Miltä maailma näyttää lemmikkirotan silmin?

Tämä blogipostaus on ensimmäinen tulevassa sarjassa rotan aisteista. Tässä ensimmäisessä tekstissä sukellamme rotan maailmaan näkökyvyn kautta ja pohdimme, millä tavalla se eroaa ihmisen näköaistista. Ymmärrys rotan aisteista auttaa meitä kuvittelemaan, miten rotta kokee ympäröivän maailman. Heurekassa tällä on merkitystä eläinten koulutuksen ja käsittelyn kannalta. Koska rotan kokemus on kuitenkin aina subjektiivinen, emme ikinä voi olla täysin varmoja siitä minkälaista on olla rotta.

Rotan näkökyky on kehittynyt niin, että se palvelee hämärässä ja pimeässä liikkuvaa jyrsijää. Saaliseläimelle tyypilliseen tapaan rotan silmät sijaitsevat pään sivuilla, jotta sillä olisi mahdollisimman laaja näkökenttä ja se pystyisi havaitsemaan lähestyvän petoeläimen riittävän ajoissa. Rotan silmät myös liikkuvat siten, että näkymä ylöspäin säilyisi koko ajan molemmilla silmillä.  Rotalle ylhäältäpäin tulevia uhkia ovat mm. haukka ja pöllö.

rotta_uraputkessa

Kuva: Ville Eerikäinen/Heureka

Silmien asennosta pään sivuilla seuraa myös se, että rotalla on meitä heikompi syvyysnäkö. Syvyysnäkö perustuu pääosin kummankin silmän samasta kohteesta välittämiin erilaisiin kuviin. Käsittelemällä nämä hieman toisistaan poikkeavat kuvat aivot pystyvät arvioimaan esineiden syvyydellistä sijoittumista. Kokeile sulkea vuorotellen vasen ja oikea silmäsi ja huomaat näkeväsi melkein saman kuvan. Rotalla näin ei ole, vaan sen silmien havaitsemat kuvat poikkeavat enemmän toisistaan.

Välillä voi nähdä rotan liikuttavan päätään joko sivulta toiselle tai nyökäten. Tämä auttaa rottaa hahmottamaan syvyyttä ja etäisyyksiä. Kun katsoja on liikkeessä, lähempänä olevat esineet näyttävät liikkuvan nopeammin ja kauempana olevat hitaammin. Voit kokeilla tätä seuraavan kerran matkustaessasi autolla. Tien vieressä olevat liikennekyltit vilahtavat nopeasti ohi. Kauempana olevat puut ja talot näyttävät kuitenkin liikkuvan paljon hitaammin suhteessa sinun vauhtiisi.

Eerikäisen hyvät rottakuvat 2011 089

Kuva: Ville Eerikäinen/Heureka

Sekä ihmisen että rotan silmän verkkokalvolla on kahdenlaisia aistinsoluja: tappi-ja sauvasoluja. Tappisoluja tarvitaan värien näkemiseen, kun taas sauvasolut mahdollistavat hämärässä näkemisen. Rotan verkkokalvon aistisoluista peräti 99 prosenttia ovat sauvasoluja. Ihmisellä vastaava luku on reilu viisi prosenttia, sillä ihmisen silmän verkkokalvolla on noin 120 miljoonaa tappisolua ja noin 7 miljoonaa sauvasolua. Rotta pystyy meitä ihmisiä paljon paremmin erottamaan eri harmaan sävyjä, ja on herkempi pienillekin muutoksille valon intensiteetissä. Kirkas valaistus voi aiheuttaa rotalle kaihia ja verkkokalvon rappeumaa.

Toisin kuin pitkään luultiin, rotta ei ole värisokea. Se havaitsee kuitenkin värejä eri tavalla kuin ihminen. Ihmisellä on kolmea erilaista tappisolua, jotka reagoivat optimaalisesti violetille, vihreälle ja vihertävänkeltaiselle valolle (420, 530 ja 560 nm). Voidaan myös sanoa, että ihmisen silmän tapit ovat herkkiä siniselle, vihreälle ja punaiselle. Se tarkoittaa sitä, että sininen valo aktivoi parhaiten ensimmäistä tappisolua, vihreä parhaiten toista ja punainen kolmatta.

Rotalla on kahta eri tappisolua. Suurin osa rotan tappisoluista (noin 88%) ovat herkkiä nimenomaan sini-vihreälle valolle (510 nm). Toiset tappisolut, joita löytyy paljon vähemmän, havaitsevat ultraviolettisäteilyn parhaiten (360 nm).

Ultraviolettisäteily on sähkömagneettista säteilyä ja sen aallonpituus on lyhyempi kuin näkyvän valon. Ihminen ei kykene näkemään uv-säteilyä. Yllä olevassa vasemmanpuoleisessa kuvassa näkyy tunturiarnikki näkyvän valon aallonpituudella kuvattuna, eli kuten ihminen sen näkisi. Oikeanpuoleisessa kuvassa sama kukka näkyy ultraviolettisäteilyn aallonpituudella kuvattuna. Kannattaa kiinnittää huomiota ultraviolettisäteilyn esille tuomiin kuvioihin enemmin kuin itse väreihin.

Mitä hyötyä ultravioletin havaitsemisesta voi olla rotalle? Rotta viestii muun muassa virtsan avulla ja ultraviolettisäteilyn havaitseminen mahdollistaa virtsan näkemisen. Haistamisen lisäksi myös virtsan jälkien näkeminen voi olla osa rottien kommunikointia toistensa kanssa. On myös huomattu, että uv-säteilyn osuus näkyvään valoon on suurempi aamun ja yön hämärinä tunteina, jolloin rotta hämäräeläimenä voi mahdollisesti hyötyä kyvystään nähdä ultraviolettia. Eläimen kehon eri osat voivat heijastaa ultraviolettisäteilyä eri tavalla, jolloin voidaan ajatella, että eri osien näyttäminen muille rotille voi toimia viestintäkeinona, mutta tästä ei ole selkeää tutkimustietoa rottiin liittyen.

Lopulta emme voi tietää miten merkityksellistä värien havaitseminen ja erottaminen toisistaan on rotalle. Tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet sen, että on helpompaa kouluttaa rotta erottamaan eri valovoimakkuuksia kuin värejä toisistaan. Toisaalta hiirten kohdalla on saatu selville, että kun ne saavat valita eriväristen häkkien välillä, ne suosivat valkoisia häkkejä punaisten, mustien tai vihreiden sijaan. Kotihäkin väri näyttäisi vaikuttavan myös niiden käyttäytymiseen.

Eerikäisen hyvät rottakuvat 2011 004

Kuva: Ville Eerikäinen/Heureka

Rotan näköhavainnot ovat sumeita ja epätarkkoja. Sillä on selkeästi ihmistä heikompi näöntarkkuus. Alla olevasta kuvasta voi vertailla miten tarkasti rotta hahmottaa kuvassa olevan koiran verrattuna ihmiseen. Vasemmanpuoleinen kuva ylhäällä on alkuperäinen kuva ja muut kuvat on käsitelty havainnoillistamaan sitä, miltä sama kuva näyttäisi kolmen eri rottakannan silmissä nykytiedon valossa.

visual_acuity_rotissa

Kuva on otettu artikkelista Prusky et al. (2002).

Näköaisti on monen mielestä ihmisen tärkein aisti ja saamme sen kautta valtavan määrän informaatiota. Rotta kuitenkin nojaa meitä ihmisiä huomattavasti vähemmän näköaistiinsa. Haju-, kuulo- ja tuntoaisti ovat sen elinympäristössä ja elämässä paljon keskeisemmässä osassa ja niihin paneudutaan tekstisarjan seuraavissa osissa.

Martina ja Mirjami,
Rottakouluttajat

Lähteet:

Kuvat tunturiarnikista on Bjørn Rørslettin ottamat ja löytyvät täältä.

Burn, C. (2008) What is it like to be a rat? Rat sensory perception and its implications for experimental design and rat welfare, Applied Animal Behaviour Science, 112:1-31

Jacobs, G.H., Fenwick, J.A. ja Williams, G.A. (2001) Cone-based vision of rats for ultraviolet and visible lights, Journal of Experimental Biology, 204:2439-2446

Prusky, G.T., Harker, K.T., Douglas, R.M. ja Whishaw, I.Q. (2002) Variation in visual acuity within pigmented, and between pigmented and albino rat strains, Behavioural Brain Research, 136:339-348

Sherwin, C.M., ja Glen, E.F. (2003) Cage color preferences and effects of home cage colour on anxiety in laboratory rats, Animal Behaviour, 66:1085-1092

 

 

Mainokset

Tietääkö rotta muistavansa?

Jos sinulta kysytään kuka oli viime vuoden kirjallisuuden Nobelin palkinnon voittaja, kaivelet muistiasi ja yrität palauttaa mieleesi oikean vastauksen. Muistin ja tiedon arviointikyky on monimutkainen kognitiivinen prosessi, jota aikaisemmin on luultu ominaiseksi vain ihmiselle. Metamuisti-käsitteellä tarkoitetaan yksilön tietoa ja tietoisuutta muistista: sekä itse sisällön että muistiprosessien osalta. Mitä muistat ja miten varma olet muistojesi tarkkuudesta?

On jo pitkään ollut tiedossa, että eläimet muistavat useita asioita, mutta vähemmän selvää tietävätkö ne muistavansa. Nykyään löytyy kuitenkin vahvaa näyttöä siitä, että ainakin rhesus-apinat tietävät milloin ne muistavat ja sopeuttavat käytöksensä sen mukaan.

Metamuistissa on kyse sisäisestä prosessista. Me ihmiset voimme suullisesti kertoa muististamme ja tiedostamme muille ihmisille. Koska eläinten kohdalla tämä ei ole mahdollista, tutkijat ovat asian selvittämiseksi päätyneet tutkimaan ja tarkkailemaan eläinten käyttäytymistä.

koritus4

Kuva: Anniina Nissinen/Heureka

Heinäkuussa julkaistu tutkimus antaa lisää tietoa siitä, että myös rotat saattavat kyetä arvioimaan miten hyvin ne muistavat. Tutkijat suunnittelivat tehtävän, jossa rotta sai ensin hetken haistella näytehajua. Tämän jälkeen se siirtyi eteenpäin toiseen tilaan, jossa se joutui odottamaan pääsyä seuraavaan vaiheeseen, joka oli oikean hajun tunnistaminen. Tutkijat olivat ennen jokaista kertaa päättäneet etukäteen kuinka kauan rotta joutuisi odottamaan ennen tunnistusalueelle siirtymistä. Tunnistusalueella rotan tuli valita näytehajua vastaava neljästä eri vaihtoehdosta. Kokeessa käytetyt hajut olivat kaneli, kahvi, paprika sekä timjami ja ne olivat näytehajuina satunnaisessa järjestyksessä. Hajujen järjestystä vaihdettiin myös tunnistusosiossa kerrasta toiseen. Tällä minimoitiin ulkoisten tekijöiden vaikutusta tuloksiin.

Jos rotta valitsi oikean hajun, se sai lempimuronsa kokonaisena. Jos rotta puolestaan valitsi väärän hajun, se jäi kokonaan ilman palkkiota. Joskus rotalla oli käytettävissään myös kolmas vaihtoehto. Halutessaan se pystyi jättämään tehtävän kesken, jolloin se sai neljänneksen murosta. Rotan tuli kuitenkin tehdä tämä päätös ennen siirtymistä hajujen tunnistusalueelle.

kuva_tutkimusasetelmasta

Oma luonnos artikkelissa esiintyvästä kuvasta.

