Metakogníció az állatvilágban

Metakogníció fogalma

Legegyszerűbb definíciója: „gondolkozás a gondolkozásról” (Brown, 1980). A metakogníció fogalmával elsők között John Flavell (1971) foglalkozott. Flavell használta először a metamemória kifejezést is, továbbá vizsgálta a kérdést, hogy a metamemória fejlődése során valójában milyen folyamatok zajlanak le. Feltételezése szerint az ember meg tudja ítélni, hogy milyen mennyiségű és minőségű információegységet képes megjegyezni, azaz mennyire van tisztában a saját kognitív (gondolkodáson alapuló) folyamataival.

Flavell 1979-ben megjelent cikkében tovább bővítette a fogalmat, miszerint a metakogníció a saját tudásunk működésének szabályozására szolgál. Ide tartoznak például a tervezés, a különböző tanulási stratégiák és a problémamegoldás.

Flavell két részre osztotta a kognitív folyamatokat: metakognitív tudásra és metakognitív élményekre (lásd 1. ábra). Előbbi több kategóriába sorolható. Az első a személy kategória, amely az emberekről szóló tudást foglalja magába. Ezen belül három alkategóriát határozott meg: személyen belüli (amikor a személy meg tudja ítélni, hogy milyen területeken rendelkezik jó, illetve rossz képességekkel), személyek közötti (egyes emberek képességeinek összehasonlítása) és univerzális (az emberi képességek egyetemes jellemzői). A második a feladat kategória, amelynek során fel tudjuk mérni, hogy melyik feladat milyen megoldást igényel. A harmadik pedig a stratégia kategória, amibe azok a folyamatok sorolhatóak, amelyek segítségével egyes célok elérhetőek. Ide tartozik például a szabályozás, a tervezés és az értékelés. A metakognitív élmények közé tudatos és alig tudatosuló tapasztalatok tartoznak. A tudatos élmény az, amikor egy előzőleg megoldott probléma alapján tudjuk, hogy képesek leszünk hasonló feladatot megoldani a későbbiekben. Alig tudatosuló élménynél a feladat sikeres megoldása során szerzett jó élmény segítségünkre lehet a következő ilyen jellegű problémánál.(Tarkó, 1998)

A metakogníció következő jelentős kutatója Nelson, akinek 1996-ban jelent meg egy fontos publikációja ebben a témában. Kutatásainak alapját egy lengyel matematikus, Tarski gondolatai adják. Az írás fontos részét képzi egy XIX. századi elmélet, a Compte-paradoxon, miszerint az ember nem szakadhat kétfelé, hogy egyik része gondolkodjon a másik pedig megfigyelje azt. Nehéz elképzelni, hogy egyszerre legyen valaki megfigyelő és megfigyelt is, ám ha ezeket egymással párhuzamosan zajló, többszintű folyamatokra bontjuk, akkor lehetséges. Ezt támasztja alá a Nelson-Narens modell, miszerint két szintet különböztetünk meg: a tárgyszintet és a metaszintet (lásd 2. ábra). A gondolkozás metaszintjéhez tartozik a tervezés, nyomon követés illetve az ellenőrzés, és amire ezek a folyamatok irányulnak, az a tárgyszint. Szemléletesebbé téve képzeljünk el egy kisgyereket, aki azt a feladatot kapja, hogy számolja ki, mennyi kettő meg három. Amikor elkezdi az ujjainak segítségével számolni, az a tárgyszintet jelenti, de amikor eltervezi, hogy így meg fogja tudni oldani a feladatot, az a metaszint része. (Csíkos, 2006)

A mai kutatások továbbra is a flavelli és a nelsoni definíciókat veszik alapul.

Tudatos és nem tudatos megnyilvánulások elkülönítése

Seth et al. 2005-ös tanulmányában a tudatosság tizenhét kritériumát határozták meg. Ezek közé tartozik például a széleskörű agyi aktivitás, a pontos beszámolás képessége és a szubjektivitás. A tudatosságnál az agy nagyobb területén, míg a tudattalan folyamatoknál csak helyi kérgi aktivitás mérhető. A tudatosan rögzült tartalmakról különböző módokon, akaratlagosan vagyunk képesek beszámolni. Az eseményeket az egyén tudatosan, a saját szemszögéből képes megítélni.

