JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
עברית

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Behavior

זירת החדשנות: שיטה להשוואת פתרון בעיות חדשני בין קבוצות

Published: May 13, 2022
doi:
10.3791/63026
, , , , ,
1Comparative Cognition, Messerli Research Institute,University of Veterinary Medicine Vienna, University of Vienna, Medical University of Vienna, 2Research Center for Biology,National Research and Innovation Agency (BRIN), 3Department of Cognitive Biology,University of Vienna, 4Max Planck Institute for Ornithology

Summary

זירת החדשנות היא שיטה השוואתית חדשנית לחקר שיעור החדשנות הטכנית ליחידת זמן בבעלי חיים. הוא מורכב מ -20 משימות שונות לפתרון בעיות, המוצגות בו זמנית. חידושים יכולים להתבצע בחופשיות ואת ההתקנה היא חזקה לגבי נטיות ברמת הפרט, האוכלוסייה או המינים.

Abstract

משימות לפתרון בעיות משמשות בדרך כלל לחקירת התנהגות טכנית וחדשנית, אך השוואה של יכולת זו על פני מגוון רחב של מינים היא משימה מאתגרת. נטיות ספציפיות, כגון ערכת כלים מורפולוגית של מין או טכניקות מחקר, יכולות להשפיע באופן משמעותי על הביצועים במשימות כאלה, מה שהופך השוואות ישירות לקשה. השיטה המוצגת כאן פותחה כדי להיות חזקה יותר לגבי הבדלים ספציפיים למינים כאלה: זירת החדשנות מציגה 20 משימות שונות לפתרון בעיות. כל המשימות מוצגות בו-זמנית. הנבדקים מתמודדים עם המנגנון שוב ושוב, המאפשר מדידה של הופעת חידושים לאורך זמן – צעד חשוב הבא לחקירת האופן שבו בעלי חיים יכולים להסתגל לתנאים סביבתיים משתנים באמצעות התנהגות חדשנית.

כל אדם נבדק עם המנגנון עד שהפסיק לגלות פתרונות. לאחר שהסתיימה הבדיקה, ניתחנו את הקלטות הווידאו וקידדנו אחזור מוצלח של תגמולים והתנהגויות מרובות המכוונות על ידי מנגנונים. אלה נותחו באמצעות ניתוח רכיבים עיקריים והרכיבים שהתקבלו נכללו אז במודל מעורב ליניארי כללי יחד עם מספר הפעלה וההשוואה הקבוצתית של עניין כדי לחזות את ההסתברות להצלחה.

השתמשנו בגישה זו במחקר ראשון כדי למקד את השאלה אם שבי ארוך טווח משפיע על היכולת לפתרון בעיות של מין תוכי הידוע בהתנהגותו החדשנית: הקקדו של הגופין. מצאנו השפעה במידת המוטיבציה אך אין הבדל ביכולת פתרון הבעיות בין קבוצות שבויות לטווח קצר וארוך.

Introduction

ציצי גדול (Parus major) מתמודד עם בקבוק חלב, אבל זה לא יכול לגשת לחלב ישירות כמו הבקבוק סגור על ידי רדיד אלומיניום. הוא מוצא פתרון לבעיה זו על ידי ניקור דרך נייר הכסף כך שהוא יכול לשתות את השמנת. מצב זה מתאר את אחת הדוגמאות הידועות ביותר של חדשנות בבעלי חיים1.

פתרון בעיות כאלה יכול להיות יתרון, במיוחד בסביבות הכפופים לשינויים תכופים. Kummer ו Goodall2 הגדירו באופן כללי חדשנות כמציאת “פתרון לבעיה חדשנית, או פתרון חדשני לבעיה ישנה”. הגדרה מפורטת יותר של חדשנות הונחה על ידי טביץ’ ועמיתיו3 כ”גילוי אינטראקציה התנהגותית חדשה עם הסביבה החברתית או הפיזית, הקשה על הזדמנות קיימת ו/או יצירת הזדמנות חדשה”.

עדים לחידושים ספונטניים דורש תצפיות יסודיות וגוזלות זמן רב, אשר לעתים קרובות אינו ריאלי במסגרת הכוללת מגוון רחב של מינים. על מנת להתמודד עם אתגר זה, החוקרים ערכו ביקורות ספרות קפדניות כדי להעריך את שיעור החדשנות 4,5 וחשפו קשרים בין הנטייה לחדש לבין גורמים אחרים כגון אמצעים נוירולוגיים 6,7,8 ואקולוגיה הזנה 9,10,11 . בדיקות ניסיוניות, לעומת זאת, יכולות לעורר התנהגות חדשנית בסביבה מבוקרת. מסיבה זו, ביצועים במשימות טכניות לפתרון בעיות משמשים לעתים קרובות כ- Proxy עבור יכולות חדשניות בבעלי חיים (ראה סקירה ב12).

מגוון גישות שונות שימשו לחקר פתרון בעיות חדשני: לדוגמה, ניתן להשוות קבוצות שונות של בעלי חיים על ידי הביצועים שלהם במשימה מסוימת. מחקרים כאלה מתמקדים בדרך כלל בחידושים ספציפיים או ביכולות קוגניטיביות (למשל, התנהגות כיפוף וו; ראו 13,14,15). זה מאפשר לחוקרים לקבל מידע מפורט בתוך הקשר מסוים, אבל הפרשנות של כל דמיון או הבדלים מוגבלת על ידי אופי המשימה, אשר עשוי לדרוש כוח חדשני שונה מקבוצות שונות (כפי שנדון ב13,14).

מחקרים אחרים יישמו סדרה של משימות רצופות16,17. השוואה של ביצועים במשימות מרובות והערכה של היכולת הכוללת בתחומים ספציפיים מתאפשרת בשיטה זו. מגבלה של מחקרים כאלה, עם זאת, היא בהצגה רצופה של המשימות השונות, אשר אינו מאפשר חקירה של הופעת חידושים לאורך זמן.

גישה נוספת היא להציע בו זמנית אפשרויות שונות של גישה לתגמול יחיד. הדבר מושג לעתים קרובות באמצעות תיבת גישה מרובה (MAB)18,19,20,21,22,23,24,25,26, כאשר פרס אחד ממוקם במרכז תיבת פאזל וניתן לאחזור באמצעות ארבעה פתרונות שונים. ברגע שנעשה שימוש עקבי באותו פתרון, הוא חסום ובעל החיים צריך לעבור לפתרון אחר כדי לגשת לתגמול. באמצעות ניסוי כזה, בין ובתוך העדפות מינים ניתן לזהות ולחשב אבל זה עדיין מגביל את הביטוי של התנהגות חדשנית לפתרון אחד לכל ניסוי 18,19,20,20,21. במחקרים אחרים, לבעלי חיים הוצגו גם מנגנונים המכילים פתרונות מרובים בו זמנית, כל אחד עם תגמולים נפרדים. זה מאפשר חידושים מרובים בתוך ניסיון אחד, אבל, עד כה, משימות הוגבלו במידה רבה לכמה פתרונות מוטוריים ברורים. בהתחשב בכך שזה לא היה המוקד של מחקרים אלה, ההתקנות הניסיוניות לא כללו חשיפות חוזרות ונשנות למנגנון, מה שיאפשר מידה של שיעור חדשנות ליחידת זמן 27,28,29.

