Testen visueller Sensibilität für die Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung in Lizards

Hallo, ich bin Kevin Wu vom Zentrum für die integrative Untersuchung des Tierverhaltens an der Macquarie University hier in Sydney, Australien. In diesem video­basierten Artikel werde ich über die Untersuchung der Bewegungsempfindlichkeit bei Echsen sprechen. Wenn ich von der Untersuchung der Bewegungsempfindlichkeit spreche, meine ich die Anwendung eines operanten Konditionierungsparadigmas.

Wenn ich von klassischer Konditionierung spreche, meine ich den Vorgang, bei dem man einem Versuchstier oder Menschen bestimmte Eigenschaften eines Objekts beibringt, sodass das Subjekt lernt, auf das Objekt angemessen zu reagieren, und hofft, für diese Reaktion verstärkt zu werden, sobald das Objekt präsentiert wird. Die klassische Konditionierung ermöglicht uns in der Regel das Verständnis zweier Aspekte: Erstens hilft sie uns, die Lern- und Gedächtnisleistung oder Kapazität zu verstehen, und zweitens erlaubt sie uns, die sensorische Wahrnehmungsfähigkeit des jeweiligen Individuums oder der betreffenden Art zu erfassen.

Die Untersuchung der Bewegungsempfindlichkeit sowie von Lernen und Gedächtnis bei Echsen hat sich bisher als äußerst schwierig erwiesen, da bestimmte Parameter nur schwer zu ermitteln waren. Einer dieser Parameter ist, dass es bei Echsen notorisch schwierig ist, ein geeignetes motivationales System zu etablieren und die richtige Verstärkung zu finden, um ihr Interesse an den jeweiligen Aufgaben aufrechtzuerhalten. In diesem Fall werden wir die Jacky-Echse als Modellart verwenden, um sowohl Lernen und Gedächtnis als auch insbesondere die Bewegungsempfindlichkeit zu testen. Jacky-Echsen sind eine in Australien heimische Art der Gattung Amphibolurus, die zwar stark tarnfähig sind, aber tagsüber aktiv und durch stark stereotypisierte visuelle Signale gekennzeichnet, die der sozialen Kommunikation dienen.

Und ich sehe visuelle Anzeigen, die diese bestimmte Art besonders anschaulich erscheinen lassen. Was wir in diesem Video demonstrieren werden, ist, dass Jackie-Drachen nicht nur lernen und sich an bestimmte Dinge erinnern können, sondern auch über ein recht hohes Maß an Empfindlichkeit verfügen. Außerdem hoffe ich zu zeigen, dass sich Jackie Liz auch als Modellart für andere spezielle Aufgaben eignen kann.

Wie bereits gesehen, sind zufällige Gramme stark salzig und aktivieren das visuelle System. Sie führen nicht zu Erkennung, ähneln nichts Biologisch Bedeutsamem und stellen eine klassische psychophysikalische Methode sowohl in der menschlichen als auch tierischen Wahrnehmung dar. Wenn wir über Psychophysik sprechen, geht es im Grunde darum, die Eigenschaften oder Merkmale eines Tons oder eines Objekts zu verstehen.

Die Reaktionen eines Tierprobanden oder Teilnehmers ermöglichen es uns zu verstehen, bei welchen Schwellenwerten diese bestimmten Merkmale entweder gehört oder gesehen werden, und dies liefert Einblicke in die sensorische Wahrnehmung dieser Organismen. Hier ist ein Beispiel dafür, was VPX leisten kann. In diesem Beispiel befindet sich ein innerer Kreis mit Punkten, die auf den Vordergrund zukommen, während sich im Hintergrund zufällige Punkte befinden.

Mit V PPIC X können verschiedene Illusionen erzeugt werden, mit denen unterschiedliche Eigenschaften der sensorischen Wahrnehmung untersucht werden können. Zusätzlich zu diesen Eigenschaften ermöglicht es uns, Parameter wie Kohärenz – also die Bewegungsrichtung – sowie die Geschwindigkeit dieser Punkte zu steuern. Final Cut Pro ist ein von Apple angebotenes Videobearbeitungsprogramm.

Final Cut Pro besteht aus drei Hauptteilen. Auf der Leinwand sehen Sie Ihre Sequenz, während sie zusammengestellt wird. In der Zeitachse platzieren Sie jeden Teil der Sequenz oder jedes Segment und können diese so anzeigen, wie es auf einer Zeitachse dargestellt ist. Das Bin dient der mehrfachen Speicherung von Sequenzen oder ermöglicht es, die Sequenzen in die Zeitachse einzufügen.

Alle Punktsequenzen werden mit Final Cut Pro abgeschlossen. Alle ursprünglich in VIX entworfenen Sequenzen werden in das Projektimportfenster importiert. In der Leistenansicht können Sie ein Beispiel für die Erstellung der Punkte sehen.

Jedoch werden alle Punkte mithilfe der Zeitleiste erstellt. Hier sehen Sie, dass unser Beispiel zunächst 2,5 Sekunden mit 0 % Kohärenz zeigt, gefolgt von fünf Sekunden des variablen Reizes und schließlich 7,5 Sekunden mit hundertprozentiger Kohärenz. Nun sehen Sie Beispiele mit unterschiedlicher Punktgeschwindigkeit und Punktkohärenz.

Die Geschwindigkeit wird erneut in Grad pro Sekunde gemessen, und die Kohärenz ist der Prozentsatz der Punkte, die entweder in linker oder rechter Richtung bewegt werden. Dies ist ein Beispiel einer abgeschlossenen Punktsequenz. Alle Punkte hier bewegen sich mit 10 Grad pro Sekunde.

