Summary
Faggot & Paleressompoulle en har publisert en automatisert læring enhet (ALDM) tar sikte på å teste individuelle kognitive evner i semi-frie spenner aper. Hovedmålet med vår protokollen er å bruke et nettverk av ALDM testenheter å studere sosial kognisjon i ikke-menneskelige primater.
Abstract
Faggot & Paleressompoulle 1 og Fagot & Bonte 2 har publisert en automatisert læring enhet (ALDM) for studiet av kognitive evner hos aper opprettholdt i semi-naturlige forhold. Data fremkommet i løpet av de siste fem årene har konsekvent demonstrert effektiviteten av denne protokollen for å undersøke individuelle / fysisk kognisjon hos aper, og har videre vist at denne fremgangsmåten reduserer stressnivået under dyreforsøk tre. Dette notatet viser at nettverk av ALDM kan også brukes til å undersøke ulike aspekter av sosial kognisjon og in-gruppen uttrykte atferd hos aper, og beskriver tre illustrerprotokoller er utviklet for dette formålet. Den første studien demonstrerer hvordan etologiske vurderinger av sosial atferd og datastyrte vurderinger av kognitive prestasjoner kan integreres for å undersøke effekten av sosialt utstilt stemninger på kognitive prestasjoner av individer. Den andre study viser at batterier av ALDM løper parallelt kan gi unik informasjon på påvirkning av tilstedeværelsen av andre på oppgaver. Til slutt viser den siste undersøkelsen som nettverk av ALDM testenhetene kan også brukes til å studere problemstillinger knyttet til sosial overføring og kulturell evolusjon. Kombinert sammen, disse tre studiene viser tydelig at ALDM testing er en svært lovende eksperimentelt verktøy for å bygge bro over gapet i dyre litteratur mellom forskning på individuell kognisjon og forskning på sosial kognisjon.
Introduction
Eksperimentelle laboratorieundersøkelser av primater kognisjon har nesten systematisk favorisert testen av isolerte dyr 4, avhengig av problemet takles. Denne klassiske laboratorieprosedyre har vist sin effektivitet, og det meste av vår kunnskap om temaer som persepsjon, hukommelse, resonnering og abstrakt konseptualisering kommer fra testen av isolerte individer. Testing isolerte individer formidler mange praktiske fordeler; denne tilnærmingen forenkler komplekse eksperimentelle design kombinert med svært strenge målinger (f.eks msek timing) av atferd som ellers ville være utilgjengelige. Imidlertid har denne fremgangsmåten også sine grenser, når det gjelder studiet av sosial påvirkning på kognisjon i særdeleshet. Forskere er ofte tvunget til å forlate den sofistikerte laboratoriemiljø i favør av store vedlegg eller ville sammenhenger når deres studie involverer sosiale interaksjoner mellom individer. Dette valget har en kostnad som det er mucH vanskeligere å kontrollere de eksperimentelle faktorer, og for å måle deres effekter med samme grad av presisjon utenfor laboratoriet. Forstå hvordan virkelige sosiale interaksjoner innflytelse kognisjon er en av de vanskeligste faglige utfordringer i både mennesker og ikke-menneskelige primater.
Den nåværende papir presenterer en ny forsøksprotokoll som tar sikte på å lindre denne generelle vanskeligheter å undersøke sosial kognisjon i laboratoriebaserte ikke-menneskelige primater. Faggot & Paleressompoulle 1 og Fagot & Bonte to har nylig publisert en automatisert læring enhet (ALDM) for vurdering av kognitive evner hos aper oppvokst i semi-frie forhold. Denne metoden kombinerer operant betinging teknikker som tradisjonelt brukes i laboratorier med Radio Frequency Identification (RFID) teknologi. I praksis aper som lever i deres sosiale gruppe har fri tilgang fra deres utendørs kabinett til flere ALDM testenheter. ADLMs Consist av åpne testsystemer som inneholder alt av nødvendig utstyr tradisjonelt tilgjengelig i laboratorier, særlig en touch-skjermen for å vise stimulans og registrere responsen og en mat-dispenser for å levere belønning. En RFID mikrobrikke-leser fanger numerisk identitet deltakeren når den kommer inn en ALDM testenhet, og testen programmet bruker denne informasjonen til å presentere forskningsprogrammet tildelt til dette emnet.
