(57)【要約】【課題】より確実に学習させることができる学習装置及び学習プログラムを提供する。【解決手段】学習装置１０は、マウスを飼育するケージ６０と、マウスが第１選択給水管４０Ｒ、第２選択給水管４０Ｌ、又はトリガ給水管４０Ｃに接触したことを検出する接触検出部１１Ｌ，１１Ｒ，１１Ｃと、画面を有するディスプレイ１２と、記号を画面に表示した後にマウスが第１選択給水管４０Ｒと第２選択給水管４０Ｌの何れか一方に接触したときには給水ポンプ３０Ｌ，３０Ｒを介してマウスに報酬を与え、マウスが第１選択給水管４０Ｒと第２選択給水管４０Ｌの何れか他方に接触したときには電気ショック付与部１８Ｌ，１８Ｒを介してマウスに罰として直流電圧を与える学習処理を実行する制御部２０と、を備える。制御部２０は、接触検出部１１Ｃによりマウスがトリガ給水管４０Ｃに接触したことが検出されたときに学習処理を開始する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マウスを飼育するケージと、
マウスに水を与える第１選択給水管、第２選択給水管、及びトリガ給水管と、
マウスが前記第１選択給水管、前記第２選択給水管、又は前記トリガ給水管に接触したことを検出する接触検出部と、
前記第１選択給水管又は前記第２選択給水管に接触するマウスに報酬又は罰を与える賞罰付与部と、
マウスが視認可能な画像を表示する画面を有するディスプレイと、
前記画像として記号を前記画面に表示した後にマウスが前記第１選択給水管と前記第２選択給水管の何れか一方に接触したときには前記賞罰付与部を介してマウスに報酬を与え、マウスが前記第１選択給水管と前記第２選択給水管の何れか他方に接触したときには前記賞罰付与部を介してマウスに罰を与える学習処理を実行する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記接触検出部によりマウスが前記トリガ給水管に接触したことが検出されたときに前記学習処理を開始する、
学習装置。
【請求項２】
前記トリガ給水管は、前記第１選択給水管と前記第２選択給水管の中間に位置し、前記トリガ給水管を舐めるマウスが前記画面に対峙する向きに設けられる、
請求項１に記載の学習装置。
【請求項３】
前記トリガ給水管にチューブを介して水を供給する給水ビンを備え、
前記給水ビンは、
水が収容される容器部と、
前記容器部に収容された水を前記チューブを介して前記トリガ給水管に吐出する吐出口と、
前記容器部内に空気を吸入させる吸気口と、
前記吸気口に装着され、空気を通す材質で形成される吸気管と、を備える、
請求項１又は２に記載の学習装置。
【請求項４】
前記トリガ給水管は前記画面に直交する直交方向に沿って延び、
前記ケージは、前記トリガ給水管を舐めるマウスを前記画面に対峙する姿勢に導くため、前記直交方向に沿って延び、前記トリガ給水管を挟み込むように並べられる一対の壁部を備える、
請求項１から３の何れか１項に記載の学習装置。
【請求項５】
コンピューターに、
マウスが第１選択給水管、第２選択給水管、又はトリガ給水管に接触したことを検出する機能と、
前記第１選択給水管又は前記第２選択給水管に接触するマウスに報酬又は罰を与える機能と、
画像として記号をディスプレイの画面に表示した後にマウスが前記第１選択給水管と前記第２選択給水管の何れか一方に接触したときにはマウスに報酬を与え、マウスが前記第１選択給水管と前記第２選択給水管の何れか他方に接触したときにはマウスに罰を与える学習処理を実施し、マウスが前記トリガ給水管に接触したことが検出されたときに前記学習処理を開始する機能と、
