Name: Ocena poznania społecznego u naczelnych innych niż ludzie przy użyciu sieci skomputeryzowanych systemów testowych urządzeń do automatycznego uczenia się (ALDM) (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-05-05T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 42 s
Description: Poznaj metodę oceny poznania społecznego u naczelnych przy użyciu sieci zautomatyzowanych urządzeń ALDM. Technologia RFID i ekrany dotykowe umożliwiają badanie wpływu nastroju społecznego na wyniki testów poznawczych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

To badanie było wspierane przez "Federation de Recherche 3C", Uniwersytet Aix-Marseille oraz projekt EU Euprim-Net-II (#RII3-026155). Prace te zostały wsparte grantem publicznym nadzorowanym przez Francuską Narodową Agencję Badawczą (ANR) w ramach programów LICORNES (ANR-12-CULT-0002) i ASCE (ANR-13-PDOC-0004). Personel stacji naczelnych CNRS w Rousset-sur-Arc jest zobowiązany do wsparcia technicznego.

Oświadczenie etyczne: Niniejsze badanie zostało przeprowadzone zgodnie z francuskimi normami i uzyskało zatwierdzenie krajowej francuskiej komisji etycznej, „Comité d’Ethique CE-14 pour l’Expérimentation Animale”. Procedury były również zgodne z wytycznymi Association for the Study of Animal Behaviour.
1. Konfiguracja jednostki testowej ALDM
UWAGA: Przygotować jednostki testowe ALDM zgodnie z opisem Fagot &amp; Paleressompoulle1.
<ol>
	<li>Przygotować komory testowe o wymiarach (0,7 x 0,7 x 0,8 m3) zgodnie z opisem w1. Należy upewnić się, że każda komora testowa posiada 2 boczne przezroczyste ścianki. Wyposażyć każdą komorę testową w przesuwne drzwi z tyłu, które można otwierać i zamykać (patrz Rysunek 1). Otworzyć tylne drzwi jednostki ALDM, aby umożliwić dostęp do systemu testowego z obudowy.</li>
	<li>W przednim panelu komory testowej zamontować okno obserwacyjne o wymiarach (7,3 x 7 cm2), zapewniające widoczność 19-calowego ekranu dotykowego znajdującego się przed jednostką, oraz 2 otwory na dłonie do ręcznej obsługi ekranu dotykowego.</li>
	<li>Zainstalować antenę połączoną z czytnikiem mikrochipów wokół każdego otworu na dłonie, zgodnie z opisem w1. Antena będzie rejestrować tożsamość RFID badanego obiektu.</li>
	<li>Zainstalować 19-calowy pojemnościowy ekran dotykowy przed każdą komorą testową. Ekran dotykowy służy do prezentowania bodźców i rejestrowania zmiennych związanych z reakcją (dokładność i czas reakcji). Zachować odstęp 25 cm między oknami obserwacyjnymi a ekranem.</li>
	<li>Do każdej jednostki testowej podłączyć komputer PC, który będzie służył do uruchamiania programu testowego. 
	UWAGA: W każdej próbie program testowy określa schemat testowy dla badanych obiektów (np. właściwości wyświetlacza, czas trwania bodźca itd.) i przypisuje pomiary behawioralne (np. czas reakcji, dokładność) małpie zidentyfikowanej za pomocą technologii RFID.</li>
	<li>Podłączyć dozownik pokarmu do komputera PC za pomocą portu równoległego, zgodnie z opisem w1. Dozownik ten dostarcza ziarna suchej pszenicy do obszaru dla małp ALDM.</li>
	<li>Wstrzyknąć mikrochip RFID w przedramię każdego osobnika w grupie, zgodnie z opisem w1. 
	UWAGA: Procedurę tę należy przeprowadzić zgodnie z praktykami weterynaryjnymi.</li>
</ol>
<img alt="Eksperyment nad poznaniem naczelnych; układ warunkowania instrumentalnego ze schematem pokazującym komorę testową i zwierzę." src="/files/ftp_upload/52798/52798fig1highres.jpg" width="700" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Zdjęcie (A) i schemat (B) jednostki ALDM. Każda jednostka testowa składa się z pięciu głównych elementów. (A) ekran dotykowy; (B) otwór na rękę; (C) okno obserwacyjne; (D) dozownik pokarmu podający pokarm do wnętrza klatki po prawidłowej odpowiedzi; (E) komputer; (F) drzwi zapewniające dostęp z pomieszczenia. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52798/52798fig1highres.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
2. Konfiguracja sieci ALDM
<ol>
	<li>Zainstaluj 10 jednostek ALDM w dwóch przyczepach o wymiarach 8 x 4 m2, po 5 jednostek ALDM w każdej przyczepie, zgodnie z opisem w1. Podłącz każdą testową jednostkę ALDM do oddzielnego serwera sterującego dostępnego pod adresem IP (patrz Rysunek 2). Upewnij się, że jednostka ALDM może zarówno pobierać, jak i przesyłać informacje z/do serwera.</li>
	<li>Napisz komputerowy program testowy, który pobiera pliki tekstowe z serwera w momencie zidentyfikowania małpy przez testową jednostkę ALDM, zgodnie z1. W pliku tekstowym zawrzyj informacje o aktualnym stanie eksperymentalnym (liczba prób już wykonanych w fazie treningowej lub testowej) małpy korzystającej z jednostki. Napisz program testowy w taki sposób, aby mógł on wykorzystać te informacje do prezentacji próby treningowej lub testowej zdefiniowanej przez procedurę eksperymentalną.</li>
	<li>Wstaw skrypt inline programu testowego w taki sposób, aby przesyłał on i pobierał dane z serwera. Upewnij się, że jednostka ALDM synchronizuje zegar ALDM dwa razy dziennie. 
	UWAGA: Dzięki tej procedurze 10 jednostek ALDM może wskazać, która małpa korzysta z której jednostki i kiedy, a tym samym dostarczyć informacji o dynamice społecznej w użytkowaniu systemów testowych.</li>
	<li>Napisz program testowy w taki sposób, aby przed każdą próbą program przesyłał z serwera informacje o aktualnym stanie eksperymentalnym małpy. Po zakończeniu próby jednostka ALDM zaktualizuje plik tekstowy badanego obiektu na serwerze. 
	UWAGA: Centralizacja parametrów powiązanych z badanym obiektem na serwerze sterującym gwarantuje, że uczestnicy zostaną przetestowani w zdefiniowanej kolejności testów, niezależnie od wybranych przez nich testowych jednostek ALDM.</li>
	<li>Po każdej próbie zapisz następujące dane w pliku tekstowym: data, godzina (format HH:MM:SS), nazwa aktualnego programu testowego, imię małpy, numer przypisany do testowej jednostki ALDM (np. 1), poziom testu (np. trening), wynik (1 = poprawna odpowiedź behawioralna; 2 = błędna odpowiedź), czas reakcji z precyzją do msec.</li>
