Test di sensibilità visiva alla velocità e direzione del movimento in lucertole

Ciao, sono Kevin Wu del Centro per lo Studio Integrato del Comportamento Animale della Macquarie University qui a Sydney, in Australia. In questo articolo basato su video, parlerò del test della sensibilità al movimento nei rettili. Quando parlo di test della sensibilità al movimento, mi riferisco all'utilizzo di un paradigma di condizionamento operante.

E quando parlo di condizionamento classico, intendo il processo in cui si prende un animale soggetto, o un essere umano, e gli si insegnano le caratteristiche di un oggetto in modo che impari a riconoscerlo e a rispondere in maniera appropriata quando l'oggetto viene presentato, sperando di ricevere un rinforzo per quella risposta. Ora, il condizionamento classico in generale ci permette di comprendere due aspetti: primo, ci consente di valutare l'apprendimento e la memoria sensoriale o le capacità cognitive; secondo, ci permette di comprendere la capacità sensoriale di quell'individuo specifico o di quella specie.

Ora, testare la sensibilità al movimento, l'apprendimento e la memoria nei rettili è stato piuttosto difficile, poiché ci sono particolari parametri che si sono rivelati difficili da individuare. Uno di questi è che i rettili sono notoriamente difficili da addestrare in un sistema motivazionale specifico, oltre che nel trovare il rinforzo adeguato per mantenerli interessati ai compiti richiesti. In questo caso, utilizzeremo il rettile Jackie come specie modello per testare sia l'apprendimento e la memoria, sia in particolare la sensibilità al movimento. I rettili Jackie sono una specie endemica dell'Australia, appartenente al genere *Amphibolurus*, altamente criptici ma attivi durante il giorno, e possono essere caratterizzati da marcati comportamenti visivi stereotipati utilizzati nella comunicazione sociale.

E vedo apparati visivi che rendono questa particolare specie molto visiva. Quindi, in questo video dimostreremo che i draghi di Jackie non solo possono imparare e ricordare determinate cose, ma possiedono anche un livello piuttosto elevato di sensibilità. Inoltre, spero di dimostrare che anche Jackie Liz può essere utilizzato o impiegato come specie modello per altre attività particolari.

Come visto in precedenza, i grammi casuali sono altamente salini e stimolano il sistema visivo. Non attivano il riconoscimento, non assomigliano a nulla di biologicamente significativo e rappresentano una tecnica classica della psicofisica sia nella percezione umana che animale. Quando parliamo di psicofisica, ci riferiamo effettivamente allo studio delle caratteristiche o proprietà di un suono o di un oggetto.

Le risposte di un soggetto animale o di un partecipante ci permettono di comprendere quali soglie consentono di udire o vedere queste particolari caratteristiche, fornendoci così una comprensione della percezione sensoriale di questi organismi. Ecco un esempio delle potenzialità di VPX. In questo esempio, abbiamo un cerchio interno con punti che si avvicinano al primo piano, mentre sullo sfondo sono presenti punti casuali.

V PPIC X permette di creare una serie di illusioni diverse in cui testare diverse caratteristiche della percezione sensoriale. Oltre a queste caratteristiche, consente di controllare parametri come la coerenza, ovvero la direzione del movimento, e anche la velocità di questi punti. Final Cut Pro è un programma di video editing disponibile da Apple.

Final Cut Pro è composto da tre parti principali. Nel riquadro di anteprima si visualizza la sequenza mentre viene creata. La timeline è il punto in cui si posiziona ogni parte della sequenza o ogni segmento, permettendo di visualizzarla così come appare su una linea temporale, mentre il bin consente di archiviare più sequenze o di inserire le sequenze nella timeline.

Tutte le sequenze di punti vengono completate utilizzando Final Cut Pro. Tutte le sequenze inizialmente progettate in VIX vengono importate nel bin. Nella vista canvas è possibile osservare un esempio della formulazione dei punti.

Tuttavia, tutti i punti vengono costruiti utilizzando la sequenza temporale. Qui potete vedere che il nostro esempio mostra inizialmente 2,5 secondi di coerenza 0%, seguiti da cinque secondi dello stimolo variabile e infine da 7,5 secondi di coerenza al cento percento. Ora vedrete esempi con velocità dei punti e coerenza dei punti variabili.

La velocità viene nuovamente misurata in gradi al secondo, mentre la coerenza indica la percentuale di punti che si muovono nella direzione sinistra o destra. Questo è un esempio di una sequenza di punti completata. Tutti i punti si muovono a 10 gradi al secondo.