を実現させるための学習プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、学習装置及び学習プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１に開示されるように、動物に複数の刺激をそれぞれ別の場所に提示する選択肢を与え、正しい刺激の選択に対してはその動物に報酬を与え、間違った刺激の選択に対してはその動物に報酬を与えないか、又は罰を与えることにより動物に学習させる装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５０５８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の構成では、複数の刺激からなる選択肢を与えた時点での動物の位置が定まっていない。よって、動物に選択肢を与えても、動物は、偶然自身に近い位置に提示された刺激をランダムに選択し、ランダムな確率で報酬を得るという非特異的な学習が成立するおそれがある。また、動物の注意力及び関心が低い状態で選択肢を与えられると、動物が刺激を無視して選択動作を行わないおそれもある。このように、適切な学習が成立しない可能性があった。
【０００５】
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、より確実に学習させることができる学習装置及び学習プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る学習装置は、マウスを飼育するケージと、マウスに水を与える第１選択給水管、第２選択給水管、及びマウスが自発的に舐めることによって学習処理を開始させるトリガ給水管と、マウスが前記第１選択給水管、前記第２選択給水管、又は前記トリガ給水管に接触したことを検出する接触検出部と、前記第１選択給水管又は前記第２選択給水管に接触するマウスに報酬又は罰を与える賞罰付与部と、マウスが視認可能な画像を表示する画面を有するディスプレイと、前記画像として記号を前記画面に表示した後にマウスが前記第１選択給水管と前記第２選択給水管の何れか一方に接触したときには前記賞罰付与部を介してマウスに報酬を与え、マウスが前記第１選択給水管と前記第２選択給水管の何れか他方に接触したときには前記賞罰付与部を介してマウスに罰を与える学習処理を実行する制御部と、を備え、前記制御部は、前記接触検出部によりマウスが前記トリガ給水管に接触したことが検出されたときに前記学習処理を開始する。
【０００７】
また、前記トリガ給水管は、前記第１選択給水管と前記第２選択給水管の中間に位置し、前記トリガ給水管を舐めるマウスが前記画面に対峙する向きに設けられる、ようにしてもよい。
【０００８】
また、上記学習装置は、前記トリガ給水管にチューブを介して水を供給する給水ビンを備え、前記給水ビンは、トリガ給水管の開口部より上方に設置され、水が収容される容器部と、前記容器部に収容された水を前記チューブを介して前記トリガ給水管に吐出する吐出口と、前記容器部内に、前記給水ビンの水面とトリガ給水管開口部の高低差に起因する負の水圧によって空気を吸入させる吸気口と、前記吸気口に装着され、空気を通す材質で形成される吸気管と、を備える、ようにしてもよい。また、トリガ給水管は、上記給水ビンの代わりに、少量の水を吐出する給水ポンプに接続されるようにしてもよい。
【０００９】
また、前記トリガ給水管は前記画面に直交する直交方向に沿って延び、前記ケージは、前記トリガ給水管を舐めるマウスを前記画面に対峙する姿勢に導くため、前記直交方向に沿って延び、前記トリガ給水管をマウスが舐めるときにマウスの姿勢を前記画面に向けさせるように、前記トリガ給水管を挟み込むように並べられる一対の壁部を備える、ようにしてもよい。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る学習プログラムは、コンピューターに、マウスが第１選択給水管、第２選択給水管、又はトリガ給水管に接触したことを検出する機能と、前記第１選択給水管又は前記第２選択給水管に接触するマウスに報酬又は罰を与える機能と、画像として記号をディスプレイの画面に表示した後にマウスが前記第１選択給水管と前記第２選択給水管の何れか一方に接触したときにはマウスに報酬を与え、マウスが前記第１選択給水管と前記第２選択給水管の何れか他方に接触したときにはマウスに罰を与える学習処理を実施し、マウスが前記トリガ給水管に接触したことが検出されたときに前記学習処理を開始する機能と、を実現させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、マウスが水を欲しているときに、少量の水が常に供給されているトリガ給水管を舐め、この行動によって学習試行が開始されるので、学習に用いる刺激を無視する可能性が低くなる。また、学習試行の開始時に、マウスは必ず中央のトリガ給水管の近くにいるので、偶然第１選択給水管又は第２選択給水管の近くにいて、その給水管を舐めるという非特異的な行動が起きなくなり、より確実に学習させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る学習装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るディスプレイ、第１選択給水管、第２選択給水管及びトリガ給水管を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る給水ビンを示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る制御部により実行される処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係るケージ内を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る接触検出部等を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る学習装置と比較例に係る学習装置を使用して実験を行った場合の正答率を示すグラフである。
【図８】比較例及び本発明の変形例に係る給水ビンを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る学習装置及び学習プログラムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すように、学習装置１０は、制御部２０と、接触検出部１１Ｌ，１１Ｒ，１１Ｃと、給水ポンプ３０Ｌ，３０Ｒと、貯水容器３１Ｌ，３１Ｒと、第１選択給水管４０Ｒ、第２選択給水管４０Ｌ及びトリガ給水管４０Ｃと、電気ショック付与部１８Ｌ，１８Ｒと、給水ビン４５と、ケージ６０と、ディスプレイ１２と、を備える。
【００１５】
ケージ６０は、マウスを飼育するケースであり、例えば透明な樹脂により形成される。図５に示すように、ケージ６０は、一対の壁部６１，６２を備える。一対の壁部６１，６２は、トリガ給水管４０Ｃを舐めるマウスをディスプレイ１２の画面１２ａに対峙する姿勢に導く。一対の壁部６１，６２は、それぞれ矩形板状をなし、ディスプレイ１２の画面１２ａに直交する直交方向に沿って延び、トリガ給水管４０Ｃを挟み込むように並べられる。一対の壁部６１，６２の間の距離は、マウスの頭部の幅よりも大きく、かつ、トリガ給水管４０Ｃを舐めるマウスの姿勢をディスプレイ１２の画面１２ａに向けるように、マウスの全長よりも小さく設定される。
【００１６】
図５に示すように、ケージ６０の内底面には金属床６４が設置される。金属床６４は、画面１２ａから離れるにつれてケージ６０の内底面に近づくように傾斜するように設置される。金属床６４は、ケージ６０内においてマウスが第１選択給水管４０Ｒ、第２選択給水管４０Ｌ又はトリガ給水管４０Ｃの先端を舐めたときにマウスが乗る位置に設けられている。金属床６４には、トリガ給水管４０Ｃが通過する切り欠き凹部６４ａが形成されている。切り欠き凹部６４ａは、金属床６４の画面１２ａ側の縁部の中央に形成されている。金属床６４とケージ６０の内底面の間には、トリガ給水管４０Ｃと給水ビン４５の間を接続するチューブ５３、及びトリガ給水管４０Ｃと制御部２０の間を接続する信号線が通過する。
【００１７】
第１選択給水管４０Ｒ、第２選択給水管４０Ｌ及びトリガ給水管４０Ｃは、それぞれ、金属により円筒状に形成されている。第１選択給水管４０Ｒ、第２選択給水管４０Ｌ及びトリガ給水管４０Ｃの各先端はケージ６０内に露出し、水を吐出する。
図１に示すように、第１選択給水管４０Ｒの基端はチューブ５１を介して給水ポンプ３０Ｒに接続されている。第２選択給水管４０Ｌの基端はチューブ５２を介して給水ポンプ３０Ｌに接続されている。トリガ給水管４０Ｃの基端はチューブ５３を介して給水ビン４５に接続されている。チューブ５１，５２，５３は、例えば樹脂により円筒状をなし、内部空間に水が通過する。
【００１８】
図２に示すように、第１選択給水管４０Ｒはディスプレイ１２の画面１２ａの正面に位置するマウスから見て右側に位置する。
図５に示すように、第１選択給水管４０Ｒは、ケージ６０の右側壁６０Ｒを貫通し、ケージ６０内においてトリガ給水管４０Ｃに近づくにつれて下方へ斜めに延びる。
第２選択給水管４０Ｌはディスプレイ１２の画面１２ａの正面に位置するマウスから見て左側に位置する。第１選択給水管４０Ｒは、ケージ６０の左側壁６０Ｌを貫通し、ケージ６０内においてトリガ給水管４０Ｃに近づくにつれて下方へ斜めに延びる。
【００１９】
トリガ給水管４０Ｃは、ディスプレイ１２の画面１２ａの正面に位置する。すなわち、トリガ給水管４０Ｃは第１選択給水管４０Ｒと第２選択給水管４０Ｌの中間に位置する。トリガ給水管４０Ｃと第１選択給水管４０Ｒの間の距離は、トリガ給水管４０Ｃと第２選択給水管４０Ｌの間の距離に等しい。トリガ給水管４０Ｃは、画面１２ａに直交する方向に沿って延び、金属床６４に向けて開口する略Ｖ字状をなす。トリガ給水管４０Ｃの先端側は、画面１２ａから離れるにつれて金属床６４に近づくように斜めに延びる。
【００２０】
図３に示すように、給水ビン４５は、水が収容されるとともに、チューブ５３を介してトリガ給水管４０Ｃに水を供給する。給水ビン４５は、トリガ給水管４０Ｃよりも高い位置に設けられる。
詳しくは、給水ビン４５は、容器部４５ａと、吐出口４５ｂと、吸気口４５ｃと、吸気管４５ｄと、を備える。
容器部４５ａは、例えば、透明な樹脂により、密閉された中空状をなし、水が収容される。
【００２１】
吐出口４５ｂは、容器部４５ａの側壁４５ａ１の下部に位置し、側壁４５ａ１に直交する方向に延びる円筒状をなす。吐出口４５ｂの先端には、チューブ５３を介してトリガ給水管４０Ｃに接続される。吐出口４５ｂは、容器部４５ａ内の水が通過することにより水をチューブ５３を介してトリガ給水管４０Ｃに供給する。
【００２２】
吸気口４５ｃは、容器部４５ａの側壁４５ａ１の上部に位置し、その側壁４５ａ１を貫通する円筒状をなす。吸気口４５ｃの内側端部は容器部４５ａの内部空間に位置し、吸気口４５ｃの外側端部は容器部４５ａの外部空間に位置する。吸気口４５ｃの内側端部は、容器部４５ａに収容される水の水面よりも高い位置に設けられる。吸気口４５ｃの外側端部には、容器部４５ａ内に空気を供給する吸気管４５ｄが装着される。吸気管４５ｄは、気体透過性を有する樹脂、例えば、シリコンゴムにより、一端が閉じられて他端が開口する円筒状に形成される。吸気管４５ｄの開口部は、吸気口４５ｃの外側端部の外周に装着される。吸気管４５ｄの長さにより、給水ビン４５の吸気量、すなわち吐出口４５ｂからの水の吐出量を調整することができる。吸気管４５ｄの長さは、吐出口４５ｂ、すなわち、トリガ給水管４０Ｃから１日当たり１ミリリットル程度の水が吐出されるように設定される。マウスは、トリガ給水管４０Ｃの先端の湿り気を感知するため、水を飲みたいときにトリガ給水管４０Ｃの先端を舐める。
吸気管４５ｄは容器部４５ａの外周に巻き付けられることにより保持される。これにより、吸気管４５ｄが邪魔となることが抑制される。吸気管４５ｄの長さは、例えば、１０ｃｍ〜１００ｃｍに設定される。
【００２３】
図２に示すように、ディスプレイ１２は、制御部２０による制御のもと画像を表示する画面１２ａを備える。画面１２ａは、第１選択給水管４０Ｒ、第２選択給水管４０Ｌ及びトリガ給水管４０Ｃにわたる範囲に形成される。画面１２ａは、第１選択給水管４０Ｒに対向する右側領域１２Ｒと、第２選択給水管４０Ｌに対向する左側領域１２Ｌと、トリガ給水管４０Ｃに対向する中央領域１２Ｃと、を有する。画面１２ａの中央領域１２Ｃには見本記号ＩＡが表示され、画面１２ａの右側領域１２Ｒには選択記号ＩＲが表示され、画面１２ａの左側領域１２Ｌには選択記号ＩＬが表示される。
【００２４】
図１に示すように、貯水容器３１Ｌ，３１Ｒは水が溜められる容器である。給水ポンプ３０Ｒは、制御部２０による制御のもと、貯水容器３１Ｒに溜められた水を汲み出したうえで第１選択給水管４０Ｒに供給する。給水ポンプ３０Ｌは、制御部２０による制御のもと、貯水容器３１Ｌに溜められた水を汲み出したうえで第２選択給水管４０Ｌに供給する。