Whyte 1960-ban megjelent könyve szerint a tudatosság biológiai szerepe meglehetősen szűk. Viszont a tudatosság kritériumai arra engednek következtetni, hogy a tudatosság nagy evolúciós előnyt jelent (Csíkos, 2006). Ha egy állat például képes megítélni a saját memóriáját, akkor fel tudja mérni, hogy több élelemforrás helye közül melyikre emlékszik a legjobban, így felesleges energia- és időpazarlás nélkül juthat el a táplálékhoz.

A metakogníció vizsgálata

A metakogníciót több módszerrel tanulmányozhatják. A kérdőíves kutatások célja, hogy az alanyok gondolkodásról való tudását vizsgálják. A hibadetektálási feladatos során egy szöveget kell elolvasnia a kísérleti alanynak , amelyben néhány nyelvtani vagy jelenésbeli hibát rejtettek el, és rá kell jönnie, hogy a szöveget a hiba miatt nem érti és nem a saját tudatlansága az oka. Léteznek olyan kísérletek, amelyek során az alanyoknak kommentálniuk kell a munkafolyamataikat, elmondani, hogy mit miért tesznek. A magabiztossági rangsorolásnál el kell dönteniük, hogy mennyire biztosak a válaszaikban. A kutatók adhatnak hiányos szövegeket, amelyeket értelemszerűen ki kell kiegészíteni a feladat során. Vannak olyan vizsgálati módszerek is, ahol az olvasás közbeni szemmozgást, illetve az olvasási ütemet figyelik meg. (Kornell, 2013)

Néhány tanulmány szerint nem csak az emberek, hanem az állatok is rendelkeznek metakognícióval. Egyenlőre nem áll rendelkezésünkre annyi adat, hogy ezt biztosan kimondhassuk, bár már számos ehhez kapcsolódó kísérletet végeztek.

Mivel egy olyan fogalomról van szó, aminek létezését eddig csak emberekben bizonyították be, akkor legtöbben az emberszabásúakra gondolnak, mint kísérleti alanyokra, hisz az evolúciós ranglétrán ők állnak hozzánk a legközelebb és köztudottan fejlettek a kognitív képességeik. Vajon állíthatjuk azt, hogy metakognitív képességek birtokában is vannak?

Metakogníció az emberszabásúak esetében

Orangután (Pongo Pygmeaus)

Suda-King (2008) öt orángutánnal végzett kísérleteket, melyek több, kölönböző, viszonylag kevésszer ismételt feladatokból álltak. Ezzel csökkenteni tudta a tanulás segítségével történő feladatmegoldást, hisz ez nem adna valódi adatokat a metakognícióra nézve. A tesztek azt próbálták kideríteni, hogy vajon az állatok tisztában vannak e a saját memóriájuk korlátaival.

Az orángutánok ketrece elé egy plexi lapot illesztettek. A kísérletvezető ez előtt mutatta be a teszteket és az alany a plexiüvegen lévő lyukakon át tudott az ujjával rábökni a válaszára. Kiderítették, hogy az állatok milyen jutalmat preferálnak (egyértelműen a szőlőt). Két szőlőszemet rejtettek el három kék pohár közül az egyik alá. Ha az állat helyesen választott a poharak közül megkapta a jutalmat. Lehetőségük volt azonban egy sárga pohárat választani, ami egy szőlőszemet tartalmazott, de azt biztosan elnyerték.

Az első tesztnek két része volt, az egyik részében láthatta az alany, hogy melyik kék pohár alá rejtik a szőlőt, a másik részben pedig eltakarták előlük a poharakat egy fallal a procedúra idején.Az egyik nőstény kiemelkedően jól teljesített. Mikor eltakarták előle a poharakat a szőlő elrejtése közben - miután az első próbálkozásra nem a megfelelő pohárra mutatott- szignifikánsan többször választotta a sárga tárolót. Ebben a kísérletben ez kutyatápot tartalmazott, de a következőkben egy szem szőlőre cserélték, mert talán nem jelentett elég nagy csáberőt a többi orángután számára, azért nem éltek ezzel a lehetőséggel.