</ol>
<img alt="Schemat zarządzania danymi serwera czasu; obudowa sprzętu; wizualizacja procesu próbnego." src="/files/ftp_upload/52798/52798fig2highres.jpg" width="700" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Schematyczne przedstawienie sieci ALDM. Każda jednostka ALDM odbiera i przekazuje informacje z/do unikalnego serwera sterującego. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52798/52798fig2highres.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
3. Ilustracja zastosowania sieci ALDM w badaniach nad poznaniem społecznym
UWAGA: Protokół ALDM ma unikalną zaletę w postaci możliwości swobodnej interakcji małp z komputerami przy jednoczesnym pozostaniu w ich grupie społecznej. Poniżej przedstawiono 3 protokoły ilustrujące wykorzystanie sieci jednostek testowych ALDM do gromadzenia bezprecedensowych informacji na temat poznania społecznego pawianów (Papio papio).
<ol>
	<li>Komputeryzowane testowanie ALDM łączące obserwacje behawioralne (etologiczne): 
	UWAGA: Głównym celem niniejszych badań jest ocena wpływu walencji (pozytywnej vs. negatywnej) stanów afektywnych na sprawność poznawczą zwierząt podczas komputeryzowanego testowania ALDM. Procedura została przedstawiona na Rysunku 3, a pełne szczegóły dotyczące tych badań zostały opublikowane w pracy Marzouki et al.10
	<ol>
		<li>Zainstaluj na każdym komputerze zadanie polegające na przeszukiwaniu wizualnym, składające się z wyboru docelowego bodźca wizualnego spośród kilku dystraktorów.</li>
		<li>Przez osiem dni obserwuj i zapisuj ręcznie, jakie zachowania wykazuje każda osobnik w wybiegu i w jakim czasie, używając stopera zsynchronizowanego z serwerem sterującym.</li>
		<li>Pogrupuj zachowania wykazane w wybiegu w trzy klastry odpowiadające emocjonalnie pozytywnym zdarzeniom społecznym (np. grooming), emocjonalnie negatywnym zdarzeniom społecznym (np. zagrożenie) oraz emocjonalnie niespołecznym zdarzeniom (neutralnym) (np. manipulacja obiektem).</li>
		<li>Przeanalizuj czasy reakcji w zadaniu przeszukiwania wizualnego uzyskane w 3 min okienku czasowym następującym po obserwacji behawioralnej w wybiegu. Zsynchronizuj obserwacje behawioralne z danymi komputerowymi i przeprowadź analizę (patrz Rysunek 3).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Schemat obserwacji etologicznych; analiza zdarzeń społecznych w ciągu 3 minut po zdarzeniu." src="/files/ftp_upload/52798/52798fig3.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3: Schematyczna ilustracja do Sekcji 3.1. Zachowania spontaniczne przejawiane w klatce są rejestrowane równolegle z wynikami poznawczymi w testach ALDM.
<ol start="2">
	<li>Ocena wpływów społecznych podczas testowania ALDM: 
	UWAGA: Niniejszy protokół ma na celu zbadanie wpływu obecności innych osobników na wyniki poznawcze rejestrowane podczas komputerowego testowania ALDM. Pełne szczegóły dotyczące tych badań zostały opublikowane w pracy Huguet et al.11
	<ol>
		<li>Na każdej jednostce testowej ALDM zainstaluj zadanie, w którym pojawienie się koła wymaga odpowiedzi po prawej stronie ekranu, a pojawienie się równolegbłościanu – po lewej stronie.</li>
		<li>Pozwól małpom korzystać z 10 systemów testowych ALDM według ich uznania. W związku z tym kilka małp może korzystać z sąsiadujących systemów testowych. Zapisz, który osobnik korzysta z którego systemu. 
		UWAGA: Pawiany mogą widzieć inne osobniki swojego gatunku (jeśli są obecne) korzystające z pozostałych zestawów testowych w przyczepie, dzięki przezroczystym ściankom bocznym każdej jednostki.</li>
		<li>Upewnij się, że program testowy rejestruje wyniki każdego osobnika, a także kontekst społeczny próby (t.j. czy pozostałe jednostki testowe ALDM są jednocześnie wykorzystywane i przez kogo).</li>
		<li>Przeanalizuj zmienność czasu reakcji w zależności od kontekstu społecznego.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ewolucja kulturowa oceniana poprzez komputerowy transfer informacji między osobnikami: 
	UWAGA: Niniejszy protokół został opracowany w celu zbadania ewolucji informacji przekazywanej w łańcuchu uczestników. Procedurę przedstawiono na Rysunku 4, a pełne szczegóły dotyczące tych badań zostały opublikowane w pracy Claidière et al.12
	<ol>
		<li>Przeszkol uczestników w rozwiązywaniu prostego zadania pamięciowego, w którym najpierw widzą cztery losowo wybrane czerwone kwadraty w siatce czterech na cztery, w której pozostałe pola są białe. Po 400 msec zmień wszystkie czerwone kwadraty na białe i poproś uczestnika o dotknięcie kwadratów, które wcześniej były czerwone.</li>
		<li>Po zakończeniu treningu wykorzystaj reakcję behawioralną jednego uczestnika (dotknięte kwadraty) do wygenerowania bodźców dla kolejnego osobnika w łańcuchu (patrz Rysunek 4). Wyjątkiem jest pierwszy osobnik w łańcuchu, dla którego siatki są generowane losowo przez komputer.</li>
		<li>Przeanalizuj skuteczność w wykonywaniu zadania w zależności od liczby zdarzeń transmisyjnych.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Schemat sekwencyjnego procesu uczenia się z próbą odpowiedzi motorycznej w eksperymencie na zwierzętach." src="/files/ftp_upload/52798/52798fig4highres.jpg" width="600" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4: Schematyczne przedstawienie Sekcji 3.3. Pierwsza pawiana (Pokolenie 1) musiała ukończyć zestaw 50 prób wygenerowanych przez komputer. Odpowiedzi motoryczne tego osobnika zostały następnie wykorzystane do stworzenia bodźców dla drugiej pawiana (Pokolenie 2) w łańcuchu przekazu. Procedura ta była powtarzana aż do przetestowania ostatniego osobnika w łańcuchu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52798/52798fig2highres.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>