כאן אנו מציגים שיטה, בנוסף לגישות אחרות, עשויה לעזור לנו במטרה להשוות מינים שונים ביכולות פתרון הבעיות החדשניות שלהם. פיתחנו מגוון רחב יותר של משימות בתוך מערך אחד, אשר צפויים להיות שונים בקושי לכל קבוצה או מינים. לכן, פחות סביר שהפערים הספציפיים למשימה ישפיעו על ההסתברות הכוללת למציאת פתרונות. יתר על כן, אנו מציגים את כל המשימות בו זמנית ושוב ושוב כדי למדוד את הופעתם של חידושים לאורך זמן. לצעד זה יש פוטנציאל לשפר את הבנתנו לגבי הערך הסתגלותי של התנהגות חדשנית.

מחקר ראשון בשיטה זו בדק אם השבי ארוך הטווח משפיע על יכולות פתרון בעיות (כפי שעולה ממה שמכונה אפקט השבי; ראו30) של הקקדו של הגופין (Cacatua gofiiniana; להלן: גופינים), מין מודל עופות לחדשנות טכנית (נסקר ב –31).

Protocol

מחקר זה אושר על ידי ועדת האתיקה ורווחת בעלי החיים של אוניברסיטת וינה לרפואה וטרינרית בהתאם להנחיות מדעיות טובות וחקיקה לאומית. הניסוי היה מעורר תיאבון גרידא ולא פולשני לחלוטין ולכן סווג כניסוי שאינו בבעלי חיים בהתאם לחוק האוסטרי לניסויים בבעלי חיים (TVG 2012). החלק של הניסוי שנערך באינדונזיה אושר על ידי משרד המחקר, הטכנולוגיה וההשכלה הגבוהה (RISTEK) בהתבסס על פגישה של צוות תיאום היתרי החוקר הזר (10/TKPIPA/E5/Dit.KI/X/2016) שהעניק את ההיתרים לעריכת מחקר זה ל- M.O. (410/SIP/FRP/E5/Dit.KI/XII/2016) ו- B.M. (411/SIP/FRP/ E5/Dit.KI/XII/2016). 1. תנאים מוקדמים/תנאים מוקדמים בסיסי ודא שניתן לזהות נושאים בנפרד. מינים המחקר עשויים להיות דפוסים בודדים נפרדים או יחידים ניתן לסמן (למשל, עם טבעות צבע או צבע רעיל).הערה: לקבלת מידע נוסף על צלצולים, כמו גם תפיסה ושחרור של גופינים פראיים, ראה הליך שחרור לכידה במידע משלים של32. ודאו שחדר סגור חזותית זמין לבדיקה כדי להימנע מלמידה חברתית בין נושאים. זהה תגמול מועדף ביותר עבור מינים וקבוצה של המחקר על ידי בדיקת פינוקים שונים וזמינים רבים (ראה33 או בדיקת העדפת מזון במידע משלים של התייחסות32). חשוב אם זמן ההאכלה שונה באופן מהותי בין הקבוצות. אם כן, שקול פרוטוקול המבטיח שזמן ההזנה לא יקצר במידה רבה את הזמן הזמין לפתרון משימות עבור אחת הקבוצות (ראה שלב 4.8 לקבלת מידע נוסף).הערה: במחקר זה, הייתה העדפה של קבוצת השבויים לטווח ארוך עבור קשיו ותירס מיובש בקבוצת שבויים לטווח קצר. עיצוב זירת החדשנותהערה: המנגנון המלא, כלומר זירת החדשנות, מורכב מ-20 קופסאות פאזל שונות, המסודרות בחצי עיגול על משטח עץ. עצב את קווי המתאר הבסיסיים של הקופסאות בגודל החל על מיני המחקר. השתמשו בתיבות שקופות בעלות צורה טרפזית (ליישור קל בחצי עיגול), במכסים נשלפים (כדי לאפשר פיתיון בין הפעלות) ובבסיסים הניתנים להסרה (ראו איור 1).הערה: כל בסיס יישאר מאוחר יותר במצב קבוע בעוד שאר התיבות ישנו עמדות. במחקר שהוצג, גודל הקופסאות נבחר כדי להבטיח כי כל פאזל נגיש בקלות על ידי הקקדואים. ניתן להתאים את הממדים לכל מין מחקר. עצב פלטפורמה שתכיל את 20 קופסאות הפאזל. תכנן מערכת קיבוע שתשמור את המכסים של הקופסאות במקומן במהלך הבדיקה, ולכן, לא ניתן להסיר על ידי הנבדקים במהלך מפגשי בחינה.הערה: זה צריך להיות מנותק מן המנגנון כמו המכסים של הקופסאות צריך להיות הוריד לפיתיון. עבור החלק הקדמי של כל תיבה, עצב 20 משימות שונות, שכל אחת מהן תהווה אתגר טכני שונה (ראו איור 2).הערה: המשימות לניסוי זה תוכננו במטרה שפתרונות ייפלו בטווח המורפולוגי של מינים רבים ושונים. עבור כוח השוואתי, זה יהיה אידיאלי להשתמש במשימות דומות לאלה ככל האפשר, אבל יש לזכור כי יש חשיבות גדולה עוד יותר כי המשימות הן חדשניות לנושאים. עיין בטבלת החומרים לקבלת מדידות מדויקות ובציור הטכני המשלים לקבלת איור מפורט יותר של המשימות. לרכוש את כל החומר הדרוש עבור המנגנון. ודא שיש מצלמה רחבת זווית, תוכנת קידוד (מומלץ, למשל, תוכנה אינטראקטיבית מחקר תצפית התנהגותית, BORIS34) ותוכנה לניתוח סטטיסטי (מומלץ, למשל, R35).הערה: עבור מחקרי שדה, באופן אידיאלי, לעצב את הזירה לפני היציאה לאתר המחקר ולהביא ככל האפשר של הציוד החיוני, כגון זכוכית אקרילית חתוכה מראש, לאורך. איור 1: דיאגרמה של תיבה תלת-צדדית בסיסית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה. איור 2: משימות זירת החדשנות עם תיאור מתאים של הפעולה המוטורית הנדרשת לפתרון ( = תגמול; חצים אדומים מציינים כיווני פעולה הנדרשים לפתרון משימות; חצים צהובים מציינים מסלולי תגמול). המשימות מסודרות בהתאם לקושי הממוצע שלהן (משמאל לימין, מלמעלה למטה). פורסם בעברב-32. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה. 2. הכנות הדבקו יחד שלושה צדדים של הקופסאות: שמאל, אחורה וצד ימין, אך לא את החלק הקדמי, העליון והבסיס. מקם כל תיבה תלת-צדדית מעל כל בסיס ויישר אותה באופן שווה בחצי עיגול על הפלטפורמה (איור 3). החלק הקדמי של כל תיבה צריך לשבת 1 מ ‘מהמרכז.הערה: המנגנונים המרכיבים את המשימה (פנים קדמיות של תיבות ותוכן אפשרי) יתווספו בשלב מאוחר יותר במהלך הניסוי. צייר קו מכל תיבה 20 ס”מ לכיוון מרכז הזירה וחבר את הקווים, וכתוצאה מכך רשת קרבה (איור 3).הערה: בהתאם לגודל מינים המחקר, מרחק שונה עשוי להיות מתאים יותר. עבור המחקר המוצג כאן, 20 ס”מ נבחר כפי שהוא בערך אורך של גופין (נוצות זנב לא נכלל). הסר הכל מלבד הבסיסים של הקופסאות ולצרף אותם לצמיתות לפלטפורמה. זה יבטיח כי הקופסאות יישארו במקום במהלך הניסוי. חבר מצלמה רחבת זווית על התקרה מעל הזירה. הכן לוח זמנים למיקום של כל תיבה לכל הפעלה ונושא. כל נושא תמיד יתעמת עם כל התיבות, אבל עם סידור חדש בכל מפגש. המיקום (מיקומים 1 עד 20) של כל פעילות צריך להיות מוקצה באופן אקראי עם ההגבלה של אף תיבה להיות באותו מיקום פעמיים לכל נושא.הערה: זהו המצב האידיאלי. אם אי אפשר לתכנן את סדר הבדיקות של הנבדקים (שסביר יותר בלימודי שדה) מגבלת אקראיות זו (אין תיבה באותה עמדה פעמיים) בין מפגשים (אך לא בתוך הנושא) חייבת להספיק. איור 3: זירת החדשנות. משימות המסודרות בחצי עיגול; המיקומים של 20 המשימות ניתנים להחלפה. רשת קרבה (20 ס”מ לפני כל תיבה) מסומנת בשחור. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה. 3. הרגלה הערה: מטרת ההרגל היא להפחית את ההשפעות של תגובות ניאופוביות כלפי הזירה. להבטיח רמת הרגל מינימלית לכל הנבדקים באמצעות הליך הסתגלות המחייב כל אדם להגיע לשני קריטריונים. הרגלה לזירה לא פונקציונלית (עד קריטריון I) מקם את כל הקופסאות התלת-צדדיות בבסיסים, הוסף את המכסה של כל תיבה והחזק אותן במקומן עם מערכת הקיבעון (ללא נוכחות הנושא).