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Methodenartikel

Eine Methode zur Untersuchung der Änderung Blindheit bei Tauben (Columba Livia)

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DOI:

10.3791/56677

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7. September 2018

1Department of Psychology, Whitman College

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Änderung Blindheit ist ein Phänomen der visuellen Aufmerksamkeit, wobei sich Änderungen an einer optischen Anzeige unter bestimmten Umständen unbemerkt. Dieses Protokoll beschreibt eine Variante auf dem Flimmern Paradigma für die Untersuchung von Veränderungen Blindheit, die angemessen und wirksam für die Forschung mit Tauben ist.

Zusammenfassung

Änderung Blindheit ist ein Phänomen der visuellen Aufmerksamkeit, wobei sich Änderungen an einer optischen Anzeige unter bestimmten Umständen unbemerkt. Während viele Laborverfahren, die Änderung Erblindung bei Menschen zu produzieren entwickelt wurden, hat sich das Flimmern Paradigma als eine besonders effektive Methode entwickelt. Im Flimmern-Paradigma werden zwei visuelle Displays im Wechsel mit einander vorgestellt. Wenn aufeinander folgende zeigt durch eine kurze Inter-Stimulus-Intervall (ISI) getrennt sind, ist Änderungserkennung beeinträchtigt. Die Einfachheit des Verfahrens und die klare, leistungsabhängige operationale Definition der Änderung Blindheit machen das Flimmern Paradigma für vergleichende Forschung mit nicht-menschlichen Tieren geeignet. In der Tat wurde eine Variante entwickelt, die in operanten Kammern Änderung Blindheit bei Tauben zu studieren umgesetzt werden können. Ergebnisse deuten darauf hin, dass Tauben, wie Menschen, sind schlechter zu erkennen die Lage einer Veränderung, wenn zwei aufeinander folgende Displays rechtzeitig durch eine leere ISI getrennt sind. Tauben Änderungserkennung entspricht darüber hinaus eine aktive, Lage von Suchprozess, die selektive Aufmerksamkeit erfordert. Flimmern Aufgabe hat somit das Potenzial, zu Untersuchungen der Dynamik der Tauben selektive räumliche Aufmerksamkeit im Vergleich zu Menschen beizutragen. Es zeigt auch, dass das Phänomen der Veränderung Blindheit nicht ausschließlich auf die menschliche visuelle Wahrnehmung ist, aber möglicherweise stattdessen eine allgemeine Folge der selektiven Aufmerksamkeit. Schließlich, während die nützliche Aspekte der Aufmerksamkeit sind weithin geschätzt und verstanden, es ist auch wichtig zu erkennen, dass sie von bestimmten Unvollkommenheiten wie begleitet werden können ändern Sie, Blindheit, und dass diese Unvollkommenheiten folgen über ein breites Reihe von zusammenhängen.

Einleitung

Kognitiver Psychologie hat wiederholt gezeigt, markante und oft überraschende Unvollkommenheiten in den eigenen kognitiven Prozessen. Einige der bemerkenswerteren Beispiele umfassen aber beschränken sich nicht auf falsche Erinnerungen1, suboptimale Entscheidung Heuristiken2und fehlerhafte statistische Argumentation3. Eine neuere Ergänzung dieser Liste ist das Phänomen der Veränderung Blindheit. Änderung Blindheit ist eine konsistente mangelnde Aufmerksamkeit, in dem man nicht sogar prominente Änderungen an der Umgebung bemerken. In einer Demonstration4hatten Experimentatoren einen Konföderierten Ansatz Personen Anweisungen anfordern. Bei ihrem Gespräch übergeben Arbeitnehmer tragen eine Tür zwischen den beiden, kurz unterbrechen Sichtkontakt und bietet eine Möglichkeit, die Konföderierten für eine andere Person auszulagern. Nach diesem Schleichwerbung Austausch konnte nicht die meisten Menschen zu bemerken, dass ihre Gesprächspartner nicht mehr dieselbe Person war. Dieser Fehler ist überraschend, weil Änderungen von Moment zu Moment Signale von potenziell wichtige Ereignisse, die unsere Aufmerksamkeit lenken sollten zu sein scheint.

