mittleren Reaktionszeiten (ms) in Abhängigkeit von der Anzahl der bei jedem Versuch in den angrenzenden ALDM Testeinheiten vorhanden Artgenossen. Fehlerbalken stellen den Standardfehler (SE).

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Abb. 7: Beispielhafte Ergebnisse aus Abschnitt 3.3 Der Erfolg der Paviane (durchschnittliche Zahl der Belohnungen für 50 Versuche) stieg mit der Anzahl der Übertragungsereignisse (Generation) während der Übertragung Studien (blaue Quadrate), aber nicht während der Zufallssteuerung Studien (gelbe Kreise). Fehlerbalken stellen die SE.

Diskussion

Primatologists schon immer ein starkes Interesse an sozialen und nicht-sozialen Aspekte der Erkenntnis zum Ausdruck gebracht. Allerdings ist die Integration dieser beiden Ebenen des Verstehens war schwierig. Social Tests wird manchmal in Labors auf einer sehr beschränkten Anzahl von Themen ¹³ durchgeführt, aber. Ein Netzwerk von ALDM Einheiten bietet 4 Hauptvorteile in dieser Hinsicht: (1) ALDM Tests verwendet hochentwickelte (computergestützte) Protokolle und millisekundengenau Messungen der kognitiven Prozesse; (2) ALDM Tests innerhalb der natürlichen sozialen Kontext der untersuchten Tiere erreicht; (3) Test ALDM zu großen Gruppen vorgeschlagen werden, wie in unseren Studien durchgeführt; (4) ALDM Testen nutzt das spontane Auftreten von sozialen Interaktionen und nicht behindern die Personen zu bestimmten sozialen Situationen.

Öffnet ALDM Netzwerk daher Möglichkeiten für integrative und mehrdimensionale Analysen der Erkenntnis Kombination sozialen und nicht-sozialen Faktors.

Dieses Papier zeigt diesen integrativen Ansatz mit drei Protokolle, aber viele andere Möglichkeiten gibt es neben diesen Schlüssel Abbildungen. Zum Beispiel vorläufigen (unveröffentlicht) Beweise in unserem Labor gesammelt legt nahe, dass die Affen mit benachbarten Testeinheiten haben auch die stärksten affiliative Bindungen innerhalb ihrer sozialen Gruppe. Wenn dieser Effekt wird bestätigt, dann wird der Automatismus der ALDM Tests wird die Sammlung von großen Menge von Informationen über die soziale Dynamik, die Längssoziometrische Studien erleichtern können zulassen (zum Beispiel auf Basis von Maßnahmen der sozialen Distanz) in nicht-menschlichen Primaten.

Die Grenzen der ALDM Tests bleiben zu diesem Zeitpunkt nicht bekannt. Zum Beispiel, es ist noch nicht bekannt, inwieweit die Aktivitätsniveau der Probanden durch die Sozialstruktur (zB Geschlechterverhältnis) der Gruppe beeinflusst werden. Dennoch scheint ALDM Tests eine viel versprechende Werkzeug, um die scheinbare Kluft zwischen Studien zu überbrückenindividuelle Erkenntnis und die stärker auf soziale Kognition. Sein Einsatz bietet die Möglichkeit, die sozialen Faktoren, die individuelle Wahrnehmung beeinflussen können, und genauer ihre Wirkung messen zu identifizieren. ³ Sie sind Formen der Verhaltens Bereicherungen, die Druckstufen (von Cortisolspiegel zu entnehmen und die Zahl der anormalen Stereotypien) zu reduzieren: Darüber hinaus hat unsere bisherige Forschung gezeigt, dass ALDM Prüfung fördert auch den Tierschutz. Dementsprechend scheint ALDM Tests sehr nützlich sowohl für Wissenschaftler und Tiere und sollten in größerem Umfang in die Zukunft im Labor und Zoos eingesetzt werden.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Touchscreen-Modell			ET1939L von Elotouch; Berwyn, IL
RFID-Mikrochip-Lesegerät			Modell Petscan RT100 Version 5, Real Trace; Villebon sur Yvette, Frankreich
Eprime software			Professional, V 2.0, Psychology Software Tools, Pittsburg, PA
PC-Computer, der an ein Netzwerk			angeschlossen ist HP-Pavillon, programmiert in unserem Labor
Lebensmittelspender			Hausgemacht in unserem Labor