Bei ihrer Suche nach virtuellen Früchten nutzten Schimpansen Landschaftsmerkmale als Orientierungshilfe
Mithilfe von Touchscreens durchquerten sechs Schimpansen des Leipziger Zoos eine virtuelle Landschaft, um einen fernen Baum zu erreichen, unter dem sie mehrere Früchte fanden. Sie kamen sogar von verschiedenen Startpositionen dorthin. Unter der Leitung von Forschenden der Universität St. Andrews in Großbritannien und der University of Michigan-Dearborn in den USA zeigt die aktuelle Studie erstmals empirisch, wie Schimpansen in einer der Natur nachempfundenen virtuellen Umgebung navigieren können. Die Ähnlichkeiten mit der realen Fortbewegung in der Landschaft sind offensichtlich.
Schimpansenweibchen im Leipziger Zoo.
© MPI für evolutionäre Anthropologie
Schimpansenweibchen im Leipziger Zoo.
© MPI für evolutionäre Anthropologie
„Das Studium der Navigation von Schimpansen in freier Wildbahn ist eine große Herausforderung, weil wir nicht genau wissen, welche Merkmale der Landschaft Tiere nutzen, um ihr Ziel zu erreichen“, sagt Francine Dolins, Projektleiterin und Professorin an der University of Michigan-Dearborn. „Virtuelle Realität gibt uns eine bessere Kontrolle darüber, welche potenziellen Meilensteine Schimpansen zur Verfügung stehen und wo sie sich in Bezug auf virtuelle Nahrungsquellen wie einen Obstbaum befinden.“
An der Studie nahmen drei Männchen und drei erwachsene Schimpansen teil, die im Zoo Leipzig leben. Alle sechs Schimpansen hatten bereits Erfahrung mit Touchscreens, fünf von ihnen hatten etwas Erfahrung mit 3D-Videospielen. Die Studie wurde in den Familieneinrichtungen des Wolfgang-Köhler-Primatenforschungszentrums (WKPRC) im Zoo Leipzig durchgeführt, wo sie auch regelmäßig Zugang zu Touchscreen-Aufgaben haben.
Lernen Sie in virtuellen Umgebungen zu navigieren
Für das Studio wurde eine neue benutzerdefinierte Virtual-Reality-Anwendung, APExplorer 3D, entwickelt. Die App ermöglicht es Primaten, in einer First-Person-Ansicht einer virtuellen Cartoon-Landschaft zu navigieren, die 3D-Objekte enthält, mit denen Tiere interagieren. „Bei der Entwicklung der App war es uns besonders wichtig, eine komplexe, farbenfrohe und interessante 3D-Landschaft für Schimpansen zu schaffen, die sie intuitiv durch Berühren des Bildschirms erkunden können“, sagt der leitende Softwareentwickler Kenneth Schweller von der Ape Initiative in Des Moines. Iowa, USA.
Mithilfe eines Touchscreen-Monitors navigierten Schimpansen ihr virtuelles „Ich“ durch eine offene Landschaft über grasbewachsene Hügel, Bäume, Felsen und andere Hindernisse. Im Laufe eines Monats erhielten die Schimpansen immer schwierigere Navigationsaufgaben. In der virtuellen Umgebung zeigten sie kognitive Prozesse und Verhaltensmuster, die Schimpansen auch in der realen Umgebung verwenden, wie z. B. Recherche und Anleitung zu bestimmten Landschaftsmerkmalen und Optimierung der Routeneffizienz.
Schimpansen erledigten Navigationsaufgaben mit beeindruckender Geschwindigkeit
Schimpansen lernten schnell, sich in virtuellen Landschaften zurechtzufinden.
© MPI für evolutionäre Anthropologie
Schimpansen lernten schnell, sich in virtuellen Landschaften zurechtzufinden.
