Visuelle Kategorisierung bei Tauben

Forschungsprojekt P 14175Visuelle Kategorisierung bei TaubenLudwig HUBER 24.01.2000 Nach mehr als drei Jahrzehnten intensiver Forschung auf dem Gebiet der visuellen Kategorisierung von Tauben konnte keines der relevanten Probleme vollständig gelöst werden. Es kann lediglich festgestellt werden, worin diese bestehen, nämlich wann und wie selektive Verstärkung die Merkmale herausbildet, die in eine polymorphe Regel Eingang finden und wie sie physikalisch repräsentiert werden können, des weiteren worin die physiologischen Strukturen bestehen und wie sie entstanden sein könnten. Dieses Projekt basiert auf Studien, die mit Unterstützung des FWF (Projekt 7653 und 10975) durchgeführt wurden. Mit sorgfältig entworfenen Figuren testeten wir die drei Hauptmodelle der Kategorisierung, das Exemplar-, das Merkmals- und das Prototypen-Modell. In einer neueren Serie von Experimenten, in denen synthetisch erzeugte Bilder menschlicher Gesichter verwendet wurden, stellten wir fest, dass Tauben fähig sind, die in der Oberflächendomäne enthaltenen Invarianten für die Klassifizierung von "Mann" und "Frau" zu verwenden. Nun wollen wir diesen Forschungsansatz fortsetzen, indem wir Experimente auf drei Ebenen konzipieren: (1) der perzeptuellen (2) der physiologischen und (3) der assoziativen. Die ersten beiden Experimente untersuchen Reizcharakteristika, die bislang selten in der Erforschung täubischer Kategorisierung bedacht wurden. Bewegung und Musterstatistiken. Ihre Qualifikation als Indikatoren natürlicher Klassen wurde erst kürzlich erkannt. Der physiologische Aspekt des Projekts ist der auffälligen funktionellen Asymmetrie im Taubenhirn gewidment. Schließlich adressiert ein Bündel von Experimenten die Rolle der Klassenstruktur auf die Strategienwahl der Taube. Wir vermuten, dass das Verhältnis zwischen Inter- und Intraklassenähnlichkeit die Wahl der Klassifikationsstrategie entscheidend beinflußt. Wir hoffen, dass wir mit diesem Projekt einen Beitrag zum Verständnis komplexer Wahrnehmung bei Tieren und zur Begründung einer Merkmalstheorie der Kategorisierung leisten können.

Schwerpunkt dieses Projekts war die experimentelle Erforschung der Kategorisierungs- und Konzeptbildungsfähigkeiten bei Tauben (Columba livia). Die Untersuchungen wurden auf zwei Ebenen durchgeführt. Experimente des sensorischiphysiologischen Ansatzes befassten sich m[t der Untersuchung welche Rolle Bewegung, die ja ein nicht unwesentlicher Aspekt natürlicher Objekte ist, bei der Kategorisierung spielt. Im speziellen ging es darum, herausfinden, ob Bewegung einen Einfluss auf die Wahrnehmung und Nutzung komplexer Formmerkmale bei natürlichen Objekten besitzt. Da frühere Experimente ergaben. dass Tauben bevorzugt Merkmale der Oberflächendomäne (Textur> eines Bildes für die Kategorisierung heranziehen und Formmerkmale nur eine untergeordnete Bedeutung haben, untersuchten wir nun den Einfluss von Bewegung auf die Nutzung der in menschlichen Gesichtern enthaltenen Forminformation, Hier lassen die Ergebnisse vermuten, dass Tauben im Gegensatz zu Menschen Schwierigkeiten haben, die durch Bewegung übermittelte zusätzliche drei- dimensionale Forminformation zu verarbeiten und zu nutzen. Zusätzlich überprüften wir die Ergebnisse mit 3D- Modellen der menschlichen Köpfe. Wir begannen außerdem die Wahrnehmung und Kategorisierung biologischer Bewegung mit Hilfe der von Johanason (1973) erfundenen bewegten Punktmuster zu untersuchen. In Kooperation mit der Ruhr-Universität Bochum untersuchten wir die asymmetrische Verarbeitung von sensorischer Information im Gehirn der Taube. Experimente des kognitiv/assoziativen Ansatzes befassten sich dagegen mit der Untersuchung, welche Mechanismen und Strategien Tauben bei der Kategorisierung komplexer natürlicher Objektklassen anwenden. Mit Hilfe von Schachbrettmustern testeten wir, welche Bedeutung die Variabilität der Muster innerhalb einer Klasse und zwischen den verschiedenen Klassen auf die Kategorisierungsfähigkeit der Taube hat. Eine Studie mit synthetisch hergestellten Bildern menschlicher Gesichter als Reizmuster zeigte, dass Tauben sowohl in der Lage sind individuelle, spezifische Reizinformationen aus den Stimuli zu extrahieren, als auch kategorierelevante Merkmale zu abstrahieren, In einer weiteren Versuchsreihe mussten die Tauben diese Gesichter entlang einer linearen Abfolge von ineinander gemorphten Gesichtern von weiblich über verschiedene Zwischenstufen zu männlich nach dem Geschlecht unterscheiden. Die Ergebnisse dieser, ebenso wie jene der vorigen Studie bestätigen, dass die bevorzugte Lösungsstrategie der Tauben in Kategorisierungsexperimenten mit natürlichen Stimulusklassen eindeutig das Merkmalslernen ist. Außerdem entwickelten und testeten wir eine neue Trainingsmethode (multiple-matohing Methode),-- bei der mit gleichzeitiger Präsentation mehrerer Stimuli mit Hilfe einer Touch- Screen-Apparatur gearbeitet wird. Nach Überwindung anfänglicher technischer Schwierigkeiten mit der Touch- Screen Technik zeigte sich, dass die multiple-matching Methode der herkömmlichen Prozedur. bei der ein Reiz nach dem anderen gezeigt wird, überlegen ist, sowohl die Lerngeschwindigkeit als auch die Lernleistung der Tiere betreffend.