Ciekawostki · HomoFelidae · Kocie życie

Kompetencje numeryczne u kotów

Agata Burkat, HomoFelidae, listopad 2012

Kompetencje numeryczne kotów

Kompetencje numeryczne przypadają w udziale różnym gatunkom zwierząt badanym pod tym kątem na przestrzeni ostatnich kilkudziesięciu lat (Hauser, Carey i Hauser, 2000; Lyon, 2003; Wilson, Hauser i Wrangham, 2001), jednak koty wciąż pozostają stosunkowo dziewiczym terenem w tej materii. Jedyne dostępne w literaturze badania dotyczące kompetencji numerycznych u kota domowego to badania Pisy i Agrillo (2009) – poniżej spróbuję streścić ich publikację.
Gelman i Gallistel (1978) definiując liczenie kładą nacisk na konieczność obecności pięciu jego składników: korespondencji typu jeden-do-jeden (liczona jednostka musi odpowiadać jednemu numerowi), stałego porządku (numery muszą być uporządkowane w sekwencję, która zawsze jest jednakowa), mocy zbioru – liczebności (ostatni numer w sekwencji reprezentuje również sumę zbioru), abstrakcji (liczenie może dotyczyć jakichkolwiek obiektów, prawdziwych lub wyobrażonych), nieistotności kolejności (sposób, w jaki numery korespondują z liczonymi jednostkami nie ma wpływu na proces liczenia).

Najprostsza forma kompetencji numerycznej może wyrażać się w zdolności do odróżniania od siebie dwóch różnych liczebności i nazywana jest „oceną relatywnej liczby” (‘judgement of relative numerosity’) (Anderson, Stoinski, Bloomsmith, Marr, Smith i Maple, 2005) lub „rozróżnianiem ilości” (‘quantity discrimination’, Agrillo, Dadda i Bisazza, 2007; Stevens, Wood i Hauser, 2007).
Umiejętność rozróżniania ilości mogła wyewoluować w celu poprawy zdolności do przetrwania organizmów w różnych kontekstach ekologicznych, takich jak poszukiwanie pożywienia, konflikty grupowe, opieka rodzicielska czy unikanie drapieżników (Lyon 2003; McComb, Packer i Pusey, 1994; Wilson, Hauser i Wrangham, 2001). Możliwe, że w naturze ogólna informacja o ilości jest istotniejsza niż faktyczna liczba obiektów, zwłaszcza gdy chodzi o poszukiwanie jedzenia przez zwierzęta (Stephens i Krebs, 1986). Zazwyczaj liczba zebranych obiektów decyduje o ich ilości, jednak jeśli np. owoce znacznie różnią się rozmiarami, to ich liczba nie będzie stanowiła o ilości zebranego jedzenia (czasem lepiej jest zebrać 3 wielkie owoce niż 4 małe). Zwierzęta mogą zatem preferować nienumeryczne określanie ilości, np. posługując się powierzchnią lub masą rozpatrywanych obiektów w celu określenia ogólnej ilości zebranego pożywienia. Zostało udowodnione, że określając ilość jedzenia za pomocą zmysłu wzroku zwierzęta posługują się właśnie takimi wskaźnikami (Agrillo, Dadda, Serena i Bisazza, 2008; Davis i Perusse, 1988; Feigenson, Carey, i Spelke, 2002).

Aby sprawdzić, czy kot domowy jest w stanie rozróżniać dwie różne liczby przedmiotów, badacze przeprowadzili na 4 kotach następujący eksperyment. Dwie miski zostały położone na podłodze w odległości 40cm od siebie, oddzielała je również nieprzezroczysta bariera o wymiarach 50x9x50cm. Kota wypuszczano w odległości 145cm od ściany, pod którą znajdowały się miski. Nad każdą z nich, na wysokości 10cm powieszono kartkę rozmiaru A4 z bodźcami – dwiema lub trzema czarnymi kropkami. W fazie treningowej eksperymentu kropki miały zawsze taką samą średnicę równą 3.07cm. W treningu wykorzystano 30 różnych bodźców – pozycje kropek względem siebie były zmieniane, aby uniemożliwić kotom uczenie się ogólnej konfiguracji elementów zamiast ich ilości/liczby. W fazie testowej elementy w parach różniły się liczbą a ich wielkość dopasowywano tak, aby zajmowały mniej więcej tę samą powierzchnię (podwójne kropki powiększano a potrójne pomniejszano).