© MPI für evolutionäre Anthropologie
Matthias Allritz, Postdoktorand an der Universität St. Andrews und dem Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig erklärt: „Fast alle Tiere streifen umher, um Nahrung, Unterschlupf und einen Partner zu finden. Aufgrund der Platzbeschränkungen in Zoos ist es natürlich schwierig, die Navigationsfähigkeit nichtmenschlicher Primaten experimentell zu untersuchen. Mit Hilfe der virtuellen Realität können Tiere nun interaktiv weitläufige und kontrollierbare Landschaften erkunden, darunter auch neue und unbekannte Landschaften.“
„Was uns neben der klaren Zielorientierung beim räumlichen Lernen am meisten aufgefallen ist, war die Geschwindigkeit, mit der Schimpansen es schafften, ihr virtuelles Alter Ego zu steuern und Navigationsaufgaben zu lösen. Das erforderte weniger Training als ich anfangs dachte und lernte viel schneller als andere Touchscreens Aufgaben für Tiere“, ergänzt Allritz.
Die Navigation in virtuellen Umgebungen ähnelt dem Surfen in der realen Welt
Josep Call, ein weiterer Projektleiter und Professor an der University of St. Andrews, sagt: „Unsere Studie zeigt, dass nicht-invasive Studien in offenen virtuellen Landschaften ein großes Potenzial für die Erforschung des räumlichen Denkens von Primaten haben. Die Schimpansen, die an unserer Studie teilnahmen, lernten schnell die grundlegenden Mechanismen des Spiels und zeigten bald Lern- und Entscheidungsmuster, die der Navigation im wirklichen Leben ähneln. Sie lernten, bestimmte Objekte als Orientierungspunkte zu erkennen, sich an ihnen zu orientieren und sie zu suchen, wenn sie sie nicht sahen. Und sie passten sich flexibel an Situationen an, in denen die (virtuelle) Nahrungsverfügbarkeit weniger vorhersehbar war: Manche Affen waren deutlich schneller als andere.“
„Sollten unsere Ergebnisse durch zukünftige Studien bestätigt und auf andere Primatenarten ausgeweitet werden, stellen uns realistische virtuelle Welten ein wichtiges neues Werkzeug zur Verfügung, um unbeantwortete Fragen zur Evolution und Entwicklung der Navigation zu beantworten. Primaten und Wildtiere waren gleichermaßen schwer zu untersuchen “, erklärt Anruf.
Verstehen Sie die Entwicklung der menschlichen Navigationsfähigkeiten
„Schimpansen sind die nächsten lebenden Verwandten des Menschen. Zu verstehen, wie sie Navigationsentscheidungen treffen und wie sie Reiserouten erkennen, sich merken und reflektieren, hilft uns nicht nur, Schimpansen besser zu verstehen. Diese Erkenntnisse sind auch von Bedeutung für die Erforschung der menschlichen Navigationsfähigkeiten haben sich im Laufe der Evolution entwickelt“, ergänzt Allritz.
Darüber hinaus können Schimpansen ihr kreatives Denken und ihre Fähigkeit, Probleme zu lösen und Innovationen zu entwickeln, trainieren, indem sie spielerisch virtuelle Landschaften durchqueren. „Dies hilft Forschern nicht nur dabei, das räumliche Denkvermögen von Schimpansen zu untersuchen“, sagt Francine Dolins. „Ebenso wichtig ist, dass diese virtuellen Aufgaben für Primaten, die in Zoos leben, bereichernd und ansprechend sind, da sie ihnen Optionen und Kontrolle darüber geben, wonach sie suchen, wohin sie gehen und welche Bereiche der virtuellen Umgebung sie erkunden müssen.“
Um eine breitere Anwendung der Virtual-Reality-Forschung zu ermöglichen, plant das Team, anderen Wissenschaftlern, die das Open Science Framework verwenden, eine Version der APExplorer 3D-Anwendung zur Verfügung zu stellen.
[SJ/MA]