Die Versuchsreihe wurde als kleines Projekt im Rahmen des Wahlpflichtunterrichts der Sekundarstufe I durchgeführt. Von diesen Schülerinnen stammt das Protokoll.
In einem Leistungskurs „Verhalten und Neurophysiologie“ wurden an diesem Beispiel Neugierverhalten, Lernen durch Versuch und Irrtum und die Bedeutung von Vergessen untersucht und diskutiert.
Es wurden weibliche Mäuse gewählt, weil sie das Revier nicht mit ihrem Urin markieren. „Harlekinmäuse“ sind „klüger“.
Am 29. April 2004 kauften wir im Zoohaus Haindl im Nordwestzentrum zwei weibliche Harlekin–Mäuse, die zusammen 10 Euro kosteten. Wir nannten die hellbraun gefleckte Maus Moesha und die grau-braun gefleckte Maus Phoebe. Harlekin- Mäuse sollen angeblich intelligenter sein als farblose Mäuse. Zusätzlich versuchten wir, mit einem abwechslungsreich gestalteten Käfig ihre Intelligenz zu fördern: Wir haben ein Kletterseil in den Käfig gehängt, ein Laufrad hineingestellt, Klopapierrollen und einen Tischtennisball hineingetan.
Mäuse sind sehr neugierig und von Natur aus erkunden sie ihre neue Umgebung mit sehr viel Interesse.
Wir fütterten sie mit einer Mäuse – Trockenfuttermischung und gaben ihnen ab und zu noch Früchte- oder Löwenzahndrops oder frisches Obst und Gemüse, wie Äpfel oder Karotten dazu. Weiterhin bekamen sie täglich frisches Wasser.
Damit sie bei den Versuchen nicht aufgeregt sind, haben wir sie gezähmt. Wir gewöhnten sie an unsere Hände und nachdem sie merkten, dass ihnen nichts passierte, wurden sie sogar sehr neugierig und zutraulich.
Wir erwarteten von den Mäusen nichts, das von ihrer naturbedingten Verhaltensweise abweichen würde. Mäuse laufen auf der Suche nach Futter unkoordiniert in der Gegend herum. Deshalb gaben wir den Mäusen 24 Stunden vor den Versuchen kein Futter mehr, sie behielten jedoch weiterhin ihr Wasser.
Das Labyrinth hatte die Maße: Länge 62 cm, Breite 55 cm und Höhe 9 cm. Wir entschieden uns vorher für einen beständigen Start- und Zielpunkt. Vor jedem Versuch säuberten wir das Labyrinth gründlich mit Spiritus, damit die Mäuse die vorherige Duftspur nicht wahrnehmen konnten. Bei der zweiten Versuchsreihe benutzen wir nach dem Säubern zusätzlich noch einen Föhn, um den Geruch des Spiritus etwas weg zu bekommen.
Wir legten in die Zielecke etwas Mäusetrockenfutter, um sie zu motivieren, den Weg dorthin zu suchen. Wir setzten eine Maus in die Startecke und deckten das Labyrinth schnell mit einer Glasplatte ab. Sobald die Maus loslief, fingen wir an, die Zeit zu stoppen und den Weg mit einem Marker auf der Glasplatte nachzufahren. Wenn die Maus das Ziel erreicht hatte und am fressen war, nahmen wir ihr jedoch das Futter schnell wieder weg und setzten sie zurück in den Käfig, damit sie beim nächsten Durchgang immer noch motiviert ist.
Beispiele von Versuchsprotokollen vom 11.05. und 18.05.; rot – Phoebe, schwarz – Moesha.
Ergebnis einer Versuchsserie am Ende des Projekts
Wir haben den Mäusen die Möglichkeit gegeben, über Holzbretter in einen fremden Käfig, indem zwei farblose Mäuse gehalten wurden, hinüberzuklettern. Obwohl die anderen Mäuse die gleiche Möglichkeit hatten in den Käfig von unseren Mäusen zu kommen, sind nur unsere innerhalb von einer Minute hinübergeklettert. Anfangs beschnupperten die weißen Mäuse unsere Harlekin – Mäuse und verfolgten sie durch den Käfig. Nach einer Weile schien es unseren Mäusen zu viel zu werden und sie wehrten sich. Daraus entwickelte sich eine Kabbelei, während der sich die Mäuse auch bissen. Nach einer Weile legte sich dieses Verhalten jedoch.
Wir setzten die weißen Mäuse in unseren Käfig, da sie nicht freiwillig hinüber gingen. Unsere Mäuse zeigten ähnliches Verhalten, wie die weißen Mäuse zuvor in ihrem Käfig. Allerdings war dieses Verhalten nicht so aufdringlich und hielt auch nicht so lange an. Die weißen Mäuse brauchten außerdem viel länger, um wieder aus dem Käfig zu gelangen und wechselten im Gegensatz zu unseren Mäusen nicht zwischen den verschiedenen Käfigen. Unsere Mäuse scheinen neugieriger und erkundigungsfreudiger zu sein.