הערה: שקול להרגיל את הנבדקים בשלבים המתאימים לכל מין, למשל, על ידי הוספה הדרגתית של תיבות נוספות לפלטפורמה, הצגת הזירה באזור הבית שלהם, הצבת תגמולים בכל מיקום של הפלטפורמה כגון סביב, למעלה, ועם התיבות או להתעמת איתם עם המנגנון בקבוצות גדולות יותר תחילה ולמזער בהדרגה את גודל הקבוצה. היכרות עם נושאים עם אלמנטים נפרדים של המשימות שעלולים לעורר תגובות ניאופוביות.הערה: אין לשלב אלמנטים נפרדים אלה (כלומר, כל דבר פרט לתיבות הבסיסיות, הפלטפורמה ומערכת הקיבעון) למנגנונים פונקציונליים בשלב זה. מניחים פרס אחד בתוך הקופסה (במרכז). תביא את הנושא לתא. המתן לאורך ההפעלה מבלי להפריע. הנבדקים אמורים עכשיו לאכול את התגמולים.הערה: משך המפגשים האלה היה שונה בניסוי: ציפורים שבויות לטווח ארוך קיבלו 10 דקות, בעוד שלקקדו בשבי לטווח קצר היו 20 דקות לאכול את התגמולים. זה היה הכרחי כדי להסביר זמן האכלה ארוך משמעותית בשל סוגי תגמול שונים. בעיה זו טופלה באופן שונה בהמשך מפגשי הבחינה (ראה שלב 4.8). חזור על הפעולה עבור כל נושא (מפגש אחד בכל יום בחינה) עד להגעה לקריטריון: כל אדם צורך את כל התגמולים מתיבות תלת-צדדיות (פרס אחד לכל תיבה) בתוך שלושה מפגשים רצופים תוך כדי בידוד חזותי מהקבוצה. הרגלה לזירה פונקציונלית (עד קריטריון II) הדבק ולחבר לצמיתות את כל האלמנטים הדרושים לקופסאות כדי להפוך אותם תיבות פאזל פונקציונליות.הערה: בשלב זה, הזירה מתפקדת באופן מלא כמו בפגישות הבחינה. מניחים את הקופסאות באופן אקראי על הרציף (הם יישמרו במקום על ידי הבסיסים) ואבטחו את המכסים לקופסאות. הנח פרס אחד על המכסה של כל תיבה בקצה הקרוב ביותר למרכז הזירה. תביא את הנושא לתא. המתן לאורך ההפעלה מבלי להפריע.הערה: הנבדקים אמורים עכשיו לאכול את התגמולים. חזור על הפעולה עבור כל נושא (הפעלה אחת בכל יום בחינה) עד להשגת הקריטריון.הערה: קריטריון II: הפרט צורך את כל התגמולים מראש תיבות הפאזל הפונקציונליות (תגמול אחד לכל תיבה) בתוך מושב אחד תוך כדי בידוד חזותי מהקבוצה. קריטריון זה II יבטיח כי הנבדקים אינם חוששים מהזירה, גם כאשר מצורפים חלקים חדשים. עם זאת, הם לא צריכים לקיים אינטראקציה עם המנגנונים ויש להפריע להם אם הם עושים זאת. 4. בדיקה מקם את התיבות על הפלטפורמה בהתאם ללוח הזמנים של האקראיות. פיתיון כל משימה במיקום המתאים בתוך הקופסאות (ראו איור 2).הערה: המיקום המדויק של כל תגמול תלוי במשימה הספציפית וניתן לראות אותו בסרטון. חבר את המכסים לקופסאות ואבטח אותם במערכת הקיבעון (כדי לוודא שהנבדקים לא יוכלו למשוך אותם). להפריד נושא אחד בודד ולהביא אותו לתא הבדיקה. הנבדקים נבדקים בזה אחר זה כדי למנוע הפרעה ללמידה חברתית. או למקם אותם על עמדת ההתחלה (כלומר, הנקודה שנמצאת במרחק שווה לכל המשימות במרכז הפלטפורמה) או למקם תמריץ (למשל, תגמול) בעמדת ההתחלה כדי להבטיח שהנושא מתחיל שם. הפעל את הטיימר והמתן 20 דקות (משך הפעלה) מבלי להפריע או לקיים אינטראקציה עם הנושא. הנושא יכול לפתור משימות רבות ככל האפשר. אם הנושא מוסח עם אובייקטים שאינם קשורים למנגנון, הנסיין רשאי למקם אותם בחזרה בעמדת ההתחלה של הזירה (אם אפשר). אם הנושא ניזון יותר מ- 3 s על התגמול, הפסק את הטיימר, המתן עד לסיום ההאכלה ולאחר מכן חדש את התזמון.הערה: פעולה זו נעשית כדי להבטיח שהזמן המרבי הזמין לפתרון משימות לא יצומצם על-ידי זמן האכלה ולכן שווה לשתי הקבוצות. אם הנושא אינו מקיים אינטראקציה עם כל משימה בתוך 3 הדקות הראשונות והוא גם לא נסער, להחיל פרוטוקול מוטיבציה (ראה סעיף 5). לאחר שחלפו 20 הדקות (משך מרבי של מפגש אחד) או שהמשתתף פתר את כל המשימות, הנושא נעשה עם הבדיקות ליום וניתן לשחררו בחזרה לאזור הבית. ביום הבדיקה הבא, חזור על הליך זה. המשך לבדוק כל אדם עד שהוא לא יפתור שום משימה חדשה בחמשת המפגשים האחרונים או לא יפתור שום משימה בכלל בעשרה מפגשים רצופים. 5. פרוטוקול מוטיבציה הערה: כמתואר לעיל (שלב 4.9), פרוטוקול מוטיבציה יכול להיות מיושם אם אדם אינו מקיים אינטראקציה עם כל משימה בתוך 3 הדקות הראשונות של הפגישה. הנח שלושה תגמולים על גבי התיבות (בחר תיבה בצד שמאל, אמצע וימין עבור זה). אם הנושא מתחיל לקיים אינטראקציה עם כל משימה 3 דקות לאחר צריכת התגמולים, לחדש את ההפעלה (משך 20 דקות מתחיל בשלב זה). אם לא, מקם חמישה תגמולים מפוזרים על קו הגישה (כלומר, רשת קרבה). אם הנושא מתחיל לקיים אינטראקציה עם כל משימה 3 דקות לאחר צריכת התגמולים, לחדש את ההפעלה (משך 20 דקות מתחיל בשלב זה). אם לא, מקם חמישה תגמולים בעמדת ההתחלה. אם הנושא מתחיל לקיים אינטראקציה עם כל משימה 3 דקות לאחר צריכת התגמולים, לחדש את ההפעלה (מסגרת הזמן של 20 דקות מתחיל בשלב זה). אם לא, למקם קומץ של תגמולים בעמדת ההתחלה ולסיים את פגישת הבחינה ליום זה (אבל לתת לנושא קצת זמן לצרוך את התגמולים). 6. ניתוח קידוד התנהגותי לפני ניתוח קטעי הווידאו לבחון את פרוטוקול הקידוד בפירוט (טבלה 1) ולשקול אם יש צורך בהתאמות עבור המינים הנבדקים.הערה: התיאורים של משתני הקידוד צריכים להיות ספציפיים ככל האפשר על מנת למנוע הבדלי קידוד בין חוקרים שונים. הוסף הערות לאירועי נקודה של: מספר המשימות השונות שנגעו בהן (משימות שנגעו בהן; שים לב שהמספר המרבי של משימות שנגעו בהן הוא 20), מספר המשימות שנפתרו (משימות שנפתרו), מגע עם משימות פיתיון (BaitedContact) ומגע עם משימות פתורות (פתורContact). הוסף ביאורים למשך השהיה עד שהנושא יחצה את הדייר החיצוני של קו הרשת (LatencyGrid) ואת הזמן שהושקע ברשת (GridTime). ניתוח סטטיסטי קבע אם אמצעים עבור אופני פעולה מכווני מנגנון (LatencyGrid, GridTime, TasksTouched, BaitedContact, SolvedContact) מתואמים. אם כן, אז לחלץ את הרכיבים העיקריים באמצעות ניתוח רכיבים עיקריים לפני הכללתם במודל כמנבאים. אם הם אינם מתואמים, כלול אותם בנפרד במודל כמנבאים. הפעל מודל מעורב ליניארי כללי עם מבנה שגיאות בינומיות ופונקציית קישור logit36. כדי לחזות את ההסתברות להצלחה (כלומר, משתנה התגובה הוא SolvedTasks), התאם את המודל למבנה שיפוע אקראי מרבי וכלול יירוטים אקראיים עבור נושא, משימה, גורם משולב של נושא והפעלה (SessionID), ופקטור משולב של נושא ומשימה (Subj.Task) כדי למנוע שכפול פסאודו. השתמש בהשוואת הריבית (לדוגמה, מינים) ובמרכיבים העיקריים כמשתנים מנבאים ובקרה עבור הפעלתם. שקול אינטראקציות אפשריות. כדי להימנע מבדיקות מרובות נסתרות37 תחילה השווה את המודל למודל חסר כל ההשפעות הקבועות של עניין לפני בדיקת מנבאים בודדים. כדי לבדוק הבדל כולל של קושי בפעילויות בין קבוצות, השווה את המודל (המלא) למודל חסר את השיפוע האקראי של קבוצה בתוך פעילות.