Bevis akkumulert i løpet av de siste fem årene har tydelig vist at (1) ALDM testing øker motivasjonen til deltakerne 1,2 og (2) favoriserer kompleks læring 5,6. ALDM testing virker også gunstig med tanke på dyrevelferd, og reduserer stress nivå for deltakeren 3, se også 7. Den ALDM testprosedyre inspirert utviklingen av test enheter av flere forskningsgrupper som jobber med crested (Macaca nigra) og rhesus (Macaca mulatta) makaker
Protocol
Etikk uttalelse: Denne forskningen ble utført i samsvar med franske standarder og fått godkjenning fra det nasjonale franske etisk komité, den "Comité d'Ethique CE-14 pour l'eksperimentering Animale". Prosedyrer var også i tråd med retningslinjene fra Association for Study of Animal Behaviour.
1. ALDM Test Unit Set-up
MERK: Sett opp ALDM test enheter som per Fagot & Paleressompoulle 1.
- Lag testkamre dimensjon (0,7 x 0,7 x 0,8 m 3) som beskrevet i 1. Sikre at hver testkammeret har to side gjennomsiktige sidevegger. Utstyre hvert testkammer med en skyvedør som kan være åpen eller lukket på baksiden (se figur 1). Åpne bakdøren av ALDM enhet for å gi tilgang til testsystemet fra kabinettet.
- Monter frontpanelet på testkammeret med en (7,3 x 7 cm 2
- Installere en antenne koblet til en mikrobrikke-leser rundt hver hånd port som beskrevet i 1. Antennen vil fange RFID identiteten til individet.
- Installer en 19 i kapasitiv berøringsskjerm foran hver testkammer. Berøringsskjermen tjener til å presentere de stimuli og å spille inn respons relaterte variabler (nøyaktighet og responstid). Separer visningsfeltene 25 cm fra skjermen.
- Koble en PC til hver testenhet som vil tjene til å kjøre testprogrammet.
MERK: På hvert forsøk, bestemmer testprogram testregime med fagene (f.eks egenskap ved skjermen, stimulans varighet, etc.), og knytter de atferdsmessige tiltak (for eksempel responstid, nøyaktighet) til monkey identifisert av RFID teknologien. - Koble en mat-dispenser til PC comput er via en parallellport, slik som beskrevet i en. Denne dispenseren leverer korn av tørr hvete inne i ALDM ape området.
- Injisere en RFID microchip i underarmen av hver enkelt av gruppen som beskrevet i 1.
MERK: Denne prosedyren skal utføres i henhold til veterinær praksis.
Figur 1: Bilde (A) og skjematisk oversikt (B) av en ALDM enhet. Hver test enhet har fem hovedkomponentelementer. (A) berøringsskjerm; (B) handport; (C) view; (D) mat dispenser levere matvarer inne i buret etter et riktig svar; Datamaskin (E); (F) dør gir tilgang fra kabinettet.fig1highres.jpg "target =" _ blank "> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
2. ALDM Nettverksoppsett
- Installere 10 ALDM enheter inne to 8 x 4 m 2 tilhengere, med 5 ALDM enheter i hver trailer som beskrevet i 1. Koble hver ALDM testenheten til en unik kontrollerende server tilgjengelig via en IP-adresse (se figur 2). Sørg for at ALDM enheten kan både laste ned og laste opp informasjon fra / til serveren.
- Skriv en datamaskin testing program som laster ned tekstfiler fra serveren når en ape er identifisert av en ALDM testenhet per 1.. I tekstfilen, gir indikasjoner på nåværende eksperimentelle status (antall forsøk allerede utført i trening eller testfasen) av ape bruker enheten. Skriv testing program slik at den kan bruke denne informasjonen til å presentere trening eller test rettssak forhåndsdefinert av den eksperimentelle prosedyren.
- Sett test progrm inline script slik at den laster opp og laster ned data fra serveren. Sørg for at ALDM enheten synkroniserer ALDM klokken to ganger om dagen.
MERK: Med denne fremgangsmåten, kan de 10 ALDM enheter gir indikasjoner på hvilke ape bruker som enhet, og når, og derfor gi informasjon om den sosiale dynamikken i bruk av testsystemer. - Skriv testing program slik at før hvert forsøk, laster opp testprogrammet informasjon fra serveren på dagens eksperimentelle status for ape. Når rettssaken er ferdig, vil ALDM enheten oppdatere motivets tekstfil på serveren.