W fazie testowej wykorzystano 30 par bodźców o różnej konfiguracji i rozmiarach kropek. Badane koty szybko nauczyły się kojarzyć jedzenie z poszczególnymi bodźcami i wybierały te miski, które leżały pod wzmacnianym bodźcem warunkowym. Badacze zaobserwowali zdolność kotów do rozróżniania dwóch różnych ilości obiektów. Ponadto liczba poprawnych reakcji w pierwszej połowie treningu była istotnie niższa od ich liczby w drugiej połowie, co wskazuje na proces uczenia się tej reakcji. Można więc stwierdzić, że reakcja ta nie pojawiała się u kotów spontanicznie, jak to miało miejsce w badaniach innych gatunków (Hauser et al., 2000; Uller, Jaeger, Guidry i Martin, 2003).

Badacze zastrzegają jednak, że wyniki uzyskane w fazie treningowej badania sugerują, iż koty być może nie kierują się informacją czysto numeryczną, lecz analizują powierzchnię pokrytą przez bodźce, co również miało miejsce w badaniach nad małpami człekokształtnymi (Tomonaga, 2008). Nie wzięli oni jednak pod uwagę trzeciej możliwości a mianowicie subityzowania, ale o tym później.

Podsumowując swoje badania, Pisa i Agrillo podkreślają, że nie da się wykluczyć ewentualności, iż koty kierują się nienumerycznymi właściwościami bodźców w określaniu ich ilości. Co więcej, ich badania sugerują, że właściwości nienumeryczne są spontanicznie preferowane przez koty. Pozostaje to w zgodzie z wcześniejszymi badaniami nad innymi kręgowcami: ludzkimi dziećmi (Feigenson et al., 2002), małpami człekokształtnymi (Beran, Evans i Harris, 2008), małpami (Stevens et al. 2007) oraz rybami (Agrillo et al. 2008).

McComb, Packer i Pusey (1994) przeprowadzili eksperymenty na lwicach w Parku Narodowym Serengeti w Tanzanii w celu określenia ich umiejętności rozróżniania liczby osobników wrogiej grupy samic. Badania te są o tyle interesujące, że ocena liczby osobników wrogiej grupy odbywała się w nich na podstawie bodźców słuchowych a nie wzrokowych. Badane lwice słuchały nagrań jednej lub trzech ryczących lwic i na podstawie ich reakcji określano ich zdolność do rozróżniania pomiędzy tymi dwiema sytuacjami. Gdy lwice słyszały jednego osobnika, były bardziej skłonne do reakcji obronnych niż gdy dźwięk sygnalizował nadejście trzech lwic, w takiej sytuacji reakcja obronna badanych osobników była zahamowana i bardziej ostrożna. Ponadto badane zwierzęta bardziej skłonne były do reakcji obronnej, gdy ich własna grupa liczyła więcej członków oraz gdy w grupie znajdowały się młode, które wymagały opieki.

Ponieważ ryczenie u lwic odbywa się jednocześnie (formują one „chór”), ryczenie jednej lwicy łatwo odróżnić od ryczenia dwóch lub trzech lwic. Im jednak więcej osobników włącza się w wokalizację, tym trudniej określić ich liczbę. Co interesujące, badane lwice w sytuacji zagrożenia wzywały inne osobniki w tym momencie nieobecne na zagrożonym terenie. Robiły to właśnie za pomocą ryczenia. Ogólnie rzecz biorąc sądzi się, że ryczenie u lwic stanowi sygnał przywołania innych osobników do grupy.
Badania McComb i innych dowodzą, że lwice są w stanie rozróżnić liczebności innych grup zwierząt na podstawie bodźców słuchowych. Z pewnością są one zdolne do odróżnienia wokalizacji jednego osobnika od wokalizacji kilku osobników. Na ile jednak są one w stanie określić dokładną liczbę osobników, tego nie wiadomo. Być może jest to umiejętność niekonieczna w świecie lwa – jeśli przeciwnikiem jest pojedynczy osobnik to nie ma się czego obawiać, natomiast jeśli jest ich chociaż trochę więcej, należy podnieść alarm. Dokładne określanie liczebności może nie być konieczne w celu skutecznej obrony czy ataku.
Należy zwrócić uwagę na to, iż McComb tłumacząc wyniki swoich badań nie wzięła pod uwagę możliwości, że lwice w ocenie liczebności grupy przeciwniczek bazowały po prostu na głośności słyszanych wokalizacji. Wszak krzyk dwóch osób donośniejszy jest niż krzyk jednej osoby. Być może lwice dzięki przeszłym doświadczeniom nauczone były, że głośniejsze ryczenie oznacza większą liczbę przeciwników i trudniejszą walkę i stąd zaobserwowana przez badaczy reakcja. Jest to jednak tylko przypuszczenie.