A második kísérletben már csak szőlővel dolgoztak, s így a többi állat is többször választotta a sárga poharat, ha nem látta az elrejtés folyamatát.

A harmadik kísérletben hozzáadtak egy olyan részt, ahol a kék poharakat középre helyezték, majd beletették a két szem szőlőt, ezután az asztal ellentétes végére tolták őket. Ebben a kísérletben jól teljesítettek, de nem sokszor választották a sárga poharat. Lehet, hogy túl egyszerű volt a feladat ahhoz, hogy megérje azt választani, hisz ötven százalék esélyük volt a jó poharat véletlenül is eltalálni.

A negyedik kísérlet az előzővel megegyezik azzal a kivétellel, hogy a memóriateszt elvégzése előtt ( a poharak eltolását megelőzően) kellett eldönteniük, hogy folytatják e a kísérletet vagy beérik a kevesebb szőlővel. Az egyik nőstény, kiemelkedően jól teljesített. A sárga poharat már az elejétől kezdve használta, nem csak azután, miután elrontotta a feladatot. Valószínűsíthető, hogy a középen levő poharak közül a megfelelőn tudta tartani a szemét, akkor folytatta a kísérletet, ha nem, akkor feladta.

Ez a négy kísérlet megmutatja, hogy az orangutánok valószínűleg rendelkeznek metakognícióval és képesek a saját memóriájuk teljesítőképességét megítélni, azonban több kérdés is felmerül. Miért nem teljesített a két nőstény minden faladatban jól? Lehetséges, hogy tanulással érték el a sikert? Fennállt e az asszocióciós tanulás lehetősége, azaz társították e az eltakaró fal jelenlétét a nehéz feladat fogalmával és automatikusan a sárga poharat választották, ha meglátták?

Gorilla (Gorilla gorilla)

A következő vizsgálatokat négy gorillával végezte el Suda-King, Bania, Stromberg és Subiaul (2013).

Az első kísérlet megegyezett az orangutános kísérletek közül a másodikkal. A egyik alany többször választotta látható elrejtés után a biztos jutalmat. A tesztek során kiderült, hogy erősen elfogult az egyik oldallal szemben. Akkor használta a sárga poharat, ha látta, hogy a jobb oldali pohárba tették a két szem szőlőt, de ő a balt szerette csak választani, ezért inkább az egy szőlőszemnél maradt, azaz képes volt megítélni egy számára nehéz feladatot és inkább a kisebb, de biztos jutalmat választani.

A második kísérlet az orángutánokkal végzett kísérlet negyedik feladatával azonos és az eredmények is megegyeznek az ott látottakkal.

Az utolsó kísérletben már alkalmaztak újítást. Három darab kék bögrét vezettek be, hogy a véletlen eltalálás esélyét 50%-ról 33%-ra redukálják le. A feladat során a három kék poharat az asztal közepére helyezték és egyik alá elrejtették a szőlőt, majd felajánlották a sárga poharat. Az alany feladhatja a tényleges memória teszt előtt, mielőtt a poharakat különböző irányba tolják az asztalon. Két fő része van a kísérletnek, az első, amikor láthatja, hogy hová rejtik a szőlőt, a másik pedig amikor ezt a folyamatot eltakarják előlük. Az egyik gorilla nagyon jól teljesített, mutatva a metakogníció jeleit, tehát hogy képes a saját emlékezőtehetségét értékelve dönteni arról, hogy érdemes e elvégeznie az adott feladatot.

Ezeknél a kísérleteknél az előzőekhez hasonlóan szintén fennállnak ugyan azok a kétségek: tanulás lehetősége, vizuális ingerek szerepe.