<ol><li>Fagot, J., Paleressompoulle, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+testing+of+cognitive+performance+in+baboons+maintained+in+social+groups%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Res+Methods%22%5BJournal%5D)">Automatic testing of cognitive performance in baboons maintained in social groups.</a> Behav Res Methods. 41 (2), 396-404 (2009).</li>
<li>Fagot, J., Bonté, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+testing+of+cognitive+performance+in+monkeys%3A+Use+of+a+battery+of+computerized+test+systems+by+a+troop+of+semi-free+ranging+baboons%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Res+Methods%22%5BJournal%5D)">Automated testing of cognitive performance in monkeys: Use of a battery of computerized test systems by a troop of semi-free ranging baboons.</a> Behav Res Methods. 42 (2), 507-516 (2010).</li>
<li>Fagot, J., Gullstrand, J., Kemp, C., Defilles, C., Mekaouche, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+freely+accessible+computerized+test+systems+on+the+spontaneous+behaviors+and+stress+level+of+Guinea+baboons+%28Papio+papio%29%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Primatol%22%5BJournal%5D)">Effects of freely accessible computerized test systems on the spontaneous behaviors and stress level of Guinea baboons (Papio papio).</a> Am J Primatol. 76 (1), 10-1002 (2014).</li>
<li>Dréa, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studying+primate+learning+in+group+contexts%3A+Tests+of+social+foraging%2C+response+to+novelty%2C+and+cooperative+problem+solving%5BTitle%5D)+AND+%22Methods%22%5BJournal%5D)">Studying primate learning in group contexts: Tests of social foraging, response to novelty, and cooperative problem solving.</a> Methods. 38 (3), 162-177 (2006).</li>
<li>Grainger, J., Dufau, S., Montant, M., Ziegler, J. C., Fagot, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orthographic+processing+in+baboons%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Orthographic processing in baboons.</a> Science. 336 (6078), 245-248 (2012).</li>
<li>Fagot, J., Thompson, R. K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generalized+Relational+Matching+by+Guinea+Baboons+%28Papio+papio%29+in+two+by+two-item+analogy+problems%5BTitle%5D)+AND+%22Psychol+Sci%22%5BJournal%5D)">Generalized Relational Matching by Guinea Baboons (Papio papio) in two by two-item analogy problems.</a> Psychol Sci. 22 (10), 1304-1309 (2011).</li>
<li>Whitehouse, J., Micheletta, J., Powell, L. E., Bordier, C., Waller, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Impact+of+Cognitive+Testing+on+the+Welfare+of+Group+Housed+Primates%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">The Impact of Cognitive Testing on the Welfare of Group Housed Primates.</a> PLoS ONE. 8 (11), e78308(2013).</li>
<li>Gazes, P. R., Brown, E. K., Basile, B. M., Hampton, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+cognitive+testing+of+monkeys+in+social+groups+yields+results+comparable+to+individual+laboratory-based+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Anim+Cogn%22%5BJournal%5D)">Automated cognitive testing of monkeys in social groups yields results comparable to individual laboratory-based testing.</a> Anim Cogn. 16 (3), 445-458 (2012).</li>
<li>Huber, L., Heise, N., Zenan, C., Palmers, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ALDB+box%3A+Automatic+testing+of+cognitive+performance+in+groups+of+aviary-housed+pigeons%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Res+Methods.+Apr+16+%5BEpub+ahead+of+print%5D%22%5BJournal%5D)">The ALDB box: Automatic testing of cognitive performance in groups of aviary-housed pigeons.</a> Behav Res Methods. Apr 16 [Epub ahead of print]. , (2014).</li>
<li>Marzouki, Y. B., Gullstrrand, J., Goujon, A., Fagot, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Baboons%E2%80%99+response+speed+is+biased+by+their+moods%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Baboons’ response speed is biased by their moods.</a> PLoS One. 9 (7), e102562(2014).</li>
<li>Huguet, P., Barbet, I., Belletier, C., Monteil, J. M., Fagot, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+control+under+social+influence+in+baboons%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Psychology+%3A+General%22%5BJournal%5D)">Cognitive control under social influence in baboons.</a> Journal of Experimental Psychology : General. , (2014).</li>
<li>Claidiére, N., Smith, K., Kirby, S., Fagot, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cultural+evolution+of+systematically+structured+behaviour+in+a+non-human+primate%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+R+Soc+Lond+B%22%5BJournal%5D)">Cultural evolution of systematically structured behaviour in a non-human primate.</a> Proc R Soc Lond B. 281 (1797), (2014).</li>
<li>Subiaul, F., Cantlon, J. F., Holloway, R. L., Terrace, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+imitation+in+Rhesus+macaques%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Cognitive imitation in Rhesus macaques.</a> Science. 305 (5682), 407-410 (2004).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie istnieją konkurencyjne interesy.

Prymatolodzy zawsze wyrażali duże zainteresowanie społecznymi i niespołecznymi aspektami poznania. Jednak integracja tych dwóch poziomów rozumienia była trudna. Testy społeczne są czasami przeprowadzane w laboratoriach, ale na bardzo ograniczonej liczbie osób13. Sieć jednostek ALDM oferuje 4 główne zalety w tym zakresie: (1) testowanie ALDM wykorzystuje wysoce wyrafinowane (skomputeryzowane) protokoły i milisekundowe pomiary procesów poznawczych; (2) badanie ALDM przeprowadza się w naturalnym kontekście społecznym badanych zwierząt; (3) Testy ALDM można zaproponować dużym grupom, tak jak to ma miejsce w naszych badaniach; (4) Testy ALDM wykorzystują spontaniczne występowanie interakcji społecznych i nie ograniczają jednostek do określonych sytuacji społecznych.
Sieć ALDM otwiera zatem możliwości integracyjnych i wielowymiarowych analiz poznawczych łączących czynniki społeczne i pozaspołeczne.
Niniejszy artykuł ilustruje to integracyjne podejście za pomocą trzech protokołów, ale oprócz tych kluczowych ilustracji istnieje wiele innych możliwości. Na przykład wstępne (niepublikowane) dowody zebrane w naszym laboratorium sugerują, że małpy korzystające z sąsiednich jednostek testowych mają również najsilniejsze więzi afiliacyjne w swojej grupie społecznej. Jeśli ten efekt zostanie potwierdzony, to automatyzm testów ALDM pozwoli na zebranie dużej ilości informacji na temat dynamiki społecznej, które mogą ułatwić podłużne badania socjometryczne (np. oparte na pomiarach dystansu społecznego) u naczelnych innych niż ludzie.
Ograniczenia testowania ALDM pozostają na tym etapie nieznane. Na przykład, nadal nie wiadomo, w jakim stopniu na poziom aktywności badanych może mieć wpływ struktura społeczna (np . stosunek płci) grupy. Niemniej jednak testy ALDM wydają się bardzo obiecującym narzędziem do wypełnienia pozornej luki między badaniami nad poznaniem indywidualnym a tymi bardziej skoncentrowanymi na poznaniu społecznym. Jego zastosowanie daje możliwość zidentyfikowania czynników społecznych, które mogą wpływać na indywidualne poznanie, a także dokładniejszego zmierzenia ich skutków. Co więcej, nasze poprzednie badania wykazały, że testy ALDM również promują dobrostan zwierząt: są to formy wzbogacania behawioralnego, które zmniejszają poziom stresu (wnioskowany na podstawie poziomu kortyzolu i liczby nieprawidłowych stereotypii)3. W związku z tym testy ALDM wydają się bardzo korzystne zarówno dla naukowców, jak i zwierząt, i powinny być szerzej stosowane w przyszłości w laboratoriach i ogrodach zoologicznych.