Należy postawić pytanie czy powyższe badanie można odnieść do kota domowego. Moim zdaniem nie, ponieważ kot domowy, w przeciwieństwie do lwa, nie tworzy samczych koalicji ani grup samic. Owszem, kotki dzielą się opieką nad młodymi, występuje u nich allogrooming i allorubbing (wzajemna pielęgnacja i ocieranie się o siebie), jednak związki międzyosobnicze pomiędzy kotami żyjącymi w środowisku naturalnym (a nie w warunkach sztucznych, gdzie naturalne zachowanie zawsze ulega deformacji) są nieporównywalnie luźniejsze od tych, jakie zachodzą pomiędzy lwami obojga płci. Dlatego też zdolność do oceny liczebności grupy kotów nie wydaje się umiejętnością konieczną do przetrwania. Można by przeprowadzić nieco zmodyfikowaną wersję badania McComb używając zamiast wokalizacji innych osobników tego samego gatunku wokalizacji potencjalnej ofiary kota, np. pisków myszy (jednej i kilku) i na podstawie reakcji kota stwierdzić, czy potrafi on ocenić wielkość grupy potencjalnych ofiar. Ponownie jednak należy podkreślić, że czynniki, na podstawie których kot dokonałby oceny byłby bardzo trudne do określenia. Poza tym samo badanie byłoby niezwykle karkołomne do zaplanowania z wielu względów, na których omówienie nie ma w tym momencie miejsca.

W żadnych badaniach dotyczących kompetencji numerycznych u kota nie pojawia się pojęcie subityzowania, co uważam za niezwykle rażące uchybienie. Subityzowanie to proces szybkiego, pewnego i dokładnego określania liczby oglądanych elementów. Dotyczy on małych liczebności (100% skuteczność występuje przy maksymalnie 4 elementach). Został on ukuty w 1949 r przez Kaufmana, Lorda, Rees i Volkmanna i przeciwstawiony liczeniu, które dotyczy większej liczby elementów oraz szacowaniu, które występuje, gdy brak czasu na dokładne liczenie. Subityzowanie charakteryzuje zarówno człowieka jak i zwierzęta. Człowiek jest w stanie na pierwszy rzut oka określić liczbę elementów zbioru liczącego maksymalnie 4 elementy. Powyżej tej liczby subityzowanie stopniowo traci na trafności a następnie do głosu dochodzi liczenie. Co ciekawe, w klasycznym eksperymencie Koehlera (1956) kruki (Corvus corax) były w stanie z powodzeniem rozróżniać jaja oznaczone kropkami w liczbie aż od 1-7, mimo że układ oraz wielkość kropek podlegały dużym modyfikacjom. O ile nie liczyły aktywnie liczby kropek, ich subityzowanie było bardzo dobrze rozwinięte.

Zachodzi więc pytanie, czy, jeśli kot dokonuje operacji matematycznych w ocenie ilości, to czy jest to liczenie czy subityzowanie. Zakładając, że w badaniach Pisy i Agrillo koty nie określały ilości oglądanych elementów na podstawie powierzchni, jaką zajmowały (a badacze przecież wzięli pod uwagę takie ryzyko i zminimalizowali je), można zaryzykować stwierdzenie, że to, co zaobserwowano to subityzowanie. Liczenie jest aktywnym procesem poznawczym angażującym prawdopodobnie nieco inne regiony mózgu niż liczenie (w świetle badań oba procesy mają zarówno wspólne jak i oddzielne komponenty neurofizjologiczne, Piazza, Mechelli, Butterworth i Price, 2002) i dopóki nie zwiększymy liczby elementów w zbiorze lub nie skomplikujemy działań arytmetycznych (tutaj wciąż mamy do czynienia tylko z dodawaniem), nie będziemy w stanie określić, z jaką operacją poznawczą mamy do czynienia. Alternatywą jest badanie zakładające funkcjonalny MRI mózgów badanych kotów, jednak w tym momencie badanie musiałoby mieć zupełnie inną formułę od tej zaproponowanej przez Pisę i Agrillo.