Representative Results

19 נבדקים נבדקו באמצעות זירת החדשנות: 11 קקדואים שבויים לטווח ארוך ו-8 לטווח קצר (איור 4). איור 4: מבט כולל על מספר המשימות שנפתרו בכל הפעלה עבור כל אדם. א) קבוצת שדות, ב) קבוצת Lab. קווים אדומים = נקבה; קווים כחולים = זכר. נבדקים שקיבלו את פרוטוקול המוטיבציה בשל חוסר רצונם לקיים אינטראקציה עם המנגנון סווגו כלא בעלי מוטיבציה ומתוארים עם רקע אפור. פורסם בעבר במידע משלים של32. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה. ניתוח הרכיבים העיקרי הביא לשני רכיבים בעלי Eigenvalues מעל הקריטריון38 של קייזר (ראה טבלה 2 עבור פלט PCA). PC1 נטען על תדירות של אנשי קשר עם משימות, זמן בילה בסמיכות (כלומר, בתוך הרשת) של המשימות, ואת מספר המשימות נגעו. PC2 הושפע באופן חיובי ממספר אנשי הקשר עם משימות שכבר נפתרו ושלילית עם מספר המשימות שנגעו בהן, לא נפתרו. התנהגויות מכוונות משימה כאלה משמשות לעתים קרובות למדידת מוטיבציה (ראה12 לסקירה). לכן, השתמשנו PC1 ו PC2 כאמצעי כמותי למוטיבציה לקיים אינטראקציה עם המנגנון במודל שלנו. יחד הם הסבירו 76.7% מהשונות בהתנהגויות מכוונות מנגנון ושניהם, כמו גם מושב, השפיעו באופן משמעותי על ההסתברות לפתור משימות (PC1: הערכה = 2.713, SE ± 0.588, χ2  = 28.64, p < 0.001; PC2: הערכה = 0.906, SE ± 0.315, χ2 = 9.106, p = 0.003; הפעלה: הערכה = 1.719, SE ± 0.526, χ2 = 6.303, p = 0.001; ראו איור 5; ראה טבלה 4). איור 5: השפעת מנבאי בקרה על ההסתברות לפתור: (א) PC1, (ב) PC2, (ג) הפעלה. נקודות מציגות נתונים שנצפו, אזור הנקודות מציין את מספר התצפיות עבור כל נקודת נתונים, קווים מקווקווים מראים ערכים מותאמים של מודל ואזורים המסמלים מרווחי ביטחון של המודל. פורסם בעברב-32. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה. שישה מתוך 19 הנבדקים קיבלו את פרוטוקול המוטיבציה במהלך הניסוי (מעבדה: 1 מתוך 11; שדה: 5 מתוך 8). PC1 של ציפורים אלה, אשר סיווגנו כמו לא מוטיבציה, נע בין -2.934-2.2, בעוד ערכים חיוביים נמצאו עבור כל האנשים המוטיבציה האחרים (טבלה 3). בשיטה המוצגת לא מצאנו הבדל של קבוצה על ההסתברות לפתור את 20 המשימות הטכניות לפתרון בעיות של זירת החדשנות (הערכה = −0.089, SE ± 1.012, χ2  = 0.005, p = 0.945; איור 5; איור 5; ראה טבלה 4 עבור הערכות אפקטים קבועים; כל הציפורים כלולות). השוואה שלאחר הוק של המודל עם אחד כולל מונח אינטראקציה של קבוצה עם הפעלה (הערכה = 2.924, SE ± 0.854, χ2  = 14.461, p < 0.001) מציעה הסתברות נמוכה יותר לפתור בקבוצת השדה בהפעלות קודמות אך לא במועד מאוחר יותר. הבדל זה בפגישות קודמות עשוי לנבוע ממספר גבוה של ציפורים פחות / לא מוטיבציה בשדה קבוצתי (אנשים שעבורם הבדיקות הופסקו בשל הכלל של לא לפתור שום משימה ב 10 מפגשים רצופים שהתקבלו בין 10 ל 13 מפגשים). יתר על כן, לא מצאנו הבדל בין הקבוצות לגבי הקושי הכולל של משימות (השוואה של מודל מלא עם כל הציפורים כלולות, עם מודל מופחת חסר שיפוע אקראי של קבוצה בתוך משימה: χ2 = 7.589, df = 5, p = 0.18). עם זאת, השוואות חזותיות של ציפורים שמעולם לא דרשו ניסוי מוטיבציה, מרמזות על כמה הבדלים ביכולת למשימות בודדות (ראו, למשל, משימת לחצן באיור 6). איור 6: נתונים נצפו של נושאים בעלי מוטיבציה וערכים מותאמים של מודל לכל משימה וקבוצה: Boxplots מציגים את שיעור ההצלחות לכל פעילות עבור שתי הקבוצות (ירוק = שדה; כתום = מעבדה). קווים אופקיים מודגשים מציינים ערכים חציוניים, תיבות המשתרעות על פני המחצבה הראשונה עד השלישית עבור ציפורים. Boxplots להמחיש נתונים מציפורים מוטיבציה בלבד (כדי לשפר את הבהירות החזותית). תצפיות בודדות מתוארות על ידי נקודות (שטח גדול יותר מציין תצפיות נוספות לכל נקודת נתונים). קווים אופקיים אדומים מציגים ערכים מותאמים. ערכים מותאמים מקורם בערכת הנתונים כולה. כלולים איורים של משימות ביס (משמאל למטה), לחצן (אמצע עליון) ונדנדה (מימין למעלה). פורסם בעברב-32. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה. תוצאות אלה ממחישות את ההיתכנות של המתודולוגיה למחקר השוואתי גם אם לבעלי החיים יש חוויות שונות ונסיבות אקולוגיות. השוואה של יכולות חדשניות לפתרון בעיות באמצעות משימה אחת בלבד, כגון משימת לחצן, עשויה להניב מסקנה שגויה שציפורים שבויות לטווח ארוך הן פותרות בעיות טובות יותר. הבדל זה יכול להיות מוסבר על ידי הניסיון של אוכלוסיית המעבדה עם ניסויי החדרת מקל בעוד הפעולה המוטורית לא יכול להיות רלוונטי מבחינה אקולוגית עבור אוכלוסיות בר. הבדלים כאלה עשויים להיות בולטים יותר כאשר משווים מינים שונים (ראה19). הצלחנו עוד יותר לבדוק כיצד המוטיבציה משפיעה על יכולת פתרון הבעיות, ובמקביל להשוות את התוצאות של שתי הקבוצות תוך שליטה על המוטיבציה. 20 הבעיות הטכניות של זירת החדשנות ולכן ניתן להשתמש כדי לזהות הבדלים קבוצתיים על משימות מסוימות, אלא גם כדי להעריך את היכולת החדשנית הכוללת של קבוצות. במקרה של הקקדו של הגופין, שתי הקבוצות יכולות, כלומר, לקבל את היכולת, לאחזר תגמולים רבים, אם הם רוצים, כלומר, מוטיבציה לקיים אינטראקציה עם המנגנון. טבלה 1: פרוטוקול עבור אופני פעולה של קידוד: תיאור מפורט של משתנים התנהגותיים מקודדים. פורסם בעברב-32. לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו. טבלה 2: פלט רכיב ראשי: טעינות פקטור מעל 0.40 מודפסות באותיות מודגשות. פורסם בעברב-32. לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו. טבלה 3: פרטים על נושאים וערכים של אופני פעולה מכווני משימה ורכיבים עיקריים: כתב עילי אם עומסי מידה עולים על 0.40 למחשב. פורסם בעברב-32. לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו. טבלה 4: תוצאות אפקטים קבועים של המודל להסתברות לפתרון. פורסם בעברב-32. לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו. קובץ משלים: שרטוט טכני של זירת החדשנות (InnovationArena.3dm). הממדים עלולים לסטות מעט. ניתן לטעון, למשל, 3dviewer.net, שהוא מציג מודל 3D חופשי ופתוח39. נא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

Discussion

זירת החדשנות היא פרוטוקול חדש לבדיקת פתרון בעיות חדשני וטכני. בעת תכנון המשימות של זירת החדשנות, שקלנו בקפידה כי יש לפתור את המשימות בהתחשב במגוון אילוצים מורפולוגיים של מינים (למשל, באמצעות מקורים, חוטמים, כפות רגליים, טפרים או ידיים). כדי לאפשר השוואות רחבה יותר בין מינים שכבר נבדקו לבין מינים שייבדקו בעתיד, אנו מעודדים את השימוש במשימות אלה, אם הדבר אפשרי עם המודל המתאים. עם זאת, אנו מודעים לכך שייתכן שיהיה צורך להתאים משימות מסוימות לגבולות מורפולוגיים ספציפיים של מין. והכי חשוב, המשימות צריכות להיות חדשניות לנושאים, אשר עשויים לדרוש עיצובים חדשים, חלופיים. אחד היתרונות של זירת החדשנות הוא שבשל מספר המשימות השונות, השוואות עדיין יהיו אפשריות ואינפורמטיביות גם אם יש צורך להתאים או לשנות משימות מסוימות במחקרים עתידיים.

בעת תכנון המחקר, יש לקחת בחשבון כי שלב טרום הבדיקה (למשל, תכנון ובניית המנגנון) עשוי לדרוש כמות ניכרת של זמן. יתר על כן, חשוב להרגיל ביסודיות את הנושאים למנגנון. קבוצות שונות יכולות להיות שונות באופן משמעותי בגישה המחקרית שלהן ובתגובות הניאוטיותשלהן 40,41,42. חיסול (או ירידה) של תגובות ניאופוביות יהפוך את ההשוואות לאמינות יותר ויאפשר לזהות את תפקיד המוטיבציה. כדי למדוד את הופעתם האישית של חידושים לאורך זמן ולהימנע מלמידה חברתית, חיוני שהנושאים ייבחנו שוב ושוב ובאופן פרטני, מה שעשוי להיות מאתגר בתנאי שטח. עבור מינים רבים, נבדקים שנתפסו בטבע יזדקקו לזמן רב כדי להתרגל לסביבה החדשה, לנוכחות האנושית ולאינטראקציה ולפתח הליך הפרדה עובד. יתר על כן, ייתכן שלא ניתן יהיה כמעט לדבוק בלוח הזמנים של האקראיות עבור כל אדם בכל מפגש. בעוד שהקקדואים השבויים לטווח ארוך במחקר שלנו הוכשרו להיכנס לתא הבדיקה כאשר נקראו בשמם האישי, היינו צריכים להיות אופורטוניסטיים יותר לגבי איזה אדם נכנס לחדר הבדיקות בשטח. מלבד רמות המוטיבציה, נתקלנו בגורם נוסף שיכול להשפיע על תוצאות מחקר השוואתי באמצעות זירת החדשנות. בשל העדפות האכלה וזמינות מזון, השתמשנו בסוגי תגמול שונים עבור שתי הקבוצות, שהגדילו את זמני ההאכלה של קקדואים פראיים בהשוואה לציפורי המעבדה. לקחנו בחשבון את ההבדלים האלה על ידי הוספת משך האכלה (אם זה עלה על 3 s) לכמות הזמן הכוללת שאדם התעמת עם הזירה. פרוטוקול זה הבטיח כי הזמן לאינטראקציה עם הזירה לא צומצם בקבוצה אחת עקב זמן האכלה. מחקרים עתידיים צריכים לשקול בעיה פוטנציאלית זו ועשויים לשאוף ליישם פרוטוקול זה כבר בשלב ההרגלה.