Anfangs werden 2,5 Sekunden mit 0 % Kohärenz dargestellt. In diesem Beispiel bewegen sich im variablen Stadium 40 % der Punkte für die nächsten fünf Sekunden in linke Richtung. Dies wird danach von 7,5 Sekunden mit hundertprozentiger Kohärenz in linke Richtung gefolgt.

Die Gesamtsequenz beträgt 15 Sekunden. Unser Aufbau bestand aus drei Videowiedergabe-Systemen. Auf dem zentralen Monitor wurden die zufälligen Punkt-Kinematogramme angezeigt.

Auf den angrenzenden Monitoren würden die sekundären Verstärker angezeigt werden, sobald der Proband eine richtige Auswahl trifft. Der hier auf der rechten Seite sichtbare IMAX speicherte alle Videoclips auf den Bildschirmen. Die Kamera, die sich über der Testarena befand, wurde aufgezeichnet und auf einem Sucher sowie einem VCR wiedergegeben.

Alle digitalen Sequenzen wurden mithilfe einer Cannabis-Box von analog in digital umgewandelt. Sekundäre Verstärker wurden mit der LightWave-Layout-Version 8.3 erstellt. LightWave ist ein 3D-Animationswerkzeug, das es uns ermöglicht, Szenen zu erstellen, in denen diese Animationen generiert werden.

Es gibt zwei besondere Merkmale der Lichtwellenanordnung. Erstens eine Kamera und den Bereich, in dem das Objekt sichtbar ist, zweitens das Licht, wobei diese Lichtquelle oder Lichtquellen den Bereich ausleuchten, in dem das Objekt zu sehen ist. Wir wählten drei animierte Wirbellose als sekundäre Verstärker aus.

Es handelte sich um Grillen, Milben und Spinnen. Diese Wirbellosen ähnelten stark denen, die diese Versuchstiere in freier Wildbahn sehen würden. Die Bewegungen dieser Wirbellosen wurden ebenfalls realistischen, mit einer Digitalkamera aufgezeichneten und gespeicherten Bewegungen nachempfunden.

Dies ist unser grundlegender Testaufbau. Der rote Kreis markiert unseren Versuchsteilnehmer. Zunächst wird dem Teilnehmer 2,5 Sekunden lang ein 0 % Kohärenz-Signal auf dem Bildschirm vor ihm angezeigt.

Nach 2,5 Sekunden mit 0 % Kohärenz wird dem Probanden fünf Sekunden lang eine Darstellung gezeigt, in der Geschwindigkeit und Kohärenz der Punkte variieren. In diesem fünfsekündigen kritischen Zeitraum soll der Proband entweder den linken oder rechten Monitor auswählen. Die Fähigkeit, basierend auf den Variationen dieser visuellen Merkmale den richtigen Monitor zu wählen, liefert uns Einblicke in seine sensorische Leistungsfähigkeit.

In diesem Beispiel sollen die Probanden zum linken Monitor gehen, da sich die Punkte zu einhundert Prozent in diese Richtung bewegen. Während dieses Zeitraums wird erwartet, dass der Proband die aus den sich bewegenden Punkten gewonnenen Informationen nutzt und sich zum linken Monitor bewegt. Innerhalb des kritischen Zeitraums von fünf Sekunden sollte unser Proband den geeigneten Monitor auswählen.

In diesem Fall sollte es der linke Monitor sein. Dann, nach 7,5 Sekunden, wird, falls der Proband den entsprechenden Monitor ausgewählt hat, ein sekundärer Verstärker präsentiert, und in diesem Fall ist unser sekundärer Verstärker ein Cyber-Invertebrat. Im nächsten Abschnitt sehen Sie dann die Vervollständigung dessen, wie ein tatsächlicher Versuchsdurchlauf aussieht.

Frühe Versuche, diese Methode als zuverlässiges Verfahren zu etablieren, waren weitgehend erfolglos, und dafür gibt es einige Gründe. Erstens gab es keine primären Verstärker. Zweitens wurden anstelle von Cyber-Invertebraten Videosequenzen von Echsen, die soziale Darbietungen zeigen, als sekundärer Verstärker verwendet.

Und drittens, dass die Dauer jedes Versuchs zu lang war. Jeder dieser spezifischen Faktoren verhinderte, dass die Versuchspersonen die Kontingenz tatsächlich erwarben, und erhöhte tatsächlich aversive Verhaltensäußerungen zwischen den Versuchspersonen selbst. Ich bin der Ansicht, dass diese Faktoren nun eliminiert wurden und dass sie, falls nicht modifiziert, daher verhindert hatten, dass die Versuchspersonen die Kontingenz erwarben.

Nun haben wir ein erfolgreiches Verfahren etabliert, das weitgehend auf Versuch und Irrtum beruhte. Obwohl Lizzen dafür bekannt sind, bei der Etablierung spezifischer Operationsverfahren ziemlich schwierig zu sein, hat sich diese Methode als erfolgreich und recht zuverlässig erwiesen. So können wir nicht nur die visuelle Kommunikation und visuelle Empfindlichkeit bei Jackie-Lizzes untersuchen, sondern möglicherweise auch diese Methodik auf andere Echsen und andere Arten sowie auf weitere Aspekte der Sehfunktion übertragen.

Wir können dies auch auf andere Sinnesmodalitäten wie das Gehör, die Chemorezeption und die taktile Wahrnehmung anwenden.