Eksperymentalne badania laboratoryjne nad zdolnościami poznawczymi naczelnych prawie systematycznie faworyzowały testy na izolowanych zwierzętach4, w zależności od poruszanego problemu. Ta klasyczna procedura laboratoryjna wykazała swoją skuteczność, a większość naszej wiedzy na temat zagadnień takich jak percepcja, pamięć, rozumowanie i abstrakcyjna konceptualizacja pochodzi z testów na odizolowanych obiektach. Testowanie odizolowanych osób niesie ze sobą wiele praktycznych korzyści; Takie podejście ułatwia złożone projekty eksperymentalne w połączeniu z bardzo rygorystycznymi pomiarami (np. taktowaniem MSC) zachowania, które w przeciwnym razie byłoby niedostępne. Jednak procedura ta ma również swoje ograniczenia, jeśli chodzi o badanie wpływów społecznych na poznanie, w szczególności. Badacze są często zmuszeni do opuszczenia wyrafinowanego środowiska laboratoryjnego na rzecz dużych wybiegów lub dzikich kontekstów, gdy ich badanie obejmuje interakcje społeczne między osobami. Ten wybór ma swoje koszty, ponieważ znacznie trudniej jest kontrolować czynniki eksperymentalne i mierzyć ich efekty z tym samym poziomem precyzji poza laboratorium. Zrozumienie, w jaki sposób rzeczywiste interakcje społeczne wpływają na funkcje poznawcze, jest jednym z najtrudniejszych wyzwań naukowych zarówno u ludzi, jak i u naczelnych.
Niniejszy artykuł przedstawia nowy protokół eksperymentalny mający na celu złagodzenie tej ogólnej trudności w badaniu poznania społecznego u laboratoryjnych naczelnych innych niż ludzie. Fagot & Paleressompoulle1 oraz Fagot & Bonte2 opublikowali niedawno urządzenie do automatycznego uczenia się (ALDM) do oceny zdolności poznawczych małp hodowanych w warunkach półwolnych. Metoda ta łączy techniki kondycjonowania instrumentalnego tradycyjnie stosowane w laboratoriach z technologią identyfikacji radiowej (RFID). W praktyce małpy żyjące w swojej grupie społecznej mają swobodny dostęp ze swojego zewnętrznego wybiegu do kilku jednostek testowych ALDM. ADLM składają się z otwartych systemów testowych zawierających wszystkie niezbędne urządzenia tradycyjnie dostępne w laboratoriach, w szczególności ekran dotykowy do wyświetlania bodźca i rejestrowania odpowiedzi oraz dozownik żywności do dostarczania nagrody. Czytnik mikroprocesorów RFID przechwytuje numeryczną tożsamość uczestnika, gdy wchodzi on do jednostki testowej ALDM, a program testowy wykorzystuje te informacje do przedstawienia programu badawczego przypisanego do tego konkretnego tematu.
Dowody zgromadzone w ciągu ostatnich 5 lat wyraźnie ujawniły, że (1) testy ALDM zwiększają motywację uczestników1,2 i (2) sprzyjają kompleksowemu uczeniu się5,6. Badanie ALDM wydaje się również korzystne z punktu widzenia dobrostanu zwierząt i zmniejsza poziom stresu uczestnika3, patrz również7. Procedura testowania ALDM zainspirowała kilka grup badawczych pracujących z makakami czubatymi (Macaca nigra) i rezusami (Macaca mulatta) 7,8 oraz gołębiami (Columba livia)9. Głównym celem naszej pracy jest wykazanie potencjalnego wkładu testów ALDM w badania w obszarze poznania społecznego. W tym celu opisano trzy różne zastosowania tego protokołu. Jednostki testowe ALDM zostały już szczegółowo opisane w Fagot & Paleressompoulle1. Są one zilustrowane na rysunku 1 i pokrótce opisane poniżej. Jednostki testowe ALDM to ogólnodostępne systemy testów kondycjonowania operacyjnego, wyposażone w system identyfikacji radiowej (RFID), który odczytuje mikroczip RFID małpy, a tym samym jej tożsamość, po wejściu do systemu testowego. Bodźce prezentowane są na ekranie dotykowym, a nagrody w postaci jedzenia są dostarczane wewnątrz systemu testowego po udzieleniu prawidłowej odpowiedzi (wyboru właściwego bodźca) na te bodźce.

<table><tbody><tr><td>Model ekranu</td><td></td><td></td> dotykowego <td>ET1939L firmy Elotouch; Berwyn, IL</td></tr><tr>Czytnik <td></td><td></td><td>mikroprocesorów RFID</td><td>model Petscan RT100 wersja 5, prawdziwy ślad; Villebon sur Yvette, Francja</td></tr><tr><td>Eprime software</td><td></td><td></td><td>Professional, V 2.0, Psychology Software Tools, Pittsburg, PA</td></tr><tr><td>Komputer PC podłączony do sieci</td><td></td><td></td><td>HP-Pavillon, zaprogramowany w naszym laboratorium</td></tr><tr><td>Dozownik</td><td></td><td></td> żywności <td>Domowej roboty w naszym laboratorium</td></tr></tbody></table>

ocena poznania społecznego u naczelnych innych niż ludzie przy użyciu sieci skomputeryzowanych systemów testowych urządzeń do automatycznego uczenia się (aldm)

Assessment of Social Cognition in Non-human Primates Using a Network of Computerized Automated Learning Device (ALDM) Test Systems

Fagot & Paleressompoulle1 oraz Fagot & Bonte2 opublikowali urządzenie do automatycznego uczenia się (ALDM) do badania zdolności poznawczych małp utrzymywanych w warunkach półswobodnego wybiegu. Dane zgromadzone w ciągu ostatnich pięciu lat konsekwentnie wykazały skuteczność tego protokołu w badaniu indywidualnego/fizycznego poznania u małp, a ponadto wykazały, że procedura ta zmniejsza poziom stresu podczas testów na zwierzętach3. Niniejszy artykuł pokazuje, że sieci ALDM mogą być również wykorzystywane do badania różnych aspektów poznania społecznego i zachowań wyrażanych w grupie u małp oraz opisuje trzy ilustracyjne protokoły opracowane w tym celu. Pierwsze badanie pokazuje, w jaki sposób etologiczne oceny zachowań społecznych i komputerowe oceny wydajności poznawczej mogą być zintegrowane w celu zbadania wpływu społecznie przejawianych nastrojów na wydajność poznawczą jednostek. Drugie badanie pokazuje, że baterie ALDM pracujące równolegle mogą dostarczyć unikalnych informacji na temat wpływu obecności innych osób na wydajność zadań. Wreszcie, ostatnie badanie pokazuje, że sieci jednostek testowych ALDM mogą być również wykorzystywane do badania zagadnień związanych z transmisją społeczną i ewolucją kulturową. Połączone razem, te trzy badania wyraźnie pokazują, że testowanie ALDM jest wysoce obiecującym narzędziem eksperymentalnym do wypełnienia luki w literaturze zwierzęcej między badaniami nad poznaniem indywidualnym a badaniami nad poznaniem społecznym.