MERK: Sentralisering av fagets relaterte parametre på de kontrollerende server garanterer at deltakerne vil bli testet i forhåndsdefinerte test rekkefølge, uavhengig av ALDM testenheter det bestemmer seg for å bruke. - Lagre følgende data som en tekstfil etter hvert forsøk: Dato, Day tid (TT: MM: SS-format), navnet på den aktuelle testprogrammet, Monkey navn, nummer assigned til ALDM testenhet (for eksempel 1), Test nivå (for eksempel trening), Score (1 = korrekt atferdsrespons; 2 = feil svar), Responstid med msek presisjon.
Figur 2:.. Skjematisk fremstilling av ALDM nettverk Hver ALDM enheten mottar og gir informasjon fra / til en unik kontrollerende server Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
3. Illustrasjon av bruk av ALDM Nettverk for studier av Social Cognition
MERK: ALDM protokollen har den unike fordelen av å ha aper som kan samhandle fritt med datamaskiner, mens holdes i deres sosiale gruppe. Nedenfor presenteres tre protokoller som illustrerer the bruk av et nettverk av ALDM test enheter for å samle enestående informasjon om bavianer '(Papio papio) sosial kognisjon.
- Datastyrt ALDM testing kombinere atferdsobservasjoner (etologiske):
MERK: Hovedmålet med denne forskningen er å vurdere effekten av valens (positiv vs negativ) av affektive tilstander på dyrenes kognitive prestasjoner under datastyrt ALDM testing. Prosedyren er skissert i figur 3 og full informasjon om denne forskningen ble publisert i Marzouki et al. 10- Installere et visuelt søk oppgave som består av valg av et mål visuell stimulans blant flere distraktører på hver datamaskin.
- I løpet av åtte dager, observere og registrere manuelt som atferd den enkelte utstillinger i kabinettet, og når, med en tidtaker synkronisert til den kontrollerende server.
- Gruppe atferd utstilt i kabinettet i tre klynger som tilsvarerfølelsesmessig positive sosiale arrangementer (f.eks grooming), de følelsesmessig negative sosiale arrangementer (f.eks trussel), og følelsesmessig nonsocial (nøytral) hendelser (f.eks objekt manipulasjon).
- Analyser responstid av det visuelle søket oppgaven skaffes innen 3 min tidsvindu etter en atferdsobservasjon i kabinettet. Synkronisere atferdsobservasjoner og datamaskindata og analysere (se figur 3).
Figur 3:. Skjematisk illustrasjon av § 3.1 spontane atferd uttrykt i kabinettet blir registrert i parallell med kognitive prestasjoner på ALDM tester.
- Vurdering av sosiale påvirkninger under ALDM testing:
MERK: Denne protokollen er rettet mot å studere publikum effekter på kognitive prestasjoner registrert during datastyrt ALDM testing. Fullstendig informasjon om denne forskningen ble publisert i Huguet et al. 11- På hver ALDM testenheten, å installere en oppgave i en sirkel som er etterfulgt av en respons på den høyre side av skjermen eller på venstre side når et parallellogram er presentert.
- Tillat monkey å bruke 10 ALDM testsystemer som de vil. Flere aper kan derfor bruke tilstøtende testsystemer. Rekord hvilke individuelle bruksområder som system.
MERK: bavianer kan se sine conspecifics (når tilstede) ved hjelp av de andre testoppsett for henger, takket være de gjennomsiktige sidevegger av hver enhet. - Kontroller at testprogrammet registrerer resultatene for hver enkelt, så vel som den sosiale konteksten av rettssaken (dvs. hvis de andre ALDM test enheter samtidig brukt, og av hvem).
- Analysere variasjoner i respons tid avhengig av den sosiale konteksten.
- Kulturell evolusjon vurderes via datastyrt transfer av informasjon fra enkeltpersoner til enkeltpersoner:
NB: Denne protokollen ble utviklet for å studere utviklingen av informasjon som overføres gjennom en kjede av deltakere. Prosedyren er skissert i figur 4 og full informasjon om denne forskningen ble publisert i Claidière et al. 12- Trene deltakerne til å løse et enkelt minne oppgave der de først se fire tilfeldig valgte røde firkanter i en fire av fire grid av ellers hvite. Etter 400 msek endre alle røde firkanter til hvitt, og be deltakeren å røre rutene som tidligere var rødt.
