野生の南極ペンギンPygoscelis adeliaeにおける自己認識形質の視覚ガイドとしての修正鏡像試験

サマリー

特別に考案された修正ミラーテストは、野生のアデリーペンギンの自己認識の特徴を見つけるために使用されています。2020年1月から2月にかけて南極大陸のさまざまな地形で行われたこの実験は、おそらくペンギンにこれらの特性が存在することを報告した最初の試みです。

要約

この研究では、南極大陸の離島に住むアデリーペンギンで自己認識特性をテストしました。この研究では、調整されネットワーク化された社会生活がアデリーペンギンの自己認識特性の生成に及ぼす影響を視覚化するために、4つの実験パラダイムが設計されました。この研究は、2020年1月から2月にかけて南極の極寒で雪に覆われた困難な地形で実施され、東南極のドッグズネック棚氷とスヴェナー島の自然生息地で野生のアデリーペンギンに自己認識の特徴が存在することを報告しています。

この研究は、彼らの日常の動き、社会活動、および全体的なライフスタイルを綿密かつ注意深く監視することに基づいています。さらに、4つの実験的パラダイムグループ行動テスト、修正ミラーテスト(MMT)、隠し頭テスト、およびカラードビブテスト中に、鏡の画像に対するペンギンの反応と姿勢を報告します。

この論文は、これらの実験的パラダイムが、ペンギンの種に自己認識形質の存在を見つける最初の試みであると主張しています。これは、実験種の事前の親しみやすさ、条件付け、または順応なしに、自然環境における非人間種の自由放映個体に関する一連の認知実験を実施する先駆的な試みです。人里離れた自然の生息地で実験をすると、外部との重ね合わせなしに、周囲との完全な均衡の中で、動物の本質的な性質が引き出されると仮定されています。

ペンギンの社会生態学と認知行動学を統合した将来の研究は、報告された自己認識形質が、植民地時代/社会環境全体での個々のペンギンと同種の個体との協力行動によって進化したかどうかについて、さらなる洞察を提供する可能性があります。それは、自己認識が協力的なライフスタイルにとって不可欠な社会的要件であり、社会的認知の集合的なレベルにあるという理解に基づいています。

概要

科学者たちは、人間以外の人々の行動精神を長い間研究してきました。非ヒトのさまざまな特性の中で、自己認識の特異性も研究されてきましたが、それはほんの一部の種のみです。文献によると、ギャラップ^Jr.1 は1970年にそのような研究を最初に実施したことが明らかになっています。特定の人間以外の個体、彼の場合はチンパンジーが自己認識能力を持っていたかどうかを調べるために、ギャラップ^Jr.1 は鏡を使った新しい技術を考案しました。チンパンジーが鏡像を通じて自分自身を個体として認識する能力に基づいて、彼はこの技術を「ミラーテスト」と名付けました。

彼の最初の実験では、ギャラップJrは4頭のチンパンジーを特定し、テスト前の2日間の隔離後、2つの研究日ごとに8時間、鏡に映った画像に個別にさらしました。さらに8日間(約80時間)鏡に映った自分の像に長時間さらされた後、4匹のチンパンジーは、直接見ることができない体の一部に赤い染料が付けられたとき、鏡に映った自分の体の赤い傷に触れようと試みました。これは、チンパンジーが自己認識特性を持っていることの明確な証拠として解釈され、鏡に映る赤いマークを持つ個体を自分自身として識別しているように見えました。この実験により、ギャラップJr.はチンパンジーが自己認識の能力を持っていることを示すことができました。

長年にわたり、鏡像による自己認識は、大型類人猿、バンドウイルカ、アジアゾウ、そして最近では魚種であるクリーナーベラ²など、人間以外の種に関するいくつかの研究で新たな現象として報告されてきました。しかし、ギャラップのミラーテストの包括性は、特に自分自身と環境を知覚するために視覚以外の感覚様式に依存する動物に関して、しばしば挑戦されてきました³。

鳥類では、ハト⁴、カササギ⁵、およびインドのイエカラス⁶のミラーテストを使用して、自己認識が成功裏に調査されています。鏡像技術を使用して、エプスタインと彼の同僚⁴ は、10日間のトレーニング期間にわたって~15時間鏡に独立してさらされ、慣れた後、直接見ることができない各体のスポットを見つける能力を通じて、3羽のハトの自己認識特性を調査しました。文献の研究は、すべての調査において、すべての個々の鳥が、しかし、ギャラップジュニアのチンパンジーのそれと同様のさまざまな事前の実験室経験を経なければならなかったことを明らかにしています、そして、彼らはすべて実験チンパンジーのものと同様のレパートリーを獲得しました。しかし、鳥類が鏡の中で自分自身を視覚的に認識する能力は、ジャック^ドー7 と腐肉カラス^8,9 がミラーマークテスト¹⁰に失敗したため、依然として曖昧なままであることに注意しなければならない。

ミラーテストは、多くの場合、高度に人工的な実験室環境で行われ、野生での反射に対して個人がどのように反応するかについての知識はありません¹¹。より一般的には、自分自身を認識できなかったり、ミラーテストに失敗したりすると、必然的に、特定の非人間が自己認識や自分自身の注意の対象になる能力を欠いていることを意味する^12,13。

自己認識にはいくつかの定義があります。ヘンリーは、観察者が刺激を「意識的に見る」ことを示す自己報告と意識を同一視している^14,15。私たちは、「自己認識」を、動物が周囲の環境やプロセスを本質的に意識する能力、つまり自己とその再帰性の「内向き」の側面と考えてきた¹⁶。

ペンギンは、主に南半球に生息する古代の飛べない鳥です。彼らは6000万年以上にわたって地球上に生き残った数少ない種の1つであり、恐竜よりも長生きしました。時が経つにつれて、ペンギンは一連の形態学的、生理学的、行動的特徴を進化させ、現存するすべての鳥の中で最もユニークに特化していると言えるでしょう。これらの適応により、ペンギンは地球上で最も極端な環境のいくつかに植民地化することができました¹⁷。

世界中で見られる17種のペンギンのうち、南極大陸と亜南極の島々に生息するのは7種のみであり、これらのうち、アデリーペンギン、 Pygoscelis adeliaeは 最も豊富です^18,19。彼らは社会的な鳥であり、摂食、水泳、営巣、および個別の均質なグループでの植民地内での繁殖を含む顕著な適応機能を備えていますが、氷海ゾーンでのみ行われます。南極大陸の極端な気候は、これらのペンギンの間で高いレベルの協力行動を必要とします-ペンギン、アザラシ、および動物や鳥の他の種が生活または繁殖する繁殖エリアである繁殖地の開発と維持のための必須の前提条件。

文献の研究により、南極のペンギンの自己認識特性を見つけることに関する研究は行われていないことが明らかになりました。これは、南極大陸の人里離れた孤立した場所にペンギンのコロニーが存在すること、その非常に寒い環境(海岸近くでは夏の気温が30°Cから+ 10°Cまで変動する)²⁰、および雪に覆われた困難な地形が原因である可能性があります。

この研究では、おそらくペンギン種で初めての試みであり、野生のアデリーペンギン Pygoscelis adeliaeの、いくつかのフィールド実験中に鏡に生成された自己イメージに対する、個々およびグループとしての反応を調べました。私たちの調査により、アデリーペンギンは自己認識特性(固有の性質)を持っていることを暫定的に示唆することになりました。私たちは、ペンギンのこの自己認識特性が、この鳥類の個体が通常関与するさまざまな植民地活動や社会的相互作用において重要な役割を果たす可能性があると主張します。

この研究は、自然生態系におけるヒト以外の種における自己認識形質の存在を、試験種の順応や事前の訓練なしに報告する先駆的なものです。また、南極地域の30°Cから+10°Cという非常に低い気温の、雪に覆われた不毛の地形に生息するペンギンに関する初めての研究でもあります。ここでは、非常に敏感な種の取り扱いに適切な注意が払われただけでなく、規定された「行動規範」も厳密に守られていました²¹。

プロトコル

私たちは、南極大陸での調査研究中に、ATCM決議4(2019) ²¹ および南極条約 ²² の環境保護に関する議定書の付属書IIで規定されているすべての手順と議定書を遵守しました。

1. 事前準備

1. 気候は非常に寒いので、これらの条件に順応し、困難で孤立した地形での生活と仕事に慣れてください。
   注:私たちのチームは自分自身に順応し、この地形での研究を行うための十分な訓練を受けました。
2. ペンギンが南極地域全体に見られるという一般的な考えに反して、ペンギンのグループは実際にはいくつかの限られた場所でしか見つからないため、南極地域の研究に適した場所を特定します。
3. 南極で実験を行うための研究動物に精通してください。ペンギンの恐怖と恥ずかしさを取り除き、ペンギンとの愛情深い絆を育むように試みてください。この研究の例に倣って、グループのメンバーに「典型的なポーラーギアのコスチューム」を着てもらい、低くひざまずいてペンギンの自然な反応を観察してもらいます(図1)。
4. 研究動物の選抜にあたっては、個々の動物の動きや行動、生活スタイル、日常生活を注意深く見守ってください。例えば、毎日朝に餌を探す場合は、その時間に実験を行うように計画します。

2. 実験のセットアップ

1. 南極大陸の選択した場所の起伏の多い地形にある平野の土地を選択して、実験を行います。ペンギンの巣がある繁殖地の近くに実験を設定します。(図1)。
2. ペンギンの行動を研究するための大型ミラー野外試験
   1. アデリーペンギンのよちよち歩きの道の野外の地面に、適切なサポートを備えた大きな鏡を置き、鏡像に対する個々の反応とグループとしての反応を注意深く観察します。記録用の写真を撮り、ペンギンの個体や集団での滞在時間を鏡の前で記録します(図2)。テストペンギンが鏡に引き寄せられ続けるまで、鏡をその位置に保ちます。
      注:鏡は、遠くからペンギンが見えるように十分に大きく、研究のために適度な数のペンギンを引き付ける必要があります。
3. 修正ミラーテスト
   注:単一のミラーを使用してミラーテストを実施したという文献の報告に反して、新しく設計され、変更されたミラーテストでは2つのミラーを使用して、単一のミラーでは不可能な「強化」効果を生み出すことにより、ペンギンの行動をよりよく理解しました。
   1. 約75 cm x 100 cmと75 cm x 50 cmの段ボールシートを地面にしっかりと固定することにより、2つの3面の閉じた囲いを構築します。メイン実験には大きい方のエンクロージャーを使用し、必要に応じて大きなエンクロージャーを閉じるか、大きいエンクロージャーを50cm拡張するには小さなエンクロージャーを使用します(図3)。
   2. メインの実験に先立ち、実験の制御段階である鏡のない大きな囲いの中でペンギンの行動を観察します。
   3. 大きな囲いのサイズに応じて、それぞれ54 cm x 40 cmの2つのガラス鏡を大きな囲いの反対側に配置して、ペンギンが囲いの中で鏡像に直面するようにします。2つの鏡を使用すると、ペンギンに「強化」効果がもたらされ、ペンギンの行動や気分をよりよく把握できます(図3)。
   4. 彼らの行動を間近で観察し、写真を撮りましょう。研究を行った直後にペンギンを放します。
4. 隠しヘッドテスト
   注:このテストの目的は、注意散漫な/部分的に遮られた鏡像に対するペンギンの反応を決定することでした。
   1. 直径14 cmの任意の色の円形の紙ディスクを、ペンギンの頭と上半身のイメージを妨げる可能性のある高さで、大きなエンクロージャーの前面ミラーに貼り付けます。
      メモ: ディスクは緑色でした。
   2. ディスクなしとディスクの状態で囲いのペンギンの滞在期間を記録します。写真を撮ります。試験後すぐに動物を放します(図4)。
5. 色付きゼッケンテスト
   注:前の実験とは対照的に、このパラダイムの目的は、画像をカラフルにし、新しい画像に対するペンギンの反応を見ることです。また、外部のアーティファクトが彼らの体に及ぼす影響や、鏡像に対する反応も確認します。
   1. 小さくて鮮やかな色のよだれかけをいくつか用意し、6匹のアデリーペンギンの首に1つのよだれかけを固定し、よだれかけがペンギンの体の輪郭を覆い隠さないように注意します。この服装での彼らの行動を注意深く観察し、写真を撮ります。囲いの中の各ペンギンの滞在時間を記録します。よだれかけなしでも研究を行います。実験が完了したら、動物を放します( 図5を参照)。

結果

この研究では、南極大陸のすべてのペンギン種の中で最も豊富なAdelie Penguins-Pygoscelis adeliaeの2つの場所が特定されました¹⁸ (図1)。最初はドッグスネック棚氷(南緯70°03'43"、東経24°51'58")で、ペンギンが頻繁に訪れました。2つ目は、東南極のスビナー島(南緯69°08'12"、東経76°44'45")で、海に面しており、~30mの高さに~3,500羽のアデリーペンギン(図1)が生息しており、実験を行うのに理想的な場所でした。東南極のスヴェナー島で14羽の成鳥アデリーペンギンに対して実施された修正鏡面試験、隠れ頭試験、およびカラードビブ試験の詳細は、 補足表S1に記載されています。

ディスカッション

この研究の主な目的は、南極大陸の野生のペンギン( Pygoscelis adeliae)の自己認識の存在を決定することで、これらの極地の動物が最初に慣れた後の行動を自然環境で研究し、グループ行動テスト、修正ミラーテスト、隠し頭テスト、およびカラーゼッケンテストを実施することでした。

社会的行動は、あらゆる種のライフスタイルの重要な側面であり、ペンギンのライフスタイルも同様です。したがって、私たちは次の点を念頭に置いてこの側面を非常に注意深く研究しました:家族生活と安全面を含む生活スタイル。自由と住宅。そして協力と秩序。

彼らの住居の様式とペンギンによる子孫の飼育は注意深く観察されました。私たちは、これらのペンギンが安全のための戦略をどのように進化させたかを観察しました。彼らの秩序と協調性も記録されました。

私たちの目の前にある大きな課題は、自然の生息地で種に取り組むことでした。私たちの研...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
段ボール梱包箱			数量:2
鏡鏡-大型			数量: 1
鏡鏡-ミディアムサイズ			数量:2
異なる色の色付きよだれかけ(ランダムに選択)			数量: 6
Iphone 11 以降 (写真撮影およびビデオ録画用) および写真カメラ			数量:2
ストップウォッチ			数量:2
ポーラードレス			数量: 1
両面テープ			数量: 1