Inizialmente vengono mostrati 2,5 secondi con coerenza dello 0%. In questo esempio, nella fase variabile, il 40% dei punti si muoverà verso sinistra per i successivi cinque secondi. A ciò seguiranno 7,5 secondi con coerenza del cento percento verso sinistra.

La sequenza totale è di 15 secondi. Il nostro apparato era costituito da tre sistemi di riproduzione video. Sul monitor centrale venivano visualizzati i cinetogrammi a punti casuali.

Sui monitor adiacenti vengono visualizzati i rinforzi secondari una volta che il soggetto effettua una scelta corretta. L'IMAX visibile qui sul lato destro conteneva tutti i filmati sui display. La telecamera, posizionata sopra l'area di prova, riprendeva e registrava quanto accadeva, mostrandolo su un mirino e su un registratore VCR.

Tutte le sequenze digitali sono state convertite da analogiche utilizzando una cannabis box. I rinforzi secondari sono stati creati utilizzando la versione 8.3 del layout di LightWave. LightWave è uno strumento di animazione 3D che ci permette di costruire scene nelle quali vengono create queste animazioni.

Esistono due caratteristiche particolari della disposizione dell'onda luminosa. La prima è costituita dalla telecamera e dal punto in cui l'oggetto può essere visto, la seconda dalla luce, e queste luci illumineranno la zona in cui l'oggetto viene osservato. Abbiamo selezionato tre invertebrati animati da utilizzare come rinforzo secondario.

Questi erano grilli, acari e ragni. Questi invertebrati erano molto simili a quelli che questi soggetti avrebbero visto in natura. Anche i movimenti di questi invertebrati sono stati riprodotti sulla base di movimenti realistici, filmati e registrati mediante una videocamera digitale.

Questa è la nostra configurazione di base per i test. Il cerchio rosso identifica il soggetto. Inizialmente, il soggetto vedrà sullo schermo davanti a sé 2,5 secondi di coerenza allo 0%.

Dopo 2,5 secondi di coerenza 0%, al soggetto verranno mostrati cinque secondi in cui la velocità e la coerenza dei punti varieranno. È all'interno di questo periodo critico di cinque secondi che il soggetto deve selezionare il monitor di sinistra o di destra. Sulla base delle variazioni di queste caratteristiche visive, la capacità di selezionare il monitor corretto ci fornisce una comprensione della loro capacità sensoriale.

In questo esempio, ci si aspetta che i soggetti si dirigano verso il monitor di sinistra poiché i punti si muovono al cento per cento. Durante questo periodo, si richiede al soggetto di utilizzare le informazioni ottenute dai punti in movimento e di spostarsi verso il monitor di sinistra. Entro il periodo critico di cinque secondi, il soggetto dovrebbe selezionare il monitor appropriato.

In questo caso dovrebbe essere il monitor di sinistra. Poi, a 7,5 secondi, se il soggetto ha selezionato il monitor appropriato, gli verrà presentato un rinforzo secondario e, in questo caso, il nostro rinforzo secondario è un invertebrato cibernetico. Nella sezione successiva, vedrete quindi il completamento di come appare effettivamente una prova.

I primi tentativi di stabilire questa procedura come affidabile furono assai infruttuosi e vi sono diverse ragioni per questo. Innanzitutto, non esistevano rinforzi primari. In secondo luogo, invece di invertebrati simulati, vennero utilizzate immagini di lucertole che mostravano comportamenti sociali come rinforzo secondario.

E in terzo luogo, che la durata di ciascun tentativo era troppo lunga. Ognuno di questi fattori specifici impediva ai soggetti di acquisire effettivamente la contingenza e, anzi, aumentava le manifestazioni avverse tra i soggetti stessi. Ritengo che siano proprio questi fattori, ora eliminati o comunque modificati, a essersi opposti in precedenza all'acquisizione della contingenza da parte dei soggetti.

Ora abbiamo stabilito una procedura efficace, che è stata in gran parte frutto di tentativi ed errori; sebbene le Liz siano note per essere piuttosto difficili da utilizzare nell'istaurare specifiche procedure operative, questo metodo si è rivelato efficace e abbastanza affidabile. Pertanto, non solo possiamo studiare la comunicazione visiva e la sensibilità visiva nei geco, ma è molto probabile che possiamo applicare questa metodologia ad altri sauri e ad altre specie. Possiamo inoltre applicare questa metodologia ad altri aspetti della visione.

È inoltre possibile applicare il metodo ad altre modalità sensoriali, come l'udito, la chemiorecezione e la percezione tattile.