Tutkijoiden esittämän hypoteesin mukaan rotan onnistumisprosentti tehtävän ratkaisemisessa tulisi olla korkeampi silloin, kun sille annetaan mahdollisuus kieltäytyä tehtävästä. Tämän hypoteesin mukaan rotta suorittaisi tehtävän ainoastaan silloin, kun se olisi suhteellisen varma vastauksestaan ja kieltäytyisi mikäli se olisi epävarma muistamisestaan. Vähentääkseen muiden ulkoisten tekijöiden kuten ympäristö- ja käytösvihjeiden mahdollisuuksia vaikuttaa rotan käytökseen, tutkijat suunnittelivat perustehtävästä myös kolme eri variaatiota.

Ensimmäisessä variaatiossa rotan ei annettu haistaa näytehajua ennen tehtävän tekemistä, jolloin rotalla ei voinut olla muistikuvaa hajusta. Näin ollen rotta oletettavasti kieltäytyisi useammin tehtävän suorittamisesta saadakseen edes pienemmän palkkion. Toisessa variaatiossa rotta sai haistella näytehajun kahdesti, jolloin sen tulisi kieltäytyä tehtävän suorittamisesta harvemmin, koska sillä olisi vahvempi muistikuva hajusta. Viimeisessä variaatiossa pyrittiin sekä heikentämään että vahvistamaan rotan muistia varioimalla odotusaika näyte- ja tunnistusosion välillä. Haluttiin selvittää paranisiko rotan suoritus, jos se saisi heti näytehajun haistelun jälkeen siirtyä tunnistusosioon. Vastaavasti tutkittiin lisääntyisikö tehtävästä kieltäytyminen, jos odotusaikaa näyte- ja tunnistusosion välillä pidennettäisiin.

koritus1

Kuva: Anniina Nissinen/Heureka

Tutkimuksen tulokset tukevat edellä esitettyjä hypoteesejä rotan käyttäytymisestä. Tutkimukseen osallistuneet rotat suoriutuivat huomattavasti paremmin tehtävästä niillä kerroilla, joilla ne saivat valita tekivätkö ne tehtävän vai eivät. Rotat myös kieltäytyivät useammin tehtävästä, kun oletusarvo oli, että niillä oli heikompi muistikuva hajusta (variaatio 1 ja 3 niillä kerroilla, joilla odotusaika oli pitkä). Vastaavasti ne suoriutuivat paremmin tehtävästä niillä kerroilla, joilla niillä oletettavasti oli vahvempi muistikuva hajusta (variaatio 2 ja 3 niillä kerroilla, joilla odotusaika oli lyhyt).

On tärkeää muistaa, että yksittäisiä tutkimustuloksia ei voi yleistää. On mahdollista, että jokin muu asia, jota tutkijat eivät ole osanneet ottaa huomioon kokeen suunnitteluvaiheessa, vaikuttaa koetuloksiin. Tämä tutkimus antaa kuitenkin viitettä siihen, että rotta saattaisi olla tietoinen siitä mitä muistaa. Siten aihetta tullaan varmasti tutkimaan jatkossakin.

Martina ja Mirjami,
Rottakouluttajat

Kirjoituksen päälähteenä toimii

Templer, V., Lee, K. ja Preston, A. (2017) Rats know when they remember: transfer of metacognitive responding across odor-based delayed match-to-sample, Animal Cognition, 20:891-906.

Alla olevat artikkelit on käytetty sijoittamaan tekstissä mainittu tutkimus laajempaan kontekstiin.

Foote, A. ja Crystal, J. (2007) Metacognition in the rat, Current Biology, 17:551-555.

Hampton, R. (2001) Rhesus monkeys know when they remember, Proceedings of the National Academy of Sciences, 98(9):5359-5362.

Hampton, R. (2009) Multiple demonstrations of metacognition in non-humans: converging evidence or multiple mechanisms? Comparative Cognitive and Behaviour Reviews, 4:17-28.

Kirk, C., McMillan, N. ja Roberts, W. (2014) Rats respond to information: metacognition in a rodent?, Journal of Experimental Psychology: Animal Learning and Cognition, 40(2):249-259

Yuki, S. and Okanoya, K. (2017) Rats show adaptive choice in metacognitive task with high uncertainty, Journal of Experimental Psyhology: Animal Learning and Cognition, 43(1):109-118