כוחה וחידושה של שיטה זו כוללים שילוב של מגוון רחב יותר של משימות, הצגה סימולטנית של משימות אלה, תגמולים מרובים לכל מפגש עם המנגנון, וחשיפה חוזרת ונשנית למנגנון עבור כל נושא.

יתר על כן, אנשים נבדקים עד שהם לא פותרים משימות חדשות. בניגוד למספר קבוע של הפעלות, רמה מרבית (או אסימפטוטית) זו של גילוי פתרונות, יחד עם מספר המשימות שנפתרו בכל הפעלה, יכולים להיות אינפורמטיביים לגבי ההתאמה הפוטנציאלית של קבוצה לסביבה משתנה.

דוגמה לשיטה חלופית היא Multi Access Box (MAB), שבה ניתן לפתור משימה באמצעות ארבעה פתרונות שונים, אך ניתן לאחזר רק תגמול אחד בכל מפגש עם המנגנון18 ולכן הערכת שיעור החדשנות לאורך זמן מוגבלת באופן משמעותי. יתר על כן, קשיים עם משימות בודדות, אשר עשוי להיות ספציפי למין, יכול להשפיע מאוד על השוואת ביצועים ביחס ליכולות קוגניטיביות. למיטב ידיעתנו, ההצגה בו זמנית של משימות עם פתרונות מוטוריים מובחנים הוגבלה למקסימום של שש משימות במחקרים קודמים (Federspiel, MAB 6-way על ציפורי מיינה, נתונים עד כה לא פורסמו). בעוד MAB הוא כלי שימושי מאוד לחשוף טכניקות חקירה, אנו חושבים זירת החדשנות מתאימה יותר להשוואה של היכולת לחדש את עצמו. מגוון רחב יותר של משימות, אשר גם להשתנות קושי, יכול להיות אינפורמטיבי יותר על יכולת כוללת טכנית לפתרון בעיות29.

במחקר הראשון שלנו, השווינו בהצלחה שתי קבוצות מאותו המין, הקקדו של הגופין, שהיה שונה באופן משמעותי מניסיונם. בהשוואה זו, התמקדנו ספציפית בשאלה אם השבי לטווח ארוך משפיע על יכולות פתרון בעיות. מחקרים קודמים הראו כי סגנון חיים שבוי ממושך משפר את היכולות הללו (ראו 30,43) אך השוואות ישירות באמצעות גישות ניסיוניות מבוקרות היו נדירות (אך ראו44,45). על ידי שימוש בזירת החדשנות, הצלחנו למקד את השאלה הזו ולא מצאנו שום תמיכה בהשפעת השבי על היכולת הכוללת של גופינס למצוא פתרונות חדשניים, אלא השפעה על רמת מוטיבציה32.

בנוסף, ניתן להשתמש בזירת החדשנות כדי לענות על שאלות המתמקדות בהיבטים שונים של פתרון בעיות חדשני. צעדים נוספים עשויים לכלול חקירות המתמקדות בהשפעות הסטייה וההתכנסות. לדוגמה, השוואות בין מינים קרובים הנבדלים זה מזה באקולוגיות שלהם (למשל, מינים של איים לעומת מינים שאינם איים), אך גם מינים הקשורים מרחוק, כגון תוכי ונציג קורביד או מינים של עופות ופרימטים שהראו בעבר ביצועים דומים בפתרון בעיות פיזיות בודדות46. זירת החדשנות פותחה כדי להשוות מינים רבים ושונים, אפילו אלה הקשורים מרחוק.

עם זאת, שיטה זו יכולה לשמש גם כדי לחקור הבדלים בין-אישיים. לדוגמה, ניתן להשתמש בציוני אישיות כמנבאים כדי להעריך את השפעתם על שיעור החדשנות. אנו מאמינים שהשיטה המוצגת יכולה לשמש קבוצות מחקר החוקרות חדשנות של בעלי חיים ובני אדם, ו/או בשיתוף פעולה על ידי מעבדות המתמחות בחקר מינים שונים.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

אנו מודים לסטפן שירהובר ודיוויד לאנג על עזרתם בהפקת הסרטון הזה, כריסטוף רוסלר על עזרתו בציורים טכניים, ופופי למברט על הגהת כתב היד הזה. פרסום זה מומן על ידי קרן המדע האוסטרית (FWF; פרויקט START Y01309 הוענק ל- A.A.). המחקר שהוצג מומן על ידי קרן המדע האוסטרית (FWF; פרויקטים P29075 ו- P29083 שהוענקו ל- A.A. ופרויקט J 4169-B29 שהוענק ל- M.O.) וכן על ידי קרן המדע והטכנולוגיה של וינה (WWTF; פרויקט CS18-023 שהוענק ל- A.A.).

Materials

wooden platform Dimensions: woodensemicircle, radius approx. 1.5m
FIXATION SYSTEM
5 x metal nut Dimensions: M8
5 x rod (possibly with U-profile)
5 x threaded rod Dimensions: M8; length: 25cm
5 x wing nut Dimensions: M8
PUZZLE BOXES WITHOUT FUNCTION PARTS
20 x acrylic glass back Dimensions: 17cm x 17.5cm x 0.5cm
20 x acrylic glass base 4 holes for screws roughly; 2cm from each side
Dimensions: trapezoid : 17.5cm  (back) x 15cm (front) x 15cm (sides); 1cm thick
20 x acrylic glass front acrylic glass fronts need to be cut differently for each puzzle box (see drawing)
Dimensions: 17cm x 15cm x 0.5cm
20 x acrylic glass lid cut out 0.5cm at the edges for better fit
Dimensions: trapezoid shape: 18.5cm x 16cm x 16cm x 1cm (thick)
40 x acrylic glass side Dimensions: 17cm x 16cm x 0.5cm
80 x small screw to attach bases to the platform (4 screws per base)
PARTS FOR EACH MECHANSIM PER TASK
to assemble the parts use technical drawing InnovationArena.3dm can be loaded e.g. in 3dviewer.net, which is a free and open source 3D model viewer. github repository: https://github.com/kovacsv/Online3DViewer; please contact authors if you are in need of a different format
TASK TWIST
5x small nuts to attach glass (punch holes) and acrylic glass cube to threaded rod
acrylic glass Dimensions: 2cm x 2cm x 1cm
cardboard slant Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides)
plastic shot glass Dimensions: height: 5cm; rim diameter: 4.5cm; base diameter: 3cm
thin threaded rod Dimensions: length: approx. 10cm
TASK BUTTON
2x nut attach to rod; glue outer nut to rod
Dimensions: M8
acrylic glass V-cut to facilitate sliding of rod
Dimensions: 4cm x 3cm x 1cm (0.5cm V-cut in the middle )
cardboard slant Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides)
threaded rod Dimensions: M8, length: 5cm
TASK SHELF
acrylic glass top Dimensions: 5cm x 4cm x 0.3cm
acrylic glass lower Dimensions: 5cm x 4cm x 1cm
acrylic glass side 1 Dimensions: 4cm x 3cm x 0.5cm
acrylic glass side 2 Dimensions: 4.5cm x 3cm x 0.5cm
thin plastic bucket on side cut off to fit
Dimensions: diameter: approx. 4.5 cm; height: 1cm
cardboard slant Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides)
TASK SLIT room to reach in: 2cm in height
– recommended: add small plastic barrier behind reward so it cannot be pushed further into the box
TASK CLIP
2x acrylic glass Dimensions: 1cm x 1cm x 2cm
cardboard slant Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides)
peg Dimensions: length: approx. 6 cm
thin threaded rod Dimensions: length: approx. 6 cm
TASK MILL
2x arylic glass triangle Dimensions: 10cm x 7.5cm x 7.5cm; thickness: 1cm
2x plastic disc Dimensions: diameter: 12cm
4x small nut for attachment
7x acrylic glass Dimensions: 4.5cm x 2cm, 0.5cm
acrylic glass long position the mill with longer acrylic glass touching lower half of the front (this way the mill can only turn in one direction)
Dimensions: 6.5cm x 2cm, 0.5cm
thin threaded rod Dimensions: length: approx. 4cm
wooden cylinder Dimensions: diameter: 2cm
TASK SWISH
2x acrylic glass Dimensions: 2cm x 1cm x 1cm
4x small nut for attachment
acrylic glass Dimensions: 10cm x 2cm x 1cm
cardboard slant Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides)
thin threaded rod Dimensions: length: approx. 7cm
wooden cylinder Dimensions: diameter: 2cm, cut-off slantwise; longest part: 7cm, shortest part: 5cm
TASK SHOVEL
acrylic glass Dimensions: 20cm x 2cm x 1cm
acrylic glass Dimensions: 7.5cm x 2cm x 1cm
acrylic glass Dimensions: 5cm x 1cm x 1cm
small hinge
TASK SWING
4x nut Dimensions: M8
acrylic glass Dimensions: 7.5cm x 5cm x 1cm
cardboard slant Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides)
cord strings Dimensions: 2x approx. 11cm
thin bent plastic bucket to hold reward; positioned on slant
threaded rod Dimensions: M8; length: 7cm
TASK SEESAW
2x acrylic glass Dimensions: 10cm x 1.5cm x 0.5cm
2x acrylic glass Dimensions: 4cm x 1.5cm x 0.5cm
acrylic glass Dimensions: 10cm x 3cm x 0.5cm
acrylic glass Dimensions: 4cm x 1.5cm x 1cm
small hinge
TASK PLANK
cardboard slant Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides)
thin tin bent approx. 1cm inside box
Dimensions: 6.5cm x 3cm
TASK CUP
plastic shot glass Dimensions: height: 5cm; rim diameter: 4.5; base diameter: 3cm
TASK FLIP-BOX
2x acrylic glass triangle Dimensions: 7cm x 5cm x 5cm; thickness: 0.5cm
2x acrylic glass Dimensions: 4.5cm x 5cm x 0.5cm
2x acrylic glass Dimensions: 7cm x 1cm x 1cm
small hinge
TASK SLIDE
4x acrylic glass Dimensions: 15cm x 1cm x 0.5cm
acrylic glass door Dimensions: 6cm x 6cm x 0.5cm
TASK DJ
2x small nut for attachment
acrylic glass same as box bases
Dimensions: trapezoid : 17.5cm (back) x 15cm (front) x 15cm (sides); 1cm thick
plastic disc Dimensions: diameter 12cm
thin threaded rod Dimensions: length: approx. 3cm
TASK WIRE
acrylic glass Dimensions: 9.5cm x 9.5cm x 0.5cm
acrylic glass Dimensions: 12cm x 2cm x 1cm
2x small hinge
wire from a paperclip
TASK TWIG
2x small hinge
acrylic glass Dimensions: 5cm x 1cm
cardboard slant Dimensions: trapezoid: 17.5cm (back) x 15cm (front) x 17cm (sides)
white cardboard Dimensions: 13cm x 4cm
Y-shaped twig Dimensions: length: approx. 14cm
TASK COVER
acrylic glass same as box bases
Dimensions: trapezoid : 17.5cm (back) x 15cm (front) x 15cm (sides); 1cm thick
thin plastic Dimensions: diameter: 5cm
TASK BITE recommended: put tape on sides of platform the keep reward from falling off
2-3 paper clips
2x cutouts from clipboard Dimensions: 10cm x 3cm
acrylic glass hole in middle
Dimensions: 5cm x 3cm x 1cm
toilet paper
TASK DRAWER
2x acrylic glass Dimensions: 5cm x 2.5cm x 0.5cm
2x acrylic glass Dimensions: 4cm x 3cm x 1cm
acrylic glass hole approx. 2 cm from front
Dimensions: 5cm x 5cm x 1cm
OTHER MATERIAL
wide-angle videocamera
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Fisher, J. The opening of milkbottles by birds. British Birds. 42, 347-357 (1949).
  2. Kummer, H., Goodall, J. Conditions of innovative behaviour in primates. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. B, Biological Sciences. 308 (1135), 203-214 (1985).
  3. Tebbich, S., Griffin, A. S., Peschl, M. F., Sterelny, K. From mechanisms to function: an integrated framework of animal innovation. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 371 (1690), 20150195 (2016).
  4. Reader, S. M., Laland, K. N. Social intelligence, innovation, and enhanced brain size in primates. Proceedings of the National Academy of Sciences. 99 (7), 4436-4441 (2002).
  5. Reader, S. M., Laland, K. N. Primate innovation: Sex, age and social rank differences. International Journal of Primatology. 22 (5), 787-805 (2001).
  6. Lefebvre, L., Whittle, P., Lascaris, E., Finkelstein, A. Feeding innovations and forebrain size in birds. Animal Behaviour. 53 (3), 549-560 (1997).
  7. Lefebvre, L., et al. Feeding innovations and forebrain size in Australasian birds. Behaviour. 135 (8), 1077-1097 (1998).
  8. Timmermans, S., Lefebvre, L., Boire, D., Basu, P. Relative size of the hyperstriatum ventrale is the best predictor of feeding innovation rate in birds. Brain, Behavior and Evolution. 56 (4), 196-203 (2000).
  9. Ducatez, S., Clavel, J., Lefebvre, L. Ecological generalism and behavioural innovation in birds: technical intelligence or the simple incorporation of new foods. Journal of Animal Ecology. 84 (1), 79-89 (2015).
  10. Sol, D., Lefebvre, L., Rodríguez-Teijeiro, J. D. Brain size, innovative propensity and migratory behaviour in temperate Palaearctic birds. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 272 (1571), 1433-1441 (2005).
  11. Sol, D., Sayol, F., Ducatez, S., Lefebvre, L. The life-history basis of behavioural innovations. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 371 (1690), 20150187 (2016).
  12. Griffin, A. S., Guez, D. Innovation and problem solving: A review of common mechanisms. Behavioural Processes. 109, 121-134 (2014).
  13. Laumer, I. B., Bugnyar, T., Reber, S. A., Auersperg, A. M. I. Can hook-bending be let off the hook? Bending/unbending of pliant tools by cockatoos. Proceedings of the Royal Society B. Biological Sciences. 284 (1862), 20171026 (2017).
  14. Rutz, C., Sugasawa, S., Vander Wal, J. E. M., Klump, B. C., St Clair, J. J. H. Tool bending in New Caledonian crows. Royal Society Open Science. 3 (8), 160439 (2016).
  15. Weir, A. A. S., Kacelnik, A. A New Caledonian crow (Corvus moneduloides) creatively re-designs tools by bending or unbending aluminium strips. Animal Cognition. 9 (4), 317-334 (2006).
  16. Herrmann, E., Hare, B., Call, J., Tomasello, M. Differences in the cognitive skills of bonobos and chimpanzees. PloS One. 5 (8), 12438 (2010).
  17. Herrmann, E., Call, J., Hernández-Lloreda, M. V., Hare, B., Tomasello, M. Humans have evolved specialized skills of social cognition: The cultural intelligence hypothesis. Science. 317 (5843), 1360-1366 (2007).
  18. Auersperg, A. M. I., Gajdon, G. K., von Bayern, A. M. P. A new approach to comparing problem solving, flexibility and innovation. Communicative & Integrative Biology. 5 (2), 140-145 (2012).
  19. Auersperg, A. M. I., von Bayern, A. M. P., Gajdon, G. K., Huber, L., Kacelnik, A. Flexibility in problem solving and tool use of Kea and New Caledonian crows in a multi access box paradigm. PLoS One. 6 (6), 20231 (2011).
  20. Daniels, S. E., Fanelli, R. E., Gilbert, A., Benson-Amram, S. Behavioral flexibility of a generalist carnivore. Animal Cognition. 22 (3), 387-396 (2019).
  21. Johnson-Ulrich, L., Holekamp, K. E., Hambrick, D. Z. Innovative problem-solving in wild hyenas is reliable across time and contexts. Scientific Reports. 10 (1), 13000 (2020).
  22. Johnson-Ulrich, L., Johnson-Ulrich, Z., Holekamp, K. Proactive behavior, but not inhibitory control, predicts repeated innovation by spotted hyenas tested with a multi-access box. Animal Cognition. 21 (3), 379-392 (2018).
  23. Williams, D. M., Wu, C., Blumstein, D. T. Social position indirectly influences the traits yellow-bellied marmots use to solve problems. Animal Cognition. 24 (4), 829-842 (2021).
  24. Cooke, A. C., Davidson, G. L., van Oers, K., Quinn, J. L. Motivation, accuracy and positive feedback through experience explain innovative problem solving and its repeatability. Animal Behaviour. 174, 249-261 (2021).
  25. Huebner, F., Fichtel, C. Innovation and behavioral flexibility in wild redfronted lemurs (Eulemur rufifrons). Animal Cognition. 18 (3), 777-787 (2015).
  26. Godinho, L., Marinho, Y., Bezerra, B. Performance of blue-fronted amazon parrots (Amazona aestiva) when solving the pebbles-and-seeds and multi-access-box paradigms: ex situ and in situ experiments. Animal Cognition. 23 (3), 455-464 (2020).
  27. Bouchard, J., Goodyer, W., Lefebvre, L. Social learning and innovation are positively correlated in pigeons (Columba livia). Animal Cognition. 10 (2), 259-266 (2007).
  28. Griffin, A. S., Diquelou, M., Perea, M. Innovative problem solving in birds: a key role of motor diversity. Animal Behaviour. 92, 221-227 (2014).
  29. Webster, S. J., Lefebvre, L. Problem solving and neophobia in a columbiform-passeriform assemblage in Barbados. Animal Behaviour. 62 (1), 23-32 (2001).
  30. Haslam, M. 34;Captivity bias" in animal tool use and its implications for the evolution of hominin technology. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 368 (1630), 20120421 (2013).
  31. Lambert, M. L., Jacobs, I., Osvath, M., von Bayern, A. M. P. Birds of a feather? Parrot and corvid cognition compared. Behaviour. , 1-90 (2018).
  32. Rössler, T., et al. Using an Innovation Arena to compare wild-caught and laboratory Goffin´s cockatoos. Scientific Reports. 10 (1), 8681 (2020).
  33. Laumer, I. B., Bugnyar, T., Auersperg, A. M. I. Flexible decision-making relative to reward quality and tool functionality in Goffin cockatoos (Cacatua goffiniana). Scientific Reports. 6, 28380 (2016).
  34. Friard, O., Gamba, M. BORIS: a free, versatile open-source event-logging software for video/audio coding and live observations. Methods in Ecology and Evolution. 7 (11), 1325-1330 (2016).
  35. R. Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. , (2020).
  36. McCullagh, P., Nelder, J. A. Generalized linear models. Monographs on Statistics and Applied Probability. , (1989).
  37. Forstmeier, W., Schielzeth, H. Cryptic multiple hypotheses testing in linear models: overestimated effect sizes and the winner’s curse. Behavioral Ecology and Sociobiology. 65 (1), 47-55 (2011).
  38. Kaiser, H. F. The application of electronic computers to factor analysis. Educational and Psychological Measurement. 20 (1), 141-151 (1960).
  39. . Online 3D Viewer Available from: https://github.com/lovacsv/Online3DViewer (2021)
  40. Greenberg, R. S., Mettke-Hofmann, C. Ecological aspects of neophobia and neophilia in birds. Current Ornithology. 16, 119-169 (2001).
  41. Mettke-Hofmann, C., Winkler, H., Leisler, B. The Significance of Ecological Factors for Exploration and Neophobia in Parrots. Ethology. 108 (3), 249-272 (2002).
  42. O’Hara, M., et al. The temporal dependence of exploration on neotic style in birds. Scientific Reports. 7 (1), 4742 (2017).
  43. Chevalier-Skolnikoff, S., Liska, J. O. Tool use by wild and captive elephants. Animal Behaviour. 46 (2), 209-219 (1993).
  44. Benson-Amram, S., Weldele, M. L., Holekamp, K. E. A comparison of innovative problem-solving abilities between wild and captive spotted hyaenas, Crocuta crocuta. Animal Behaviour. 85 (2), 349-356 (2013).
  45. Gajdon, G. K., Fijn, N., Huber, L. Testing social learning in a wild mountain parrot, the kea (Nestor notabilis). Animal Learning and Behavior. 32 (1), 62-71 (2004).
  46. Shettleworth, S. J. . Cognition, Evolution, and Behavior. , (2009).

Tags

Innovation ArenaProblem-solvingComparative CognitionInnovative BehaviorGoffin’s CockatooCaptivity Effects

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Rössler, T., Mioduszewska, B., O’Hara, M., Huber, L., Prawiradilaga, D. M., Auersperg, A. M. I. The Innovation Arena: A Method for Comparing Innovative Problem-Solving Across Groups. J. Vis. Exp. (183), e63026, doi:10.3791/63026 (2022).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image