- Når treningen er fullført, bruker adferdsrespons av en deltaker (rutene rørt) for å produsere de stimuli for den neste person i kjeden (se figur 4). Med unntak av den første individuelle i kjeden hvor ristene er tilfeldig generert av datamaskinen.
- Analyser suksess på oppgaven med antall Transmission hendelser.
Figur 4:. Skjematisk illustrasjon av § 3.3 Den første bavian (Generasjon 1) måtte fullføre et sett av 50 studier generert av datamaskinen. Motoriske responser i denne bavian ble så brukt til å lage de stimuli for andre bavian (Generation 2) i overføringskjeden. Denne prosedyren ble gjentatt til siste bavian i kjeden ble testet. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Representative Results
Som vist i figur 5, var betydelig tregere enn de som følger nøytral (f.eks objekt manipulasjon) responstider følgende negativt valenced atferd, for eksempel trusler, og positivt valenced sosial atferd, som for eksempel grooming. Denne studien viser at sosiale stemninger påvirke ytelsen under kognitiv testing. Interesserte lesere vil finne mer detaljert informasjon om dette studium i Marzouki et al. 10 I figur 6, sammenlignet med isolasjon, nærværet av andre reduseres responstiden (reaksjonstiden avtar med antall personer til stede i tilhengeren), som indikerer en sosial tilrettelegging effekt av godt lært svar. Mer detaljert om denne forskningen kan bli funnet i Huguet et al. 11 Figur 7 viser en økning i ytelse under overføringsforsøk (blå firkanter), men ikke i en kontroll (tilfeldig) tilstand (gule sirkler). Mor e detaljert informasjon om denne forskningen kan bli funnet i Claidière et al. 12
Figur 5:. Illustrerende resultater fra punkt 3.1 Gjennomsnittlig svartid (ms) i det visuelle søket oppgaven umiddelbart etter sosiale positive, negative eller nøytrale hendelser. Feilstolpene representerer standardavviket (SD).
Figur 6: Illustrerende resultater fra punkt 3.2 Sosial tilstedeværelse effekt på hastigheten på godt lært svar.. Denne figuren viser de gjennomsnittlige responstider (msek) avhengig av antall conspecifics stede under hvert forsøk i de tilstøtende ALDM testenheter. Feilstolper representerer standardfeil (SE).
Figur 7:. Illustrerende resultater fra punkt 3.3 Suksessen bavianer (gjennomsnittlig antall belønninger for 50 forsøk) økte med antall overførings hendelser (generasjon) under sending studier (blå firkanter), men ikke i løpet av tilfeldige kontroll studier (gule sirkler). Feilfelt representerer SE.
Discussion
Primatologists har alltid uttrykt en sterk interesse for sosiale og ikke-sosiale aspekter av kognisjon. Imidlertid integrasjonen av disse to nivåer av forståelsen har vært vanskelig. Social testing er ofte utført i laboratorier, men på en svært begrenset antall fag 13. Et nettverk av ALDM enheter tilbyr fire viktigste fordelene i så måte: (1) ALDM testing bruker svært avanserte (datastyrt) protokoller og millisekund presisjon målinger av kognitive prosesser; (2) ALDM testing oppnås innenfor den naturlige sosial sammenheng med de undersøkte dyr; (3) ALDM testing kan bli fremlagt for store grupper, som gjøres i våre studier; (4) ALDM testing utnyttet spontan forekomst av sosiale interaksjoner og ikke bremser enkeltpersoner til bestemte sosiale situasjoner.
ALDM nettverk åpner derfor veier for integrerende og flerdimensjonale analyser av kognisjon kombinerer sosiale og ikke-sosiale faktorens.
Denne artikkelen viser denne integrerende tilnærming ved hjelp av tre protokoller, men mange andre muligheter finnes ved siden av disse viktige illustrasjoner. For eksempel, foreløpig (upublisert) bevis samlet i vårt laboratorium tyder på at apene som bruker tilstøtende test enheter har også de sterkeste affiliative obligasjoner innenfor deres sosiale gruppe. Hvis denne effekten er bekreftet, da automatikk av ALDM testing vil tillate innsamling av store mengder informasjon på sosiale dynamikken som kan legge til rette for longitudinelle sociometric studier (for eksempel basert på tiltak av sosial avstand) i ikke-menneskelige primater.
