Duvor som modell av människan

2010-07-17
Duvor
Domän Eukaryoter Eukaryota
Rike Djur
Animalia
Stam Ryggsträngsdjur
Chordata
Understam Ryggradsdjur
Vertebrata
Klass Fåglar
Aves
Ordning Duvfåglar
Columbiformes
Familj Duvor
Columbidae
Flera fåglar som duvor och zebrafinkar är viktiga modeller av människans kognition och språk. Detta är vår uppslagssida för grundläggande fakta rörande just duvor (Columba livia domestica) avseende forskning och varifrån studier som rör dessa och diskuteras i forskningsnyheter kommer länkas eller tillföras uppslagssidan.

Duvor finns över nästan hela världen och undantagen är Antarktis, Arktis och de torrare delarna av Sahara. Antalet arter de förekommer är otaliga och den största kända är kronduvorna där tre arter finns på Nya Guinea som väger mellan 2 -4 kg.

Foto: Bjørn Christian Tørrissen (Om licens se [1]).

Den lång traditionen att använda dem som brevduvor har gjort att de också sedan länge är en vanlig modell för att lära sig mer om hur fåglars, människors och djur hjärna och kognition fungerar. Duvorna liksom många fåglar har också de senaste åren allt mer omvärderats där de nu betraktas som betydligt mer intelligenta än tidigare.

Statsduvan (Columba livia domestica) släktar från brevduvor som återvänt i det vilda. Brevduvorna avlades ursprungligen från klippduva (Columba livia) och en orsak till att statsduvorna gärna kommer nära inpå oss har helt säkert att göra med att det är ett drag hos dem som uppmuntrats i avel.
Foto: Bilden är försedd med copyright Alan D. Wilson (www.naturespicsonline.com)

I forskning är det Columba livia domestica (statsduvor) som används om inte annat angivits.

"Metacognition refers to one’s knowledge concerning one’s own cognitive processes or anything related to them, e.g., the learning-relevant properties of information or data. For example, I am engaging in metacognition if I notice that I am having more trouble learning A than B; if it strikes me that I should double check C before accepting it as fact."
J. H. Flavell - 1976

Metakognition i duvor

Metakognition är ett begrepp som innebär förmåga att reflektera över sig. Utan att vi egentligen haft någon direkt förståelse av vad begreppet direkt innebär har man antagit att endast vi har denna förmåga och att det är detta som gör oss unika.

De studier som skett där man försökt avgöra om metakognition finns hos andra djur har dock av och till indikerat att motsvarande förmåga finns också hos dessa. Det har gällt bl.a. delfiner.

Duvor har inte uppvisat metakognition i vissa studier men det behöver inte säga särskilt mycket eftersom det begränsade totala kontext deras hjärna har gör det svårt att avgöra hur man kan testa situationer där de ev. skulle reflektera över eget beteende.

I en studie publicerad 2008 Animal Cognition (se [7]) testade man metakognition utifrån förmågan att känna igen sig själv. Där kom man fram till slutsatsen att deras metakognition motsvarar en människa på tre år.

Återigen gäller att metakognition fortfarande är ett filosofiskt begrepp vars mekanism i hjärnan inte är förstod och även om egentligen alla studier som görs i just detta område är intressanta och ofta mer än många andra är det svårt att dra några slutsatser om vad de egentligen betyder just rörande metakognition.

För en diskussion om metakognition hos University at Buffalo rörande flera djur bl.a. delfiner, vissa apor och duvor se [2]. I [3] pekar University of Georgia på att råttor kan ha metakognition.

Att prata med duvor

I den längre artikelserie rörande språk och kreativitet där vi också kommer beskriva en praktisk modell för information kommer vi diskutera fåglarnas och människornas språkförmåga mycket mer.

En viktig orsak är att sångfåglarna är en av de bästa modeller för människans språk som finns. De har stora likheter rörande vad som är mest unik för människans språk samtidigt som de är tillräckligt enkla för att studera.

I väntan på det kan man dock visa att det är väldigt enkelt att kommunicera en reaktion hos duvorna med som ett försök vi gjorde idag med en afrikansk talande trumma. Den afrikanska talande trumma reglerar ljudet den gör betydligt mer sofistikerat än en vanlig trumma och har bl.a. strängar runt sig som också påverkar ljudet via hur hårt man trycker armen mot dem.

Dessa trummar användes i de västra delarna av Afrikas mitt för att kommunicera budskap över stora avstånd. Detta skedde genom att de efterliknande mänskligt tal och därför kallas de talande trummor.

Att en avancerad trumma konstruerad för detta kan prestera bra för detta är inte förvånande därför att den både har stora likheter med vårt struphuvud liksom membranet i örat och hur ljudet vibrerar för att förstärka och ge djup till membranets svängningar.

Att få trumman att tala som en människa är dock väldigt svårt men med lite tur kan man även som otränad lyckas med duvornas kuttrande (det är ungefär det enklaste man kan tänka sig).

Snabbar man därefter upp trummans kuttrande får det till resultat att en stor flock duvor kan flyga förbi din balkong för att ta sig en titt på vad du egentligen är för någonting för att sedan flyga tillbaka där de satt för att fortsätta slöa.

Intressant är att man inte alls behöver trumma särskilt högt utan själva ljudvolymen behöver inte vara högre än vanliga duvor för att duvor cirka 200 meter bort ska bli nyfikna.

Afrikansk talande trumma. Inköpt till Nyfiken vital för att vara till hjälp med den större artikelserien om människans språk och kreativitet. idag användes den för att prata med duvorna även om vi är osäkra på exakt vad vi sa.
Foto: Nyfiken vital

Duvor kanske är mer intelligenta än man trott

I en studie 2009 visade University of Iowa att duvor har flera intellektuella egenskaper man endast trott att människor har. Däribland såg man att både duvor babianer kan förstå relationer mellan relationer.

Försöken skedde genom att duvor och babianer fick välja vilka bilder i en serie som involverade samma relation som de redan tränats på.

Duvor finns i alla möjliga färger och ofta är de precis som de vanliga statsduvorna "glänsande" i färgerna. I bilden ser vi en Treron sieboldii som finns i Japan, Kina, Sydkorea, Ryssland, Laos, Taiwan, Tailand och Vietnam.
Foto: Bilden är försedd med copyright Charles Lam

När man reflekterar över det resultaten är frågan man först behöver ställa sig om förmågan att se denna typ av relationer indikerar intelligens. Det behöver det inte nödvändigtvis göra därför att träningen inkluderar visuellt träningsdata där vi vet att djur betydligt enklare än duvor har god förmåga att göra motsvarande mönsterigenkänning.

Att träna ett system att se relationer är heller inte särskilt teoretiskt avancerat (däremot kan det vara beräkningskrävande men knappast jämfört med duvornas givna förmåga att flyga och fånga smådjur i luften) oavsett om vi utgår från syntaktisk mönsterigenkänning, statistisk mönsterigenkänning eller neuronnät.

För att betrakta om relationer är svårt för ett biologiskt neuronnät behöver vi först definiera vad en relation är.

Om A och B är två mängder är en relation från A till B en delmängd av A X B.

Vi kan här meningsfullt rörande visuell perception låta A X B vara den kartesiska produkten mellan mängden A och mängden B där relationen R uppfyller:

    R ⊂ A X B

I detta fall har vi en binär relation som endast involverar två mängder vilket inte direkt motsvarar hela testet för duvorna där dessa går från en relation för att inse en relation som följer på denna.

Emellertid är sådana mer "komplexa" relationer vanliga när vi betraktar mönsterigenkänning i vårt dagliga liv. En fluga är i luften, i delmängden mitt territorium, i delmängden vad jag hinner nå innan den flugit iväg o.s.v.

Ett stort antal situationer inkluderar just att se att saker är en delmängd av något annat och ganska flexibelt. Det är heller inte särskilt avancerat i praktisk mönsterigenkänning även om det i vissa fall kan vara svårt att avgöra hur beräkningskrävande vissa saker är t.ex. att se likheter mellan relationer (vilket är aktuellt här) men det är troligen inte särskilt krävande för en duva jämfört med att fånga en fluga i luften.

I Musik skapar energi med förstärkta känslor diskuterade vi hur aktivitet konvergerar mot en neuron i samband med igenkänning. Förmågan att uppfatta relationer bör säkert på något kanske ännu inte exakt dokumenterat sätt komma naturligt av hur enskilda lösningar konvergerar även om relationerna är sådana att de konvergerar mot olika typer av neuroner åtminstone för fallet när det rör perceptuella relationer. Det är ju t.ex. välkänt att människor kan se relationer i allt möjligt - sanna eller falska - endast utifrån att de inträffar vid samma tidpunkt (jämför med horoskop m.m.). Vi kan se det som att släpper man ner två stenar i en vattenpöl ger det ifrån sig vågar som förstärker varandra i vissa riktningar (motsvarande de lösningar symboler konvergerar mot) och släcker ner i andra (motsvarande skapande relationen).

I någon mening kan vi rent av se tid i det här sammanhanget som ingenting annat än att olika saker verkar på det biologiska neuronnätet samtidigt eller att samma sak verkat fasförskjutet i tiden (jämför med studien publicerad i Nature Neuroscience som diskuterades i Vad tid är för oss och hur hjärnan uppfattar den under rubriken Att träna oss till att uppfatta tid) på ett sätt som är tillräckligt förstärkande.

Duvor är demokratiska och röstar

I en studie publicerad 2006 i Current Biology gjord vid University of Oxford visade man att duvor på ett konstruktivt sätt kan komma överrens om hur man ska navigera till en plats. Detta utifrån vem av duvorna som känner den bästa vägen.

I studien såg man att ledarskap utvecklades när mer osäkerhet fanns om rätt väg eller där flera alternativ kunde uppfattas mer likvärdiga. 2010 följde de upp studien med en ny publicerad i Nature (se [6]) där man visade att duvorna i dessa fall röstar om vem som ska leda flocken.

Om alla duvor är lika demokratiska vet vi inte och den Columbina passerina vi ser i bilden kan mycket väl ha en mycket strikt hierarki. För varje studie som refererats om inte annat specifikt angivits är det Columba livia domestica som används.

När duvor väntar på en belöning

I en studie publicerad i Current Biology från 2005 (se [8]) fick duvor välja mellan en liten och stor belöning. Först tog det lika lång tid innan duvorna fick respektive belöning oavsett vilken de valde.

När de vant sig vid det införde man en fördröjning för den större belöningen. Duvorna fortsatte att göra samma sak som innan detta och valde den större belöning.

Duvorna förändrade sig beteende när tiden de fick vänta översteg en viss nivå varefter de istället började välja den omedelbara men mindre belöningen som de istället fick snabbare.

Aktivering i duvornas främre del av hjärnan (motsvarande prefrontal cortex hos människa) ökade på ett sätt som i förväntan uttryckte storleken på den kommande belöningen. Aktiveringen var större när de förväntade sig en stor belöning och mindre annars om ingen skillnad i tid fanns. Denna aktivering är därför en funktion både av storleken på belöningen och hur lång tid man behöver vänta på den.

Läs mer: