Physical cognition in parrots : a comparative approach

Tiere unterscheiden sich in ihrer Intelligenz, d.h. in der Geschwindigkeit und im Erfolg, mit dem sie Probleme in ihrer Umwelt losen. Es existiert eine Reihe von Evolutionshypothesen, die versuchen, diese Variation und die Entwicklung kognitiver Fahigkeiten bei verschiedenen Arten zu erklaren. Ein vergleichender Ansatz erlaubt die Uberprufung dieser und anderer evolutionarer Fragen zu den Ursprungen von und den Selektionsdrucken auf kognitive Mechanismen. Zum Beispiel: Haben phylogenetisch eng miteinander verwandte Arten ahnliche kognitive Mechanismen? Welche Selektionsdrucke formen kognitive Mechanismen bei verschiedenen Arten? Spielt das soziale Umfeld eine besondere Rolle bei der Entwicklung von Intelligenz? Vergleiche zwischen Arten erfordern dabei eine sorgfaltige Berucksichtigung der verwendeten experimentellen Methodik sowie der Faktoren, welche die Leistung eines Individuums in einem Experiment beeinflussen. In dieser Arbeit habe ich die Fahigkeiten verschiedener Papageienarten, physikalische Probleme zu losen, untersucht. Ich habe dafur das sogenannte string-pulling-Paradigma verwendet - eine Methode, die sich bereits fur die Untersuchung kognitiver Fahigkeiten verschiedener Arten als geeignet erwiesen hat. Die Arbeit brachte folgende neuen Erkenntnisse hervor: Die erhebliche Variation in der Fahigkeit verschiedener Papageienarten, string-pulling-Probleme zu losen, ist nicht durch phylogenetische Verwandtschaftsverhaltnisse zu erklaren. Stattdessen wird die Variation der kognitiven Fahigkeiten, wie z.B. das Verstandnis des Ursache-Wirkung-Prinzips, des Prinzips der physikalischen Verbundenheit und der Funktionalitat am besten durch soziale Komponente der Umwelt erklart. Dazu zahlen die sogenannte Fission-Fusion-Dynamik einer Gruppe, das Brut-system und die Grose der Tagesgruppen. Es scheint, als ob das fortgeschrittene physikalische Verstandnis aus evolutionarer Sicht durch kognitive Herausforderungen des Lebens in einem komplexen sozialen Umfeld begunstigt wurde. Das Verstandnis physikalischer Zusammenhange erscheint deshalb genereller Natur, und stellt keine adaptive Spezialisierung auf eine bestimmte okologische Nische dar. Die vorliegende Arbeit liefert auch erste Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen visuell-raumlichen und motorischen Fahigkeiten bei Nicht-Saugetieren. Sie zeigt, dass feinere motorische Fahigkeiten positiv mit der Leistung der Papageien in string-pulling-Aufgaben korrelieren. Daruber hinaus zeigten einzeln getestete Papageien und solche, die in einem sozialen Kontext getestet wurden, keine signifikanten Unterschiede in ihrer Fahigkeit string-pulling-Probleme zu losen. Im Gegensatz zu fruheren Studien, legen die Ergebnisse meiner Untersuchung nahe, dass das Testen der Tiere in einer Gruppe, zumindest bei sozialen Arten, keine Beeintrachtigung der Leistungsfahigkeit in einem Experiment nach sich zieht. Im Gegenteil, die Problemlosung im sozialen Kontext spiegelt das naturliche Verhalten sozialer Arten besser wider, da sie mit kognitiven Herausforderungen oft unter den Bedingungen des sozialen Wett-bewerbs umgehen mussen. Das Testen sozialer Arten in der Gruppe hat somit okologische Relevanz. Daruber hinaus kann der soziale Kontext auch Vorteile durch die Verringerung der Angstlichkeit und des Stress-Niveaus einzelner Individuen mit sich bringen. Denn, wie ich zeigen konnte, war die Bereitschaft, sich an den Aufgaben zu beteiligen, signifikant hoher bei im sozialen Kontext getesteten Individuen. Meine Untersuchungen haben gezeigt, dass alle getesteten Arten individuelle Unterschiede in der Personlichkeit zeigten und diese mit individuellen kognitiven Unterschieden bei der Losung von string-pulling-Aufgaben korrelierten. Bei allen Arten waren neugierige Individuen weniger genau bei der Losung komplexer string-pulling-Muster. Meine Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass der Effekt der Personlichkeitsmerkmale auf die kognitive Leistung von der Komplexitat der Aufgabe abhangen kann. Daruber hinaus konnen Unterschiede in Personlichkeitsmerkmalen auch bestimmen, ob ein sozialer Kontext die Reaktion eines Individuums auf eine neue Situation erleichtert oder beeintrachtigt. Unterschiede in der Personlichkeit, sowie im sozialen Kontext mussen deshalb bei dem experimentellen Design, der Interpretation der Ergebnisse sowie beim Vergleich verschiedener Arten sorgfaltig berucksichtigt werden. Animals differ considerably in intelligence, defined as the speed and the success with which they solve problems related to surviving in their environment. There are a number of evolutionary hypotheses which attempt to explain cognitive variation across species as well as how cognitive traits may have evolved. A comparative approach allows us to test these evolutionary questions on the origins of and the ecological pressures on cognitive abilities. For example: Do phylogenetically closely related species share similar cognitive abilities? What kind of evolutionary pressures shape cognitive abilities across species? Does the social environment play a special role in shaping cognition? Comparisons across species require careful consideration of the experimental methods used and the factors that may affect an individual’s performance in an experiment. In this thesis, I studied the abilities of different parrot species to solve physical problems. I used the string-pulling paradigm to investigate this issue – a method that has been proved to be suitable for investigating cognitive evolution across species. I present the following new findings: The considerable variation in the ability to solve patterned-string problems found among parrots was not related to their phylogenetic relationship. Rather, the variation in psittacines’ cognitive abilities such as the understanding of mean-end relations, connectedness, and functionality was best explained by social components of their natural environment such as fission-fusion dynamics, breeding system and the size of the daily groups. It appears that parrots’ enhanced cognition in the physical domain is of a domain-general nature, rather than an adaptive specialization to a certain ecological niche, and might have been evolutionarily favoured by the cognitive challenge of living in a complex social environment. In my thesis, I provide the first evidence for an interrelation between visual-spatial and motor abilities in non-mammalian animals by showing that more highly developed motor abilities correlate positively with parrots’ performance in patterned-string tasks. Furthermore, parrots tested in a social context and those tested singly showed similar cognitive capacity in solving patterned-string problems. In contrast to previous studies, my findings revealed that, at least in the case of highly social species the testing in social settings does not appear to bias the results obtained in physical cognition experiment. On the contrary, testing of problem-solving in a social context better reflects natural behaviour and is thus more ecologically relevant for highly social species that often have to deal with cognitive challenges under conditions of social competition. Furthermore, I could show that the parrots’ willingness to participate in the tasks was significantly higher in a social context. Thus, the social settings may provide advantages by decreasing the level of individual fearfulness and stress. The study species consistently showed individual differences in personality, which correlated with individual cognitive differences in solving string-pulling problems, showing that more explorative individuals were less accurate in solving more complex string patterns. My findings also suggest that the effect of personality on cognitive performance might depend on the complexity of the task. Moreover, differences in personality traits may also determine whether social context facilitates or impairs an individual’s response to a novel situation. Differences in personality traits as well as social context thus must be carefully considered when designing setups, interpreting findings and comparing them across species