Csimpánz (Pan troglodytes)

Neldner, Collier-Baker és Nielsen cikke (2015) három csimpánzzal végzett kísérleteket mutat be. A tesztek felében nem volt feladási lehetőség, ilyenkor négy piros pohár közül kellett a jutalmat tartalmazót kiválasztaniuk az alanyoknak, tehát 25% a valószínűsége, hogy véletlenül eltalálhatják. Ha fennállt a kisebb jutalom választásának lehetősége, akkor 5 pohárból kettőben volt jutalom elrejtve, így 40%-os eséllyel választhattak jót.

Mindegyikőjük szignifikánsan jobban teljesített, amikor látták az elrejtési procedúrát. Kettő közülük a vártnál jobban teljesített, a harmadik nem találta el olyan gyakran a jutalmat tartalmazó piros pohár helyzetét, de körülbelül a feladatok felénél a biztos jutalmat választotta. Ha az elrejtést nem látták, akkor gyakrabban beérték a kevesebb jutalommal. Tehát jobban teljesítettek, ha választatták a sárga poharat.

Az állatok közül kettővel utóteszteket is végrehajtottak annak kiderítésére, hogy fennáll e a tanulás lehetősége. Ez három kísérletet foglalt magába. Az elsőben az elrejtés folyamatát nem láthatták, viszont azt igen, hogy a sárga pohár üres. Itt az vizsgálták, hogy vajon tudja e, hogy a sárga pohár választása itt nem célravezető, tehát jobban jár, ha a pirosak közül választ. A másodikban láthatták a szőlő pohárba rejtését, de azután 2 másodpercig eltakarták a poharakat egy táblával. A kísérlet célja az volt, hogy a tábla jelenléte asszociációs tanulás folytán összekapcsolódott a sárga pohár választásával, illetve, hogy kis eltakarás után is képes e megjegyezni a szőlőszemek helyzetét. A harmadikban pedig a piros poharak közül az egyikbe rejtettek el egy szőlőszemet és a sárga pohárba pedig kettőt. Itt a cél az volt, hogy megfigyeljék valóban figyelemmel kísérik e az összes pohárral elvégzett folyamatot. A kísérleteken az alanyok jól szerepeltek, így nagy valószínűséggel kijelenthetjük, hogy a csimpánzok rendelkeznek metakognícióval.

Metakogníció a delfinek esetében

Kísérletek a delfinek tudatosságával kapcsolatban

Heidi E. Harley 2013-ban megjelent cikke alapján tudományos kísérletek megerősítették, hogy a palackorrú delfinek méretes aggyal rendelkező, erősen szociális emlősök, kiterjedt fejlődési időszakkal, rugalmas kognitív képességekkel és erős akusztikus képességekkel, beleértve a kifinomult helymeghatározó rendszert. Újabb vizsgálatok megcélozták az önismeretet, öntudatot, metakogníciót, illetve elemezték, hogy a delfinek képesek-e felismerni magukat a tükörben, egy videón, valamint ellenőrizni saját maguktól egy észlelési feladatot. A jelenlegi bizonyítékok nem elég meggyőzőek a delfinek tudatát illetőleg.

Gordon Gallup 1970-ben megalkotott kísérletében (melyben csimpánzokat alkalmazott) megfigyelték, miként reagálnak az állatok a tükörre, például az már önfelismerésre enged következtetni, ha az állat a tükör segítségével kiszed valamit a fogai közül. Az első tükör-kísérletet a delfin vizsgálatokban 1994-ben végezte Marten és Sparakos. Öt delfint jelöltek be fehér cink-oxiddal, és figyelték viselkedésüket. A kísérlet során legalább két delfin módosított a testtartásán a jelölés alapján. Továbbá leírtak olyan viselkedést a tükör előtt, mely szerint a delfin buborékot fújt, játékot manipulált, kinyitotta a száját, pózolt a tükör előtt. Minőségi és mennyiségi értékeléseken alapján a szerzők viszont arra a következtetésre jutottak, hogy az adatok nem egyeztek meg azzal a hipotézissel, hogy az állatok a tükör segítségével vizsgálták magukat.