Begrensningene av ALDM testing fortsatt ukjent på dette stadiet. For eksempel er det fortsatt ukjent i hvilken grad aktivitetsnivået av fagene kan påvirkes av den sosiale strukturen (f.eks sex ratio) av gruppen. Likevel synes ALDM testing en svært lovende verktøy for å bygge bro over tilsynelatende gapet mellom studier påindividuell kognisjon og de mer fokusert på sosial kognisjon. Bruken tilbyr muligheten til å identifisere de sosiale faktorer som kan påvirke individuell kognisjon, og mer presist måle deres effekter. Videre har vår tidligere forskning vist at ALDM testing fremmer også dyrevelferd: De er former for atferds enrichments som reduserer stressnivået (inferred fra kortisolnivået og antall unormale stereotypier) 3. Følgelig synes ALDM testing svært gunstig for både forskere og dyr, og bør i større grad brukes i fremtiden i laboratorier og dyreparker.
Acknowledgments
Denne forskningen ble støttet av "Federation de Recherche 3C", Aix-Marseille Universitet og EU Euprim-Net-II-prosjektet (# RII3-026155). Dette arbeidet ble støttet av en offentlig bevilgning overvåket av den franske National Research Agency (ANR) som en del av programmene LICORNES (ANR-12-CULT-0002) og ASCE (ANR-13-PDOC-0004). De ansatte i Rousset-sur-Arc CNRS primat stasjon er anerkjent for teknisk støtte.
Materials
| 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 |
References
- Fagot, J., Paleressompoulle, D. Automatic testing of cognitive performance in baboons maintained in social groups. Behav Res Methods. 41 (2), 396-404 (2009).
- Fagot, J., Bonté, E. Automated testing of cognitive performance in monkeys: Use of a battery of computerized test systems by a troop of semi-free ranging baboons. Behav Res Methods. 42 (2), 507-516 (2010).
- Fagot, J., Gullstrand, J., Kemp, C., Defilles, C., Mekaouche, M. Effects of freely accessible computerized test systems on the spontaneous behaviors and stress level of Guinea baboons (Papio papio). Am J Primatol. 76 (1), 10-1002 (2014).
- Dréa, C. M. Studying primate learning in group contexts: Tests of social foraging, response to novelty, and cooperative problem solving. Methods. 38 (3), 162-177 (2006).
- Grainger, J., Dufau, S., Montant, M., Ziegler, J. C., Fagot, J. Orthographic processing in baboons. Science. 336 (6078), 245-248 (2012).
- Fagot, J., Thompson, R. K. R. Generalized Relational Matching by Guinea Baboons (Papio papio) in two by two-item analogy problems. Psychol Sci. 22 (10), 1304-1309 (2011).
- Whitehouse, J., Micheletta, J., Powell, L. E., Bordier, C., Waller, B. M. The Impact of Cognitive Testing on the Welfare of Group Housed Primates. PLoS ONE. 8 (11), e78308 (2013).
- Gazes, P. R., Brown, E. K., Basile, B. M., Hampton, R. R. Automated cognitive testing of monkeys in social groups yields results comparable to individual laboratory-based testing. Anim Cogn. 16 (3), 445-458 (2012).
- Huber, L., Heise, N., Zenan, C., Palmers, C. The ALDB box: Automatic testing of cognitive performance in groups of aviary-housed pigeons. Behav Res Methods. Apr 16 [Epub ahead of print]. , (2014).
- Marzouki, Y. B., Gullstrrand, J., Goujon, A., Fagot, J. Baboons’ response speed is biased by their moods. PLoS One. 9 (7), e102562 (2014).
- Huguet, P., Barbet, I., Belletier, C., Monteil, J. M., Fagot, J. Cognitive control under social influence in baboons. Journal of Experimental Psychology : General. , (2014).
- Claidiére, N., Smith, K., Kirby, S., Fagot, J. Cultural evolution of systematically structured behaviour in a non-human primate. Proc R Soc Lond B. 281 (1797), (2014).
- Subiaul, F., Cantlon, J. F., Holloway, R. L., Terrace, H. S. Cognitive imitation in Rhesus macaques. Science. 305 (5682), 407-410 (2004).
