比較認知

現在の生物人類学では、脳の構造の類似性は、ある程度、行動の特定の側面をその根源として比較できることが示唆されています。しかし、小型昆虫やその他の脳の小さい生物で確認されているような、基本的な反応的な認知操作とは対照的に、高度な機能に必要なニューロンの接続を正確に定量化することは困難です。^{[ 5 ]}いずれにせよ、多くの生物に共通する回路が特定されており、少なくとも共通の神経行動可塑性の進化の収束を示唆しており、これにより共通の機能と遺伝的行動の傾向が可能になります。^{[ 6 ]}これは、脳の大きさが機能の程度に直接相関しているためである可能性があります。しかし、2015年にMartin Giurfaが行った昆虫、具体的にはミツバチとショウジョウバエの観察による実験では、脳の構造は大きさに関係なく機能と関連し、全体的な大きさよりもはるかに大きな行動スキルを説明できることが示唆されています。^{[ 7 ]}

大型の脳と同様に、多くの無脊椎動物の脳における2つの基本的な神経構造原理は、特定の感覚領域に対応する特殊な脳構造と回路の存在、そしてこれらの異なる領域に関する情報が収束・統合され、相互の対話と情報伝達を可能にする高次統合中枢の存在である。これらの特性により、異なる感覚様式に属する刺激であっても、一連の刺激から新しい刺激への正の転移が可能になる。この原理は、ルール学習などの特定のタスクにとって極めて重要であると考えられる。

このため、近年は脳の大きさではなく、脳の信号や経路をマッピングし、種間で比較することに重点が置かれるようになった。特に神経細胞の発達を追跡・刺激する手法が変化するにつれて、この分野の研究はますます活発化している。

ダーウィンは、1871年の著書『人間の由来と性選択』の中で、人間と動物は同様の心理的能力を持っていると最初に示唆し、動物も記憶、感情、欲望に関連する行動を示すと述べた。^{[ 8 ]}ダーウィンにとって、人間と動物は進化のタイムラインにおける位置に基づいて程度は異なるものの、同じ精神的認知を共有していた。動物と人間の間の精神的連続性に関するこの理解は、比較認知の基礎を形成している。^{[ 9 ]}

モーガンは1894年の著書『比較心理学入門』で、後にモーガンの法則として知られることになる法則を初めて提唱した。この法則は、より単純なメカニズムが可能な場合、動物の行動は複雑なメカニズムに起因するものではないと述べている。^{[ 10 ]} モーガンの法則は、先人たちの研究が逸話的で擬人化的であると批判し、ある種の動物の知的な行動は、既存の知能によって自発的に生じるのではなく、試行錯誤の複数のサイクルを経て発達した可能性が高いと提唱した。^{[ 11 ]}モーガンは、動物は学習能力があり、観察される行動は純粋に本能や内在的な精神機能の結果ではないと提唱した。

EJ ソーンダイクは、精神能力を、生物が自分の行動と、その行動の結果との間に関連付けを形成する能力として測定しました。^{[ 10 ]} 1898 年に出版された『動物の知能：動物の連合過程の実験的研究』の中で、ソーンダイクは有名な「パズルボックス」実験の概要を説明しました。ソーンダイクは、子猫を、猫が作動させると猫が脱出できるレバーまたはボタンが付いた特殊な箱に入れました。最初は、箱に入れられた猫は、箱の側面をランダムに引っ掻くことで本能的に脱出を試みました。場合によっては、猫がレバーを叩き、解放されました。次にこの猫が箱に入れられたとき、この試行錯誤のルーチンを再び行うことができましたが、レバーを見つけてより迅速に自力で脱出することができました。複数回の試行を経て、猫の解放に貢献しない他のすべての行動は放棄され、猫は間違いなくレバーを作動させることができました。^{[ 12 ]}ソーンダイクの観察は、動物がどの程度関連付けを行い、過去の経験から学習できるかを探求し、動物の認知は人間の認知と相同であると結論付けた。^{[ 12 ]}ソーンダイクの実験は、比較認知の分野と実験科学を確立し、単なる概念的な思考にとどまらなかった。^{[ 11 ]}ソーンダイクの猫で観察された逃避時間の漸進的な減少は、生物が行う行動や振る舞いが生物に利益をもたらす場合、その行動や振る舞いは繰り返される可能性が高いという効果の法則の発展につながった。^{[ 10 ]}