Jak pokazano na Rysunku 5, czasy reakcji po zachowaniach o wartości negatywnej, takich jak groźby, były znacznie dłuższe niż po zachowaniach neutralnych (np. manipulacja przedmiotem) oraz pozytywnych zachowaniach społecznych, takich jak pielęgnacja. Badanie to wykazuje, że nastroje społeczne wpływają na wyniki podczas testów poznawczych. Zainteresowani czytelnicy znajdą bardziej szczegółowe informacje na temat tego badania w publikacji Marzouki et al.10 Na Rysunku 6, w porównaniu z izolacją, obecność innych osobników skróciła czasy reakcji (czas reakcji zmniejsza się wraz z liczbą osobników obecnych w wagonie), co wskazuje na efekt facylitacji społecznej w przypadku dobrze wyuczonych reakcji. Więcej szczegółów na temat tych badań można znaleźć w pracy Huguet et al.11 Rysunek 7 wskazuje na wzrost wydajności podczas prób transmisyjnych (niebieskie kwadraty), ale nie w warunkach kontrolnych (losowych) (żółte koła). Bardziej szczegółowe informacje na temat tych badań można znaleźć w publikacji Claidière et al.12
<img alt="Wykres słupkowy czasów reakcji emocjonalnych; RT(ms) dla bodźców pozytywnych, negatywnych i neutralnych. Analiza statystyczna." src="/files/ftp_upload/52798/52798fig5.jpg" width="500" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 5"> 
Rysunek 5: Przykładowe wyniki z sekcji 3.1. Średni czas reakcji (msec) w zadaniu przeszukiwania wizualnego bezpośrednio po pozytywnych, negatywnych lub neutralnych zdarzeniach społecznych. Słupki błędów reprezentują odchylenie standardowe (SD).
<img alt="Czasy reakcji a obecność osobników tego samego gatunku; wykres liniowy; wynik badania behawioralnego; uwzględniono słupki błędów." src="/files/ftp_upload/52798/52798fig6.jpg" width="500" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 6"> 
Rysunek 6: Przykładowe wyniki z Sekcji 3.2. Wpływ obecności społecznej na szybkość dobrze wyuczonych reakcji. Rysunek przedstawia średnie czasy reakcji (msec) w zależności od liczby obecnych osobników tego samego gatunku podczas każdej próby w sąsiednich jednostkach testowych ALDM. Słupki błędów reprezentują błąd standardowy (SE).
<img alt="Średnia stopa sukcesu w zależności od pokolenia; wykres liniowy z słupkami błędów; porównanie danych." src="/files/ftp_upload/52798/52798fig7highres.jpg" width="500" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 7"> 
Rysunek 7: Przykładowe wyniki z sekcji 3.3. Sukces pawianów (średnia liczba nagród w 50 próbach) wzrastał wraz z liczbą zdarzeń transmisyjnych (pokolenie) podczas prób transmisji (niebieskie kwadraty), ale nie podczas losowych prób kontrolnych (żółte koła). Słupki błędów reprezentują SE.

Fagot & Paleressompoulle1 opublikowali urządzenie do automatycznego uczenia się (ALDM) przeznaczone do testowania indywidualnych zdolności poznawczych u małp żyjących na półwolnym wybiegu. Głównym celem naszego protokołu jest wykorzystanie sieci jednostek testowych ALDM do badania poznania społecznego u naczelnych innych niż ludzie.

Ocena poznania społecznego u naczelnych innych niż ludzie przy użyciu sieci skomputeryzowanych systemów testowych urządzeń do automatycznego uczenia się (ALDM)

Fagot &#38; Paleressompoulle1 and Fagot &#38; Bonte2 have published an automated learning device (ALDM) for the study of cognitive abilities of monkeys ...