Wir schließen daraus, dass dieses Verhalten damit zu erklären ist, dass die Mäuse in die jeweiligen Reviere der anderen Mäuse eindrangen. Jedoch scheint uns dieses Verhalten nicht so ausgeprägt, da alle vier Mäuse weiblich waren.
A. Hedderich, C. Würzberger, S. Krebs & V. Caljkusic
- kurzer Kommentar
Wenn Neugierverhalten bzw. Erkunden bei Säugetieren nicht eine Verhaltenseinheit ist, sondern eine Kategorie solcher Einheiten, dann kann keine Untersuchung und Beschreibung von Verhaltenseinheiten für die Erkundung zutreffen.
Man kann die Maus positiv oder negativ verstärken, wenn sie eine besondere Stelle des Labyrinths erreicht und sie wird dementsprechend lernen, diese Stelle zu suchen oder zu meiden. Die Entdeckung war ein Erfolg bei der Aufgabe, Informationen zu sammeln. Erfolg (oder Misserfolg) wird die Maus nicht davon abhalten, auch in Zukunft fremdes Gelände zu erkunden.
nach Bateson
„Zusammen mit seiner Frau Betty bastelte Shannon etwa sechs Monate an einer Maus, die Labyrinthe löste. Die Apparatur hatte ein Gedächtnis und eine Steuerlogik, bestehend aus etwa 110 Relais. Jedes Quadrat des Spielfelds speicherte mit zwei Relais die gelernte Richtung, Norden, Süden, Westen oder Osten. Speicher und Suchalgorithmus zeigten der Maus mittels Elektromotoren und Magneten immer einen Ausweg aus beliebig komplexen, aber lösbaren 5x5 Labyrinthen. Shannon präsentierte seine Maus in den 50er Jahren auf den Macy-Konferenzen der Kybernetik.“
Axel Roch
„Auch Shannon geht es um <the problems of trial-and-error-learning, forgetting and feedback systems>. Das Labyrinth ist hier eine einfache Zwei-Seiten-Matrix mit 25 Quadranten (ein <5x5 maze>), die durch variable Trennwände verstellt sind und ein Ziel verbergen, das nichts weiter ist als ein kleiner Stift, der in den Mittelpunkt jedes Quadranten der Matrix gesteckt werden kann. … <The maze-solving mouse Theseus ist abstrahiert zu <a sensing finger, which can feel the partitions of the maze as it comes against them> und von zwei Motoren parallel zu den Seiten der Matrix bewegt wird. Sie sucht das Ziel, indem sie sich in die Mitte des Quadranten bewegt, wo die Maschine über die nächstfolgende Laufrichtung entscheidet; stößt sie an eine Trennwand, wird sie an diesen zuletzt erreichten Punkt zurück und aufs Neue losgeschickt. Stößt sie an das Ziel, so … <lights a lamp on the finger and a bell rings>. Einmal gefundene Wege erinnert die Maschine stets, was die Maschine effizient arbeiten lässt, solange die Wände und das Ziel nicht verstellt werden; die <mouse> sucht stets nur solange herum, bis sie an einem bekannten Punkt ankommt, und verfährt dann in der einmal gelernten Weise.“
Maren Lehmann
Die beiden Zitate zusammen geben einen Eindruck von der Leistungsfähigkeit des Roboters. Die Effiziens ist natürlich von Vorteil, hat aber „Vergessen“ als Voraussetzung. Nur indem die Maschine auch vergessen kann, ist sie in der Lage, sich in einem veränderten Labyrinth zu bewegen. Shannon hatte das durch die Begrenzung der Zahl möglicher Wiederholungen gelöst.
Bastelanleitung (nach Cruse)
Das abgebildete oder ein selbstentworfenes Labyrinth (es kann auch das sein, das die Maus erkundet hat) wird auf ein Sperrholzbrett (oder eine Kunststoffplatte) von etwa DIN A4 Größe übertragen. Bei A und E werden Löcher als Anfangs- und Endpunkt des Labyrinths gebohrt (etwa 5 mm). Entlang den Linien wird gesägt (Dekupiersäge), so dass A über die ausgesägten Schlitze mit E verbunden ist.
Lernversuch
Das Labyrinth liegt auf einem Tisch und ist mit einem DIN A4 Blatt unterlegt. Die Versuchsperson mit Augenbinde oder schwarz lackierter Laborbrille hat die Aufgabe, eine Bleistiftspitze von A nach E zu führen. Der Protokollführer setzt die Bleistiftspitze an den Startpunkt, nimmt die Zeit, zählt die Fehler und teilt der Versuchsperson am Ende mit, dass sie das Ziel erreicht hat. Um Lernkurven (benötigte Zeit oder Fehlerzahl) zu erstellen, muss der Versuch 10 – 20 mal wiederholt werden (bei gleichbleibender Motivation!).
Literatur
Bateson, Gregory: Ökologie des Geistes, Frankfurt 1985
Cruse, Holk: Lernversuche am Menschen, biuz 6/1976
Lehmann, Maren: Theorie in Skizzen, Berlin 2011
Roch, Axel: Claude E. Shannon, Berlin 2010
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22. September 2011
© B.Bossert