パブロフは犬の消化液の研究中に、犬がまだ餌を与えられていないにもかかわらず、まるで餌があるかのように唾液を分泌し始めることに気づいた。彼は、犬が餌入れを持った助手の存在を餌をもらうことと関連付け始め、餌入れが与えられるかどうかに関わらず唾液を分泌するようになったことを観察した。彼は、犬が餌入れを持った助手の存在を餌をもらうことと関連付け始め、餌入れが与えられるかどうかに関わらず唾液を分泌するようになったことを観察した。この観察から、パブロフは、以前は中立であった刺激を無条件刺激と関連付けることで、無条件刺激に対する最初の反応と同様または同一の反応を引き起こすような、新しい反応アークを作り出すことが可能かもしれないと仮説を立てた。^{[ 10 ]}以前は未知の刺激に対するこの反応の発達は古典的条件付けとして知られるようになり、動物の行動は環境条件によって影響を受けることが確立された。^{[ 13 ]}

1938年に出版された著書『生物の行動』の中で、B・F・スキナーは、強化と罰を用いて特定の自発行動を修正または発達させることを指す用語として、オペラント条件づけという用語を造語しました。強化とは、行動が繰り返される可能性を高める刺激を指し、罰とは、行動が繰り返される可能性を弱める刺激を指します。スキナーは、オペラント条件づけチャンバー、すなわち「スキナー箱」を設計し、それを用いて自発行動に対する強化と罰の効果を検証しました。B・F・スキナーの観察は、ソーンダイクが提唱した効果の法則の理解を拡張し、負の刺激による反応の条件づけを含めるようになりました。ソーンダイクの「パズルボックス」と同様に、スキナーの実験は、自発行動が食物などの利益と結びつくと、その行動が繰り返される可能性が高くなることを示しました。また、スキナーは、自発行動が電気ショックなどの罰と結びつくと、その行動が繰り返される可能性が低くなることを示しました。

スキナーはさらに実験を拡大し、負の強化と正の強化、そして正の罰と負の強化と罰を取り入れた。正の強化と罰とは、それぞれ正の刺激または負の刺激を導入することであり、負の強化と罰とは、それぞれ負の刺激または正の刺激を取り除くことである。

コーラーは、ソーンダイクとパブロフの研究が行動の機械的アプローチを強調し、認知的アプローチを無視しているとして批判した。彼は、動物が単純な試行錯誤で学習するという説に反対し、むしろ知覚と洞察を通して学習すると主張した。コーラーは、ソーンダイクのパズルボックスは、実験で「正しい」とされた方法以外に脱出方法を提示しておらず、そうすることで動物の認知的問題解決能力が無用になると主張した。彼は、被験者が装置自体を観察できれば、状況と環境を知覚することで脱出方法を推測できるだろうと示唆した。コーラーの見解は、スペインのテネリフェ島でチンパンジーの行動を研究した際の観察に影響を受けている。コーラーは、霊長類は洞察力があり、手の届かない物に手を伸ばすために道具を使うなど、環境中のさまざまな馴染みのある物を利用して複雑な問題を解決できることを指摘した。^{[ 10 ]}

カール・フォン・フリッシュは、ミツバチの集団の「尻振りダンス」を研究した。採餌に出かけたミツバチが巣に戻ると、複雑な8の字を描くような動きをする。これらの観察を通して、フォン・フリッシュは、ミツバチが空間的な記憶を思い出す能力があるだけでなく、その記憶を同種の他の個体に象徴的に伝える能力もあることを明らかにした。彼の研究はまた、他のミツバチがその情報を解釈し、それを環境や行動に適用できることも明らかにした。^{[ 14 ]}

ガードナー夫妻はチンパンジーのワショーを育て、ワショーにアメリカ手話を教えたことで有名です。研究者たちは、人間の進化上の親戚である霊長類が人間の言葉でコミュニケーションすることを教えられるかどうか、長年疑問に思ってきました。言語によるコミュニケーションは不可能ですが、手話は利用できるという仮説が立てられました。ガードナー夫妻は、異種間養育と呼ばれる特別な方法を考案し、ワショーを乳児の頃から人間の文化的・社会的環境で育て、人間の子供と霊長類の言語習得の比較分析を可能にしました。51か月の指導の後、ガードナー夫妻はワショーが132のサインを習得したと報告しました。^{[ 15 ]}ガードナー夫妻の方法により、ワショーはアメリカ手話でコミュニケーションすることを学び、環境に導入された新しい要素に対して新しいサインを作成する能力を示しました。ある事例では、ワショーは名前を知らないブラジルナッツを「岩」と「ベリー」という手話で表現し、その後もブラジルナッツをこのように呼び続けました。ワショーはまた、飼育員に新しい情報を伝える方法も学びました。例えば、何が悪いのかと尋ねられた後、ワショーはお腹の近くで「痛い」という手話を使って、気分が悪いことを示すことができました。後に、ワショーが腸インフルエンザにかかっていたことが判明しました。^{[ 16 ]}また別の事例では、ワショーはおもちゃをなくし、飼育員にその場所をうまく伝え、取りに行ってくれるように頼みました。^{[ 15 ]}ガードナー夫妻の研究は、霊長類が言語の習得、言語の発達、そして人間のコミュニケーションに似た言語の使用による私的な情報の表現が可能であることを証明しました。

イヌ科の動物は、イワン・パブロフの古典的条件付け実験で有名に用いられ、比較認知研究の主要なモデル生物として長年考えられてきました。他の多くの心理学者も研究にイヌを利用してきました。CL モーガンは、キャノンを開発する際に自身のテリア犬トニーに言及し^{[ 10 ]}、ソーンダイクも犬を使ってパズルボックス実験を再現しました。この科の動物は人類の歴史の大部分において家畜化されており、多くの場合、人間の行動はこれらの家畜化された犬と共進化してきました。人間と犬のこの進化的な関係が、イヌの独自の認知能力を研究するために使用できる複雑な認知行動の発達に貢献したという仮説が立てられています^{[ 17 ] 。}

ネコ科動物は、人類の歴史上の仲間として、人類とともに進化してきた。ネコ科動物を比較認知の研究に用いることは、ソーンダイクの研究と彼のパズルボックスの研究に最も関連している。^{[ 12 ]}

ネズミなどの様々な種類のげっ歯類は、げっ歯類と人間の認知能力に多くの類似点があることから、BF スキナーの実験や、比較認知を研究する他の研究者の実験で使用されてきた。げっ歯類、特にネズミと人間は、番号付きの項目を想起する課題を与えられた際に初頭効果と新近効果を示すことから、記憶と記憶のプロセスが類似していることが示されている。また、ネズミと人間はどちらも持続的注意、選択的注意、分割的注意を示すことができることから、両者が類似した注意プロセスを共有していることを裏付ける証拠もある。^{[ 18 ]}

カラス科の鳥は、21世紀に入ってから比較認知学コミュニティから大きな注目を集めており、特にニューカレドニアガラスとして知られる種が注目されています。ニューカレドニア諸島の島々に生息するこの種のいくつかの個体群は、自分たちの利益のために環境を操作する道具を作り、利用する能力を示しています。これらのカラスは、ヤシの葉の葉脈の端をかじってフックのような形にし、その道具を使って、木の小さな割れ目など、これまでアクセスできなかった場所にある獲物や食べ物にたどり着くことが観察されています。また、この道具を作る技術は次世代に受け継がれていることも観察されています^{[ 13 ]。}