Ogólnym celem niniejszego artykułu jest wykorzystanie zautomatyzowanego urządzenia do uczenia się, znanego jako A LDM, do badania poznania społecznego u naczelnych innych niż ludzie. Osiąga się to poprzez zastosowanie małpy wyposażonej w mikrochip RFID, która może swobodnie opuścić swoje pomieszczenie, aby wejść do jednostek testowych A LDM. Czytnik mikrochipów RFID rejestruje numeryczny identyfikator małpy w momencie wejścia do jednostki testowej A LDM.Program testowy wyświetla eksperymenty poznawcze i rejestruje, które zwierzę korzysta z którego testu ALDM oraz kiedy; adaptowalne protokoły mogą informować eksperymentatora o wpływie nastroju społecznego i wyników, wpływach społecznych podczas testów poznawczych oraz o ewolucji kulturowej zachowania w łańcuchach przekazu. Wyniki potwierdzają zasadność stosowania ALZM do badania poznania społecznego u naczelnych niebędących ludźmi. Z przyjemnością przedstawiamy nowy protokół służący do badania poznania społecznego u naczelnych niebędących ludźmi.W tej metodzie wykorzystano zautomatyzowane urządzenie do uczenia małp, znane jako A LDM. Aby przygotować komory testowe, należy wyposażyć komorę w przesuwne drzwi z tyłu, które mogą być otwierane lub zamykane. Otwórz tylne drzwi jednostki A LDM, aby uzyskać dostęp do systemu testowego z wnętrza obudowy.Przedni panel komory testowej należy wyposażyć w okno obserwacyjne o wymiarach 7,3 na 7 cm oraz dwa otwory na dłonie. Wokół każdego otworu na dłonie należy zainstalować antenę połączoną z czytnikiem mikrochipów. Antena będzie rejestrować tożsamość RFIG badanego.Zainstaluj 19-calowy pojemnościowy ekran dotykowy przed każdą komorą testową. Ekran dotykowy służy do prezentacji bodźców oraz rejestrowania zmiennych związanych z reakcją, takich jak dokładność i czas reakcji. Podłącz do każdej jednostki testowej komputer PC, który będzie służył do uruchamiania programu testowego.Podłącz dozownik pokarmu do komputera PC za pomocą portu równoległego. Dozownik ten podaje ziarna suchej pszenicy do obszaru dla małp LDM. Gdy małpa wejdzie do komory testowej i włoży rękę przez otwór, komputer rozpoznaje osobnika, rozpoczyna eksperyment i rejestruje odpowiedź.Aby przygotować sieć, należy zainstalować 10 jednostek A LDM wewnątrz dwóch przyczep o wymiarach osiem na cztery metry, podłączonych do wybiegu dla małp, rozmieszczając po pięć jednostek A LDM w każdej przyczepie. Każdą testową jednostkę A LDM należy podłączyć do unikalnego serwera sterującego, dostępnego za pomocą adresu IP. Program testowy powinien być zaprojektowany tak, aby przed każdą próbą przesyłać z serwera informacje o każdej małpie, a po zakończeniu każdej próby aktualizować plik tekstowy obiektu na serwerze.Należy upewnić się, że jednostka A LDM synchronizuje zegar A LDM dwa razy dziennie. Po każdym badaniu należy zapisać następujące dane w pliku tekstowym: datę i godzinę oraz nazwę aktualnego programu testowego. Imię małpy oraz numer przypisany do jednostki testowej A LDM.Poziom testu, trening lub test, wynik, gdzie jedna punktacja przypada za poprawną reakcję behawioralną, a dwie za reakcję błędną. I na koniec czas reakcji. Zwierzęta mają swobodny dostęp do systemu A LDM.Niniejszy paradygmat jest wykorzystywany do oceny wpływu walencji stanów efektywnych na sprawność poznawczą zwierząt podczas komputerowych testów A LDM. W celu rozpoczęcia należy zainstalować zadanie poszukiwania wizualnego, polegające na wyborze docelowego bodźca wizualnego spośród kilku dystraktorów na każdym komputerze przez osiem dni. Należy obserwować i ręcznie rejestrować zachowanie wykazane przez każdą osobniczą jednostkę w kojcu oraz zapisywać czas wystąpienia zachowania za pomocą stopera zsynchronizowanego z grupą serwera sterującego.Zachowania wykazane w wybiegu podzielono na trzy grupy odpowiadające emocjonalnie pozytywnym zdarzeniom społecznym, takim jak pielęgnacja (grooming), emocjonalnie negatywnym zdarzeniom społecznym, takim jak zagrożenie, oraz emocjonalnie niespołecznym zdarzeniom neutralnym, takim jak manipulowanie przedmiotem. Przeanalizowano czasy reakcji w zadaniu poszukiwania wizualnego uzyskane w trzyminutowym oknie czasowym po obserwacji behawioralnej w wybiegu, zsynchronizowano obserwacje behawioralne z danymi komputerowymi i przeanalizowano ten protokół. Wyciągnięto wnioski dotyczące wpływu kontekstu poszukiwania oraz obecności innych osobników na wydajność poznawczą zarejestrowaną podczas komputerowego testowania ILDM.Tym razem zainstaluj zadanie, w którym po wyświetleniu równoległoboku aplikacji następuje reakcja w postaci okręgu prezentowanego po lewej lub prawej stronie ekranu. Pozwól małpie korzystać z systemu testowego według uznania. Dzięki temu kilka małp może korzystać z sąsiadujących systemów testowych.Komputer rejestruje, który osobnik korzysta z którego systemu. Należy upewnić się, że program testowy zapisuje wyniki każdego osobnika, a także kontekst społeczny próby. Na przykład, jeśli podczas zbierania wszystkich danych inne jednostki testowe A LDM są używane jednocześnie i należy wskazać przez który małpy, należy przeanalizować zmienność czasu reakcji w zależności od kontekstu społecznego.Możemy również wykorzystać ten paradygmat do badania ewolucji informacji przekazywanych społecznie. Najpierw należy przeszkolić uczestników w rozwiązywaniu prostego zadania pamięciowego, w którym po 400 milisekundach widzą oni cztery losowo wybrane czerwone kwadraty w siatce czterech na cztery, w której pozostałe kwadraty są białe, następnie wszystkie czerwone kwadraty zmieniają się w białe, a uczestnicy otrzymują nagrodę, gdy dotkną kwadratów, które wcześniej były czerwone. Po zakończeniu treningu należy przetestować małpy sekwencyjnie: pierwszej małpie prezentuje się zestaw siatek wygenerowanych losowo przez komputer, a następnie wykorzystuje się kwadraty, których dotknęła, do stworzenia bodźców dla kolejnej osobniku w łańcuchu i tak dalej.Określ, w jakim stopniu małpy radzą sobie z wykonywaniem zadania w zależności od liczby zdarzeń transmisyjnych. Rysunek ten przedstawia średnie czasy reakcji w zadaniu poszukiwania wizualnego bezpośrednio po zdarzeniach społecznych, pozytywnych, negatywnych lub neutralnych. Słupki błędów reprezentują odchylenie standardowe, jak pokazano tutaj.Czas reakcji po zachowaniach o negatywnym walencie, takich jak zagrożenia, był znacznie dłuższy niż po zachowaniach społecznych o walencie neutralnym i pozytywnym, takich jak grooming. Badanie to wykazuje, że nastroje społeczne wpływają na wyniki podczas testów poznawczych. Rysunek ten przedstawia średnie czasy reakcji oraz liczbę obecnych osobników tego samego gatunku podczas każdej próby.Na sąsiednich jednostkach testowych A LDM słupki błędów reprezentują błąd standardowy. Czas reakcji zmniejsza się wraz z liczbą osobników obecnych w przyczepce, co wskazuje na efekt facylitacji społecznej w odpowiedziach na zapach lądu. Ta końcowa figura wskazuje na wzrost wydajności podczas prób transmisji, co pokazano za pomocą niebieskich kwadratów, ale nie w warunkach kontrolnych losowych, co pokazano za pomocą pomarańczowych kół.Słupki błędów reprezentują błąd standardowy. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać gruntowną wiedzę na temat wykorzystania systemu testowego A LDM do badania poznania społecznego u naczelnych innych niż człowiek. Postępując zgodnie z tą procedurą, metody te można wykorzystać do udzielenia odpowiedzi na dodatkowe pytania, na przykład dotyczące poszukiwacza lub sieci społecznej i wielu innych.

assessment-social-cognition-non-human-primates-using-network

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Ocena poznawczej funkcji społecznych u ssaków nie-ludzkich przy użyciu sieci skomputeryzowanych zautomatyzowanych systemów testowania uczenia się (ALDM)

Ponieważ sprawność manualna jest domeną głównie naczelnych, w badaniach nad małpami makakami opracowano zadania behawioralne. Cztery zadania dotyczące sięgania i chwytania, mierzące siłę oraz zdolność manipulacji dłonią, pozwalają na ustalenie stopnia regeneracji funkcjonalnej po uszkodzeniu ośrodkowego układu nerwowego oraz na przetestowanie efektów zastosowanego leczenia.

Behawioralna ocena sprawności manualnej u naczelnych innych niż człowiek

W niniejszym raporcie przedstawiamy w pełni zautomatyzowany i wysoce wszechstronny system umożliwiający jednoczesne badanie wielu zachowań poznawczych oraz rejestrację aktywności neuronów u gryzoni.

W pełni zautomatyzowany i wysoce wszechstronny system do badania wielorakich funkcji poznawczych i rejestracji aktywności neuronalnej u gryzoni

Zaproponowano w pełni zautomatyzowany protokół warunkowania działania gryzoni. Protokół opiera się na precyzyjnej kontroli czasowej zdarzeń behawioralnych w celu zbadania zakresu, w jakim ta kontrola wpływa na aktywność neuronalną leżącą u podstaw integracji sensomotorycznej i eksperymentów kontroli poznawczej.

W pełni zautomatyzowany protokół kondycjonowania gryzoni do eksperymentów z integracją sensomotoryczną i kontrolą poznawczą

Opisujemy protokoły szkolenia szczurów do przewlekłych zapisów elektrofizjologicznych w pełni zautomatyzowanych zadaniach poznawczych w labiryncie projekcji podłogowej.

Zautomatyzowane wizualne zadania poznawcze do rejestrowania aktywności neuronalnej za pomocą labiryntu projekcji podłogowej

Ten protokół opisuje metodę ilościowego określania towarzyskości myszy. Myszy są filmowane, gdy poruszają się i wchodzą w interakcje w specjalnej klatce. Przetwarzanie filmów pozwala na zautomatyzowaną kwantyfikację towarzyskości z doskonałą dokładnością i niezawodnością.

Eksperymentalna ocena towarzyskości myszy przy użyciu podejścia do zautomatyzowanego przetwarzania obrazu

Analiza kosztów i korzyści to podejście oparte na skali ważenia, które mózg wykonuje w trakcie podejmowania decyzji. W tym miejscu proponujemy protokół szkolenia szczurów w zakresie paradygmatu podejmowania decyzji opartego na instrumentach, w którym szczury wybierają wyższe nagrody kosztem czekania przez 15 sekund, aby je otrzymać.

Protokoły operacyjne do oceny analizy kosztów i korzyści podczas wzmocnionego procesu decyzyjnego przez gryzonie

Ten artykuł opisuje protokół oceny funkcji poznawczych dla modeli genetycznych choroby Alzheimera przy użyciu systemu IntelliCage, który jest wysokowydajnym zautomatyzowanym systemem monitorowania zachowań z warunkowaniem instrumentalnym.

Zautomatyzowany, długoterminowy test behawioralny funkcji poznawczych w wielu modelach genetycznych choroby Alzheimera z wykorzystaniem IntelliCage

Obecna praca proponuje multimodalny protokół oceny skoncentrowany na procesach metapoznawczych, samoregulacji uczenia się i emocjonalnych, które stanowią podstawę trudności u dorosłych z LDs.

Multimodalny protokół oceny metapoznania i samoregulacji u dorosłych z trudnościami w uczeniu się

Opisany tutaj jest nowatorski zautomatyzowany system eksperymentalny, który stanowi alternatywę dla testu trzykomorowego, a także rozwiązuje kilka zastrzeżeń. System ten dostarcza wielu parametrów behawioralnych, które umożliwiają rygorystyczną analizę dynamiki zachowania małych gryzoni podczas testów preferencji społecznych i preferencji nowości społecznych.

System do śledzenia dynamiki zachowań preferencji społecznych u małych gryzoni

Opracowaliśmy pojedynczą platformę do śledzenia zachowań zwierząt podczas dwóch zadań związanych z nauką asocjacyjną zależnych od włókien wspinaczkowych. Niedroga konstrukcja umożliwia integrację z eksperymentami optogenetycznymi lub obrazowymi ukierunkowanymi na aktywność móżdżku związaną ze wspinaniem się włókien.

Elastyczna platforma do monitorowania sensorycznego uczenia się asocjacyjnego zależnego od móżdżku

Poznaj metodę oceny poznania społecznego u naczelnych przy użyciu sieci zautomatyzowanych urządzeń ALDM. Technologia RFID i ekrany dotykowe umożliwiają badanie wpływu nastroju społecznego na wyniki testów poznawczych.

Ocena poznania społecznego u naczelnych innych niż ludzie przy użyciu sieci skomputeryzowanych systemów testowych urządzeń do automatycznego uczenia się (ALDM) (Wideo) | JoVE Journal

Ocena poznania społecznego u naczelnych innych niż ludzie przy użyciu sieci skomputeryzowanych systemów testowych urządzeń do automatycznego uczenia się (ALDM)

Przeglądaj więcej filmów