Artykuł pochodzi z bogatego archiwum psycholog zwierzęcej Agaty Burkat (HomoFelidae.pl), której naukowe prace na temat kotów znajdziecie wyłącznie na stronach CatExperts.pl. Więcej artykułów z tego cyklu?


Literatura cytowana:

Agrillo, C., Dadda, M. i Bisazza, A. (2007). Quantity discrimination in female mosquitofish. Animal Cognition, 10, 63–70.
Agrillo, C., Dadda, M., Serena, G. i Bisazza, A. (2008). Do fish count? Spontaneous discrimination of quantity in female mosquitofish. Animal Cognition, 11, 495–503.
Anderson, U. S., Stoinski, T. S., Bloomsmith, M. A., Marr, M. J., Smith, A. D. i Maple, T. L. (2005). Relative numerousness judgment and summation in young and old western lowland gorillas. Journal of Comparative Psychology, 119, 285–295.
Beran, M. J., Evans, T. A. i Harris, E. H. (2008). Perception of food amounts by chimpanzees based on the number, size, contour length and visibility of items. Animal Behaviour, 75, 1793–1802.
Davis, H. i Perusse, R. (1988). Numerical competence in animals: definitional issues, current evidence and a new research agenda. Behavioral and Brain Sciences, 11, 561–579.
Feigenson, L., Carey, S. i Spelke, E. S. (2002). Infants’ discrimination of number vs. continuous extent. Cognitive Psychology, 44, 33–66.
Gelman, R. i Gallistel, C. R. (1978). The child’s understanding of numbers. Harvard University Press, Cambridge.
Hauser, M. D., Carey, S. i Hauser, L. B. (2000). Spontaneous number representation in semi-free-ranging rhesus monkeys. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 267, 829–833.
Kaufman, E. L., Lord, M. W., Reese, T. W. i Volkmann, J. (1949). The discrimination of visual number. American Journal of Psychology, 6, 498-525.
Koehler, O. (1956). The ability of birds to „count”. W: J. R. Newman (red.) The World of Mathematics, New York: Simon and Schuster, s. 489-496.
Lyon, B. E. (2003). Egg recognition and counting reduce costs of avian conspecific brood parasitism. Nature, 422, 495–499.
McComb, K., Packer, C. i Pusey, A. (1994). Roaring and numerical assessment in the contests between groups of female lions, Panther leo. Animal Behaviour, 47, 379–387.
Piazza, M., Mechelli, A., Butterworth, B. i Price, C. J. (2002). Are subitizing and counting implemented as separate or functionally overlapping processes?. NeuroImage, 15, 435–446.
Pisa, P. E. i Agrillo, C. (2009). Quantity discrimination in felines: a preliminary investigation of the domestic cat (Felis silvestris catus). Journal of Ethology, 27, 289-293.
Stephens, D.W. i Krebs, J. R. (1986). Foraging theory. Princeton University Press, Princeton.
Stevens, J. R., Wood, J. N. i Hauser, M. D. (2007). When quantity trumps number: discrimination experiments in cotton-top tamarins (Saguinus oedipus) and common marmosets (Callithrix jacchus). Animal Cognition, 10, 429–437.
Tomonaga, M. (2008). Relative numerosity discrimination by chim-panzees (Pan troglodytes): evidence for approximate numerical representations. Animal Cognition, 11, 43–57.
Uller, C., Jaeger, R., Guidry, G. i Martin, C. (2003). Salamanders (Plethodon cinereus) go for more: rudiments of number in a species of basal vertebrate. Animal Cognition, 6, 105–112.
Wilson, M. L., Hauser, M. D. i Wrangham, R. W. (2001). Does participation in intergroup conflict depend on numerical assessment, range location, or rank for wild chimpanzees? Animal Behaviour, 61,1203–1216.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *