The term “cognition” refers to the field of study of animal mental qualities and of the way they rely on such qualities to face daily tasks. One of the many ways animals interact with their environment is, for example, through predatory behaviour, which is influenced by many factors, such as preys’ characteristics and predators’ abilities. As for the former, mobility plays a very important role, as it determines the so-called “prey accessibility”: a moving animal is more visible to predators, giving them the chance to engage in their predatory activity from a farther distance, rather than with an immobile or inanimate prey. In the majority of the studies on this topic, a clear preference for moving prey has been identified. As for the latter factor (predators’ abilities) one specific ability that is often inquired into is quantity discrimination, i.e., the ability to discriminate the larger quantity between two sets of objects, differing in size or number. In our study, we hypothesized that the common wall lizard, Podarcis muralis, is capable of correctly discriminating between sets of discrete or continuous quantities, represented by prey stimuli, an aspect that has never been studied before in this species. We also argued that this ability may be influenced by motivation, and that such motivation may rely in the presence or absence of prey movement. We specifically predicted that lizards would show discriminatory abilities when exposed to live, moving prey stimuli, contrary to previous studies in a congeneric species, which had underlined shortcomings in such abilities, but had also used inanimate stimuli. We thus defined two separate experiments: a first one, to test whether lizards actually show a preference for moving rather than still prey, and a second one, to test lizards’ quantity discrimination with the type of stimulus that was shown to be preferred in the previous experiment. For prey movement, we used two different experimental approaches: (i) “wire method”, where we recorded the first choice of the test subjects between a single moving or still mealworm (Tenebrio molitor), hung separately on a wall; (ii) “box method”, where each subject could move to and interact with two small, closed boxes full of moving or still worms, kept at opposite sides of the arena, for 20 minutes. Our results showed that, overall, lizards preferentially choose the moving prey in comparison to the still one. This outcome was confirmed in both experiments. For quantity discrimination, we used a novel design: we recorded lizards’ behaviour when exposed to pairs of videos of mealworms, differing in size or number (using the 1:4, 2:4, 2:3 and 3:4 combinations in both cases), for 15 minutes. Our results showed that, despite using a moving stimulus, lizards did not show any significant preference for the larger number of preys in the trials for the discrete quantities, for any of the combinations, and significantly chose the larger prey only in the 1:4 and 2:4 combinations of the continuous quantities. We conclude that, although being a preferential prey quality, movement may not be the main cause of lizards’ limited responses in quantity discrimination tasks, but other factors come into play. A different approach using other types of stimuli (such as social ones) or experimental designs may help to better define whether this species’ lack of discrimination actually represents a true cognitive limit.
Il termine "cognizione" si riferisce al campo di studio delle qualità mentali degli animali e del modo in cui si affidano ad esse per affrontare le attività quotidiane. Uno dei tanti modi in cui gli animali interagiscono con l'ambiente è il comportamento predatorio, il quale è influenzato da molti fattori, come le caratteristiche delle prede e le abilità dei predatori. Per quanto riguarda le prime, la mobilità gioca un ruolo molto importante, in quanto determina la cosiddetta "accessibilità della preda": un animale in movimento è più visibile ai predatori, dando loro la possibilità di intraprendere la loro attività predatoria da una distanza maggiore, piuttosto che con una preda immobile o inanimata. Nella maggior parte degli studi sull'argomento, è stata individuata una chiara preferenza per le prede in movimento. Per quanto riguarda le seconde, un'abilità specifica spesso indagata è la discriminazione numerica, cioè la capacità di identificare la quantità maggiore tra due gruppi di oggetti, diversi per dimensioni o numero. Nel nostro studio abbiamo ipotizzato che la lucertola muraiola, Podarcis muralis, sia in grado di discriminare correttamente tra insiemi di quantità discrete o continue, rappresentate da stimoli sotto forma di prede, un aspetto mai studiato prima in questa specie. Abbiamo inoltre sostenuto che questa capacità potrebbe essere influenzata dalla motivazione, che potrebbe dipendere dalla presenza/assenza di movimento della preda. In particolare, abbiamo previsto che le lucertole avrebbero mostrato abilità discriminatorie quando esposte a stimoli sotto forma di prede in movimento, contrariamente a studi precedenti in una specie congenere, che avevano evidenziato carenze in tali abilità, ma avevano anche utilizzato stimoli inanimati. Abbiamo quindi definito due esperimenti separati: un primo, per verificare se le lucertole mostrassero effettivamente una preferenza per le prede in movimento piuttosto che per quelle ferme, e un secondo, per testare la discriminazione numerica delle lucertole con il tipo di stimolo che era preferito nell'esperimento precedente. Per il movimento delle prede abbiamo utilizzato due diversi approcci sperimentali: (i) il "metodo del filo", in cui abbiamo registrato la prima scelta dei soggetti tra una singola camola della farina (Tenebrio molitor) in movimento rispetto ad una ferma, appese separatamente a una parete; (ii) il "metodo della scatola", in cui ogni soggetto poteva spostarsi e interagire con due piccole scatole chiuse piene di camole in movimento o ferme, tenute ai lati opposti dell'arena, per 20 minuti. I nostri risultati hanno mostrato che, nel complesso, le lucertole scelgono in modo preferenziale la preda in movimento rispetto a quella ferma. Questo risultato è stato confermato in entrambi gli esperimenti. Per la discriminazione numerica abbiamo utilizzato un design nuovo: abbiamo registrato il comportamento delle lucertole esposte a coppie di video di camole, diverse per dimensione o numero (utilizzando le combinazioni 1:4, 2:4, 2:3 e 3:4 in entrambi i casi), per 15 minuti. I nostri risultati hanno mostrato che, nonostante l'utilizzo di uno stimolo in movimento, le lucertole non hanno mostrato alcuna preferenza significativa per il numero maggiore di prede nei trial relativi alle quantità discrete, per nessuna delle combinazioni, e hanno scelto significativamente la preda più grande solo nelle combinazioni 1:4 e 2:4 delle quantità continue. Concludiamo che, pur essendo una caratteristica della preda preferenziale, il movimento potrebbe non essere la causa principale delle risposte limitate delle lucertole nei test di discriminazione numerica, ma potrebbero essere coinvolti altri fattori. Un approccio diverso, che utilizzi altri tipi di stimoli (come quelli sociali) o design sperimentali, potrebbe aiutare a definire meglio se la mancanza di discriminazione in questa specie rappresenti effettivamente un vero limite cognitivo.
Abilità cognitive in un rettile: preferenza per il movimento della preda e discriminazione numerica in Podarcis muralis
GUADIN, BIANCA
2021/2022
Abstract
The term “cognition” refers to the field of study of animal mental qualities and of the way they rely on such qualities to face daily tasks. One of the many ways animals interact with their environment is, for example, through predatory behaviour, which is influenced by many factors, such as preys’ characteristics and predators’ abilities. As for the former, mobility plays a very important role, as it determines the so-called “prey accessibility”: a moving animal is more visible to predators, giving them the chance to engage in their predatory activity from a farther distance, rather than with an immobile or inanimate prey. In the majority of the studies on this topic, a clear preference for moving prey has been identified. As for the latter factor (predators’ abilities) one specific ability that is often inquired into is quantity discrimination, i.e., the ability to discriminate the larger quantity between two sets of objects, differing in size or number. In our study, we hypothesized that the common wall lizard, Podarcis muralis, is capable of correctly discriminating between sets of discrete or continuous quantities, represented by prey stimuli, an aspect that has never been studied before in this species. We also argued that this ability may be influenced by motivation, and that such motivation may rely in the presence or absence of prey movement. We specifically predicted that lizards would show discriminatory abilities when exposed to live, moving prey stimuli, contrary to previous studies in a congeneric species, which had underlined shortcomings in such abilities, but had also used inanimate stimuli. We thus defined two separate experiments: a first one, to test whether lizards actually show a preference for moving rather than still prey, and a second one, to test lizards’ quantity discrimination with the type of stimulus that was shown to be preferred in the previous experiment. For prey movement, we used two different experimental approaches: (i) “wire method”, where we recorded the first choice of the test subjects between a single moving or still mealworm (Tenebrio molitor), hung separately on a wall; (ii) “box method”, where each subject could move to and interact with two small, closed boxes full of moving or still worms, kept at opposite sides of the arena, for 20 minutes. Our results showed that, overall, lizards preferentially choose the moving prey in comparison to the still one. This outcome was confirmed in both experiments. For quantity discrimination, we used a novel design: we recorded lizards’ behaviour when exposed to pairs of videos of mealworms, differing in size or number (using the 1:4, 2:4, 2:3 and 3:4 combinations in both cases), for 15 minutes. Our results showed that, despite using a moving stimulus, lizards did not show any significant preference for the larger number of preys in the trials for the discrete quantities, for any of the combinations, and significantly chose the larger prey only in the 1:4 and 2:4 combinations of the continuous quantities. We conclude that, although being a preferential prey quality, movement may not be the main cause of lizards’ limited responses in quantity discrimination tasks, but other factors come into play. A different approach using other types of stimuli (such as social ones) or experimental designs may help to better define whether this species’ lack of discrimination actually represents a true cognitive limit.È consentito all'utente scaricare e condividere i documenti disponibili a testo pieno in UNITESI UNIPV nel rispetto della licenza Creative Commons del tipo CC BY NC ND.
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https://hdl.handle.net/20.500.14239/15794