Um besser zu verstehen, wie und warum Änderung erblinden, haben Forscher in das Labor gebracht und entwickelt mehrere geniale Verfahren5,6,7,8 für das Studium es unter mehr kontrollierten Bedingungen. Ein besonders erfolgreiches Konzept hat "die Aufgabe der Flimmern"9genannt. In diesem Verfahren die Experimentatoren bearbeitet Fotos durch ein Feature entfernen und dann die Bilder Teilnehmern, schnell abwechselnd zwischen den ursprünglichen und modifizierte Versionen vorgestellt. Teilnehmer entdeckten schnell die Unterschiede. Wenn ein kurze leeres Feld zwischen aufeinander folgenden eingefügt wurde war Änderungserkennung Bilder (produziert eine flackernde Display, für die das Verfahren benannt ist) jedoch sehr viel schwieriger, was zu schlechter Genauigkeit und langsamere Reaktionszeiten. Dieses Verfahren ist ansprechend, denn es ein präzises Maß für Änderung Blindheit liefert, und es leicht ist zu manipulieren, bestimmte Aspekte des Displays wie Größe, Salienz oder Zeitpunkt für eine Veränderung.

Das Flimmern Paradigma erweist sich als ein leistungsfähiges Werkzeug für das Lernen über Wahrnehmung und Aufmerksamkeit im Menschen10sein. Die Wirkung ist überraschend stark und hartnäckig. Änderung Blindheit kann für Änderungen auf das einzige Objekt in eine einfache Animation11und auftreten, wenn eine Änderung Lage12direkt betrachten. Auch Erfahrungen mit Änderung Blindheit und das Bewusstsein für das Phänomen beseitigt es nicht13. Darüber hinaus ändern Blindheit ist sehr vielfältig und kann durch eine Reihe von verschiedenen Veranstaltungen, wie Auge Sakkaden5, Mudsplashes14, Kinofilm Schnitten7oder visuelle Okklusion4induziert werden. Eine parallele Erscheinung tritt im auditiven15 und taktile16 Modalitäten, darauf hinweist, dass es möglicherweise nicht exklusiv für visuelle Reize und möglicherweise ein allgemeineres Phänomen Aufmerksamkeit.

Menschen natürlich, sind nicht das einzige Tier, das macht der Aufmerksamkeit verwenden. Tauben, zum Beispiel zeigen viele der gleichen Aufmerksamkeits Fähigkeiten, die Menschen tun. Sie können bestimmte Funktionen für bevorzugte Verarbeitung (als wenn sie eine Suche Bild verwenden, um spezifische Ziele zu finden)17,18auswählen. Sie können die Aufmerksamkeit auf bestimmte Regionen oder räumlichen Positionen19lenken. Sie können ihre Aufmerksamkeit zwischen den hierarchischen Ebenen der Organisation20,21verlagern. Sie können auch Aufmerksamkeit zwischen verschiedenen Aspekten der ein Stimulus Display22,23teilen. Es scheint dann, die Tauben viele die gleichen Fähigkeiten besitzen, die Aufmerksamkeit für den Menschen nutzbar zu machen. Wenn Veränderung Blindheit mit den inhärenten Einschränkungen der Aufmerksamkeit zu tun hat, erwarten wir eine parallele Änderung Blindheit Wirkung bei Tauben (und vielleicht auch andere Tiere) zu sehen. Darüber hinaus wurden vor kurzem mehrere erfolgreiche Studien der Änderungserkennung durchgeführt mit Tauben, Umsetzung unterschiedlichster Methoden24,25,26,27, 28.

Jüngste Forschungen29,30,31,32 hat das Flimmern Paradigma um Änderung Blindheit bei Tauben zu untersuchen angepasst und hat Ergebnisse, die menschliche Veränderung Blindheit parallel produziert. Der vorliegende Bericht beschreibt eine einfache Methode für die Durchführung dieses Verfahrens in einer operanten Kammer. Wie bei menschlichen Versionen der Aufgabe, ist es einfach zu isolieren und zu manipulieren, spezifische Aspekte der reizdarbietung zur Untersuchung ihres Einflusses auf Änderungserkennung und Blindheit zu ändern. Somit sollte das Verfahren dar, ein wertvolles Werkzeug für die Forschung über die Grenzen der Vogelgrippe Aufmerksamkeit und inwieweit sie ähnlich wie die Grenzen der menschlichen Aufmerksamkeit sind.

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Protokoll

Das hier beschriebene Verfahren ist nach Maßgabe der Office Laboratory Animal Welfare und US Public Health Service Policy auf Humane Pflege und Verwendung von Labortieren und von Whitman College institutionelle Animal Care und Nutzung Ausschuss gebilligt wurde.

1. reduzieren Sie Tauben Gewichte

Hinweis: Tauben Gewichte auf 80-85 % der ihre frei-Fütterung Gewicht33 um sicherzustellen, dass die Vögel sind gesund und ausreichend motiviert, arbeiten für Lebensmittel reduziert werden.

  1. Haus naiv Vögel in einzelnen Käfigen mit unbegrenztem Zugang zu Wasser, Sand und Nahrung.
  2. Wiegen Sie jede Taube ungefähr zur gleichen Zeit jeden Tag für 2 bis 4 Wochen, oder bis sich jeder Vogel frei-Fütterung Gewicht stabilisiert hat.
  3. Berechnen Sie ein Zielgewicht für jede Taube in Höhe von 85 % des Eigengewichts stabil frei-Fütterung.
  4. Beschränken Sie Nahrung, um nach und nach jede Taube Gewicht zu reduzieren, bis das Zielgewicht34erreicht ist. Tauben sollte weiterhin uneingeschränkten Zugang zu Wasser und Sand haben.
    Hinweis: Veröffentlichten Experimente mit diesem Protokoll29,30,31,32 haben signifikante Ergebnissen mit zwischen 4 und 6 Tauben pro Zustand geführt. Ähnliche Zahlen sollte für einen direkten Replikation oder subtile Variation ausreichend sein. Variationen, die das Ausmaß der Veränderung Blindheit Wirkung zu reduzieren, könnte eine größere Stichprobe erfordern.

2. Zug Tauben picken Reize auf die Antwort-Schlüssel in der operanten Kammer angezeigt und Getreide aus dem Trichter essen essen

Hinweis: Ausbildung und experimentelle Sessions erfordern präzise Computersteuerung, mit einer zeitlichen Auflösung von weniger als 1 Ms. eine flexible Programmiersprache verwenden (siehe Tabelle der Materialien), operante Kammern über ein I/O Relais steuern.

  1. Zu Beginn der Sitzung jeden Tag wiegen Sie Tauben und legen Sie sie in operanten Kammern (siehe Tabelle der Materialien). Naive Tauben können brauchen Zeit zum akklimatisieren, um Handhabung, wiegen, und transport zu und von der operanten Kammer.  Bis dahin seien Sie besonders vorsichtig zu handhaben Vögel sanft und auf Anzeichen von Stress zu überwachen.
  2. Führen Sie 100 Versuche pro täglichen Sitzung. Für jeden Versuch:
    1. Wählen Sie zufällig einen visuellen Stimulus-Element (z. B. eine Farbe oder Linie) und eine der drei Tasten (siehe Tabelle der Materialien) in der operanten Kammer. Die ausgewählten Reiz-Element auf die entsprechende Taste kompatibel Reiz Projektor zu beleuchten (siehe Tabelle der Materialien).
      Hinweis: Der Ausbruch und Offset Zeiten die Glühlampen, die standard in vielen operant Kammern sind zu langsam für diese Methode geeignet. Glühbirnen in der operanten Kammer mit einer schnelleren LED-Äquivalent zu ersetzen, und dann bestätigen, dass die Anzeigen erscheinen, wie beabsichtigt, der Beginn der Reize knackig ist (weniger als 1 ms ab Beginn für Spitzenhelligkeit).
    2. Warten Sie, bis eine Taube den Schlüssel pickt auf dem Stimulus angezeigt wird. Pecks zu anderen Schlüsseln nicht anerkennen.
      Hinweis: Erfahrene Tauben können sofort wissen, um beleuchtete Antwort Schlüssel zu picken. Naiv oder weniger erfahrene Vögel picken kann mit Handshaping oder Autoshaping35 -Verfahren, wie sie für andere Labor Aufgaben wären geformt werden.
    3. Im Anschluss an ein einzelnes Küsschen auf die richtige Antwort Schlüssel löschen Sie Reiz und bieten Sie Zugriff auf Getreide aus dem Lebensmittel-Trichter für ca. 2-3 Sekunden.
  3. Am Ende jeder Sitzung operant Kammern entnehmen Sie Tauben und wiegen sie vor der Rückgabe an ihre Heimat Käfige. Stellen Sie Lebensmittel Zugang Zeit zwischen den Sitzungen weiterhin laufenden Einzelgewichte der Vögel bei 80-85 % ihrer gratis-Fütterung Gewichte.
  4. Pre-Schulungen weiter, bis Tauben schnell reagieren und konsequent auf alle individuellen Reiz Elemente in das Experiment auf alle drei Antwort Schlüssel aufgenommen werden.

3. Zug Tauben zu suchen und Peck Änderungen präsentiert auf Antwort Schlüssel

  1. Zu Beginn der Sitzung jeden Tag wiegen Sie Tauben und legen Sie sie in operanten Kammern.
  2. Bestimmen Sie zu Beginn eines jeden 100 Studien in einer täglichen Sitzung die Details der kommenden Impulse Anzeige. Details für jede Prüfung können nach dem Zufallsprinzip durch die experimentelle Software ausgewählt werden. Ein Beispielprogramm zu eine täglichen experimentelle Sitzung ausgeführt wird als eine zusätzliche Datei (change.cpp); Elemente, die es auch genutzt werden um die einfacheren Aktionen in Schritt 2 ausführen.
    1. Wählen Sie nach dem Zufallsprinzip eine Inter-Stimulus-Intervall (ISI) von 250 ms oder 0 ms (mit p = 0,5 für jeden).
    2. Nach dem Zufallsprinzip bestimmen die Anzahl der Wiederholungen der Veränderung zu präsentieren, entweder 1, 2, 4, 8 oder 16 (mit p = 0,2 für jeden).
    3. Definieren Sie eine ursprüngliche Reiz-Anzeige bestehend aus einem oder mehreren Elementen (die Farben oder Linien präsentiert während Vortraining) auf jede Antwort-Taste.
    4. Darstellung der ursprünglichen Reiz um eine veränderte Darstellung durch Hinzufügen, löschen oder ändern ein Element auf einem Key zu definieren. Siehe Abbildung 1 Beispiele für originelle und veränderte Reiz zeigt.
    5. Stellen Sie sicher, dass Tauben nicht, alle möglichen Reiz zeigt während des Trainings sehen. Falls erforderlich, eine Teilmenge von Displays für Transfer (Schritt 4) zu benennen und präsentieren sie während des Trainings unterlassen.
  3. Eine 5 s Inter Trial Intervall (ITI), mit der Houselight auf und alle Antwort Schlüssel dunkel, jeden Versuch der unmittelbar vorangegangenen Studie zu trennen.
  4. Präsentieren Sie ein Stimulus-Display mit den Werten für die aktuelle Testversion im Schritt 3.2 bestimmt.
    1. Beleuchten Sie die Impuls-Elemente, die die ursprüngliche Anzeige für 250 ms zu komponieren.
    2. Löschen Sie Reiz und warten Sie, bis ein ISI entweder 0 oder 250 ms.
    3. Beleuchten Sie die Impuls-Elemente, die die geänderte Anzeige für 250 ms zu komponieren.
    4. Löschen Sie Reiz und warten Sie, bis ein ISI entweder 0 oder 250 ms.
    5. Wiederholen Sie die Schritte 3.4.1, 3.4.4 bis zum Abschluss der Anzahl der Wiederholungen, die zuvor für die aktuelle Studie ermittelt. Alle Wiederholungen in ihrer Gesamtheit zu präsentieren und Keypecks bei reizdarbietung zu ignorieren.
  5. Beleuchten Sie alle drei Antwort-Schlüssel mit weißem Licht zu und warten Sie, bis einer der drei Antwort Schlüssel eine Taube pickt. Betrachten Sie die ersten Küsschen auf jede Antwort Schlüssel nach reizdarbietung Reaktion für diese Prüfung abgeschlossen ist. Siehe Abbildung 2 für eine schematische Darstellung der Studien mit oder ohne einem ISI.
  6. Deaktivieren Sie alle Schlüssel und zum Abschluss der Studie mit Verstärkung oder ein Fehlersignal:
    1. Wenn ein Vogel auf dem Schlüssel, die eine Änderung angezeigt reagierte, bieten Sie Zugriff auf Getreide aus dem Lebensmittel-Trichter für 2-3 s.
    2. Wenn ein Vogel nicht auf der Taste, die geändert reagierte, wechseln die Houselight zwischen ein- und ausschalten jedes 0,5 s für 10 Sekunden, um eine falsche Antwort anzuzeigen.
  7. Am Ende jeder Sitzung operant Kammern entnehmen Sie Tauben und wiegen sie vor der Rückgabe an ihre Heimat Käfige. Stellen Sie Lebensmittel Zugang Zeit zwischen den Sitzungen weiterhin laufenden Einzelgewichte der Vögel bei 80-85 % ihrer gratis-Fütterung Gewichte.
  8. Weiter tägliche Trainingseinheiten bis die Richtigkeit der Antworten der Tauben stabil und zuverlässig besser als Chance Genauigkeit von 33 ist %. Eine Beispieldatei ist (change.xlsx) bereitgestellt, die analysiert Rohdaten, die Auswirkungen der ISI Präsenz und Anzahl der Wiederholungen zu zeigen.

(4) gegenwärtigen Roman Transfer Prüfungen innerhalb von täglichen Sitzungen

  1. Folgen Sie den Anweisungen genau wie in Schritt 3 beschrieben, aber ohne jede möglichen anzeigen ausgeschlossen (siehe Schritt 3.2.5).
    Hinweis: Mit einer großen Anzahl von potenziellen Reiz zeigt ist es nicht notwendig, um potenzielle zeigt während des Trainings ausschließen und führen sie später. In diesen Fällen einfach weiter Ausbildung, wie normal, wie nie zuvor gesehene zeigt natürlich auftreten werden.
  2. Analysieren Sie Genauigkeit auf neue, nie zuvor gesehene Reiz Displays, außer allen Displays, die Tauben zuvor erlebt haben. Besser als Chance Genauigkeit bestätigen wird, dass Tauben, eine allgemeine Änderung Erkennungsregel gelernt haben und verlassen uns nicht auf Auswendiglernen des vertrauten Stimulus zeigt.

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Ergebnisse

Das primäre Ergebnis von Interesse ist der Unterschied in der Genauigkeit zwischen Studien mit und ohne einem ISI. Insbesondere ist die operationale Definition der Änderung Blindheit im Paradigma Flimmern deutlich reduzierten Änderungserkennung Genauigkeit auf Versuche mit einem ISI im Vergleich zu Studien, ohne ein ISI. Dieser Effekt ist in Abbildung 3ersichtlich die bisher veröffentlichten Daten29zeigt. In diesem Experiment erkannt T...

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Diskussion

Die hier vorgestellte Methode ist inspiriert von den so genannten "Flimmern Paradigma" üblicherweise von kognitiven Psychologen, um Änderung Erblindung bei Menschen9zu studieren. In diesem Humanforschung Änderung Blindheit operativ versteht man die Beeinträchtigung in Änderungserkennung produziert durch die Anwesenheit von einem ISI, die Übergänge zwischen den Reiz anzeigen unterbricht. Das gleiche gilt für die hier beschriebenen Taube-Umsetzung. Darüber hinaus neigen Menschen, die Flimmern Aufgab...

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Offenlegungen

Der Autor hat nichts preisgeben.

Danksagungen

Der Autor erweitert durch Mitglieder des Whitman College vergleichende Psychologie Lab für ihre Hilfe bei der Datensammlung, darunter Mark Arand, Michael Barker, Eva Davis, Kuba Jeffers, Brett Lambert, Tara Mah, Theo Pratt, Tvan Trinh, Lyla Wadia und Patricia Xi.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Kabine für kleine UmgebungenBRS/LVESEC-002
Taubenintelligenz-PanelBRS/LVEPIP-016
Futterautomat für GetreideBRS/LVEGFM-001
TaubenpickschlüsselBRS/LVEPPK-001
Stimulus-ProjektorBRS/LVEIC-901
LED-LampeMartek Industries, Cherry Hill NJ1820
I/O ModulZugriff IOUSB-IDIO-8
Personal ComputerDellOptiplex 3040
Visual C++Microsoft
White Carneau TaubenDouble-T Farm

Referenzen

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