A következő kísérletükben (1995) két delfint alkalmaztak, akik viselkedését felvették, és visszajátszották nekik valós időben, illetve lelassítva is. Egyikőjük (Keola) nyitotta a száját, és ritmikusan mozgatta a fejét a valós idejű lejátszás alatt, de a késleltetettnél nem. Amikor pedig megjelölték, felismerte a jelölt oldalát a kamerában (többször a valós idejű visszajátszás során, mint a késleltetettnél). Ezen vizsgálat már vizsgálat bizonyította az öntudatot.

Metakogníciós tanulás a delfineknél

Az állatok tanulmányozása elég nehézkes, ezért Smith (1995) kidolgozott egy jól tervezett metódust, amely a bizonytalanságot vizsgálja a delfinekben. Ezekben a feladatokban általában az állatok alkotják meg önnön képességük határait, mivel a vizsgálat célja, hogy megtalálja ezeket a korlátokat. Smith egy hím delfint használt. Ha a delfin hallott egy 2100 Hz-es hangot, és a bal lapátot választotta, megjutalmazták, továbbá ha 1200 Hz-es hangot hallott,s a jobbat választotta, ismét megjutalmazták. Amikor a hibaarány növekedett, egy harmadik evező vált elérhetővé, a „bizonytalansági evező”. Ha a delfin ezt válaszotta, megerősítést kapott. Viszont ha emellett döntött, később kapott jutalmat, és minél többször használta, annál több késedelem lett.

A delfinek adatait összehasonlították egyetemistákéval , akik hasonló feladatban vettek részt. Az emberek kifejlesztettek egy választott stratégiát, amit meg is tudtak magyarázni. Bár a delfinek erre nyilván képtelenek, de a kísérletben a delfin és az ember nagyon hasonlóan viselkedett. A kísérlet alapján arra a következtetésre jutottak, hogy az ember használja a feladat során a metakogníciós képességeit, így amikor bizonytalan, a középső lapátot választja. Mivel a delfin is így tett, ez bizonyíthatja metakognícióját. Egy másik magyarázat viszont a középső lapát kiválasztására, hogy a delfin a kis lapátot a mély hangokhoz, a nagy lapátot a magas hangokhoz, a kettő közötti átmenetre pedig a közepes lapátot választotta.

Végül arra a következtetésre jutottak, hogy a metakogníció a fiatal gyerekekben és az állatokban hasonló. Négy kritériumot állítottak fel a metakogníció bemutatására a delfinek tanulmányozása alapján: 1. egy objekíven megfigyelhető elsődleges viselkedés irányítható pontossággal vagy idő mérésével 2. egy objektíven megfigyelhető másodlagos viselkedés, amely potenciálisan sugallja a tudás tudatosságát 3. variáció az elsődleges viselkedés teljesítményének mutatóin, hogy megmutassák, hogy a másodlagos viselkedés működik 4. az összefüggés analízise az elsődleges és másodlagos viselkedés között.

A rovarok metakognitív képességei

Fontos megemlíteni az idegrendszer fejlettségének mértékét az állatok evolúciós ranglétráján. Érdekes tény, hogy a halak és kétéltűek idegrendszere jelentős szimplifikáción ment keresztül az idők folyamán, a rovarokéhoz viszonyítva. Példaként hasonlítsuk össze egy méh és egy hal látását: meglepő különbséget találunk. A szürkeállomány mérete ugyan gyarapodott, ám annak szerkezete igen primitív. Viszont a rovarok kisméretű idegrendszere, mely kevesebb neuronnal rendelkezik, éppen ugyanúgy képes komplex, kifinomult működésre, s még többre is, mint a hal vagy kétéltű agya. (Giurfa, 2015)

Ezen okból kifolyólag számos kutató kezdett foglalkozni e kívülről egyszerűnek tűnő, ám annál tökéletesebben működő idegrendszer lehetőségeivel.

Házi méh (Apis mellifera)

Perry és Barron 2015-ben megjelent cikkében a házi méhek (Apis mellifera) metakogníciójának vizsgálatára irányuló kísérleteket foglalják össze. Magabiztossági teszteknek vetették alá a méheket, és azt figyelték meg, hogy képesek-e a méhek felmérni a feladat megoldásához szükséges tudásukat. Különböző nehézségű tesztek elé állították az állatokat, ahol a jó válaszért jutalom, a rosszért pedig büntetés járt, valamint, ha nem voltak biztosak a megoldásban, nem kellett válaszolniuk. A tapasztalatok pedig azt mutatták, hogy a bonyolultabb feladatok esetén szignifikánsan többször választották a "passz" lehetőséget, s ezzel növelték a helyes válaszok arányát a teszt során. Azonban ma is vita szól arról, hogy az efféle megoldás egyszerű asszociatív működéssel magyarázható, s lehet, nincs is szó a bizonytalanság felméréséről. Le Pelley (2012) szerint a pozitív és negatív feedback-eket különböző fokú stimulusokhoz társítják. Így a nehéz feladatokat, azaz stimulusokat nagy valószínűséggel bekövetkező büntetéssel asszociálják, így a feladat kihagyásával elkerülik a lehetséges büntetést.

Perry és Barron kísérletük megtervezésénél nagy figyelmet fordítottak arra, hogy az asszociatív magatartást a lehető legjobban kizárják. A feladat abból állt, hogy egy referens rúd fölött és alatt elhelyezkedő stimulusokra kellett reagálni (lásd 3. ábra). A referens rúd felett elhelyezett edény cukrot tartalmazott (jutalom), az alatta lévő pedig kinint (büntetés). A tesztek variálását az edények formájának, méretének és színének illetve helyzetének változtátásával oldották meg. Emellett a referenciarudak függőleges síkban történő mozgatásával is az asszociáció minden formáját próbálták meg kizárni, hiszen így szinte minden feladat teljesen új volt. Egy feladat nehézségét az edény és a referenciarúd egymáshoz való közelsége adta. Ha nagyon közel helyezkedett hozzá az edény, akkor nem tudta biztonsággal eldönteni, hogy felette, vagy alatta van. Az ilyen esetek legtöbbjében nem oldották meg a feladatot, s átrepültek az adott kamrából a másikba ("passz").

Irodalomjegyzék

Flavell, John H. (1979): Metacognition and Cognitive Monitoring: A New Area of Cognitive-Developmental Inquiry. American Psychologist. 34(10):906-911. DOI: 10.1037/0003-066X.34.10.906

Tarkó, K. (1998): A metakogníció fogalma a pedagógiában és a pszichológiában. Iskolakultúra 1998/8,117-120.

Nelson, Thomas O. (1996): Consciousness and metacognition. American Psychologist. Vol 51(2), Feb 1996, 102-116.

Csíkos, Cs. (2006): Tudatosság és metakogníció viszonya. Iskolakultúra 2006/12, 69-82.

Seth et al. (2005): Criteria for consciousness in humans and other mammals. Consiousness and cognition. 2005/03; 14(1):119-39.

Whyte, L. L. (1960/1962): The Unconscious before Freud. Tavistock Publications, London

Kornell, N. (2013): Where Is the "Meta" in Animal Metacognition? Journal of Comparative Psychology. 07/2013; 128(2). DOI: 10.1037/a0033444

Suda-King, C. (2008): Do orangutans (Pongo pygmaeus) know when they do not remember? Animal Cognition. 2008 Jan;11(1):21-42. DOI: 10.1007/s10071-007-0082-7

Suda-King C., Bania A. E., Stromberg E. E., Subiaul F. (2013): Gorillas' use of the escape response in object choice memory tests. Animal Cognition. 2013 Jan;16(1):65-84. DOI: 10.1007/s10071-012-0551-5

Neldner K., Collier-Baker E., Nielsen M. (2015): Chimpanzees (Pan troglodytes) and human children (Homo sapiens) know when they are ignorant about the location of food. Animal cognition. 2015 May;18(3):683-99. DOI: 10.1007/s10071-015-0836-6