【００２５】
図１に示すように、接触検出部１１Ｒは、マウスが第１選択給水管４０Ｒに接触したことを検出し、その検出結果を制御部２０に出力する。接触検出部１１Ｌは、マウスが第２選択給水管４０Ｌに接触したことを検出し、その検出結果を制御部２０に出力する。
接触検出部１１Ｃは、マウスがトリガ給水管４０Ｃに接触したことを検出し、その検出結果を制御部２０に出力する。
以下、接触検出部１１Ｒについて説明するが、他の接触検出部１１Ｌ，１１Ｃも接触検出部１１Ｒと同様の構成を有する。
【００２６】
図６に示すように、接触検出部１１Ｒは、サイン波供給部１５ａと、電流計測部１５ｂと、ハイパスフィルタ１５ｃと、を備える。サイン波供給部１５ａは、制御部２０による制御のもと、サイン波の電圧を金属床６４に印加する。このサイン波の電圧は、例えば、振幅０．３Ｖ程度、周波数１ｋＨｚ程度に設定されている。
【００２７】
電流計測部１５ｂは、ハイパスフィルタ１５ｃを介して第１選択給水管４０Ｒに電気的に接続されている。ハイパスフィルタ１５ｃは、直流電流が通過することを防止するためのもので、そのカットオフ周波数は、サイン波供給部１５ａが出力するサイン波電圧の周波数よりも低い値に設定されている。マウスが第１選択給水管４０Ｒを舐めたとき、サイン波供給部１５ａと金属床６４とマウスと第１選択給水管４０Ｒとハイパスフィルタ１５ｃと電流計測部１５ｂとから構成される電流路が形成され、サイン波の電流が流れる。なお、サイン波供給部１５ａが出力する電圧は、その値が小さいため、電流が流れても、マウスにはほとんど刺激を与えない。電流計測部１５ｂは、電流路にサイン波の電流が流れたことを検出し、その検出結果を制御部２０に出力する。制御部２０は、電流計測部１５ｂからサイン波の電流が流れた旨の検出信号を受信すると、マウスが第１選択給水管４０Ｒに接触したと判別する。例えば、電流計測部１５ｂは０．１秒毎に計測する。よって、マウスが第１選択給水管４０Ｒを舐めた後、０．１秒以内にマウスが第１選択給水管４０Ｒに接触したと判別される。
【００２８】
図１に示すように、電気ショック付与部１８Ｌは、第２選択給水管４０Ｌに電気的に接続され、制御部２０による制御のもと、マウスが接触する第２選択給水管４０Ｌに直流電圧を印加する。電気ショック付与部１８Ｒは、第１選択給水管４０Ｒに電気的に接続され、制御部２０による制御のもと、マウスが接触する第１選択給水管４０Ｒに直流電圧を印加する。電気ショック付与部１８Ｌ，１８Ｒによる直流電圧は、罰として機能するように、マウスに不快感を与える程度の値に設定される。詳しくは、図６に示すように、電気ショック付与部１８Ｒは、抵抗Ｒ１を介して第１選択給水管４０Ｒに接続される。電気ショック付与部１８Ｌも同様に図示しない抵抗を介して第２選択給水管４０Ｌに接続される。
【００２９】
図１に示すように、制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３と、を備える。制御部２０は、専用の装置であってもよいし、ＰＣ（Personal Computer）であってもよい。
【００３０】
ＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２１の動作に係る学習プログラム等の各種プログラム等が記憶されている。ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２３をワークエリアとして使用し、ＲＯＭ２２に格納されている動作プログラムに従って処理を実行する。
【００３１】
次に、制御部２０（ＣＰＵ２１）により実行される処理について図４のフローチャートを参照しつつ説明する。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に記憶される学習プログラムに沿ってこの処理を実行する。
まず、制御部２０は、接触検出部１１Ｃの検出結果に基づき、マウスがトリガ給水管４０Ｃに接触するのを待つ（ステップＳ１０１；ＮＯ）。そして、マウスがトリガ給水管４０Ｃに接触した旨判別したとき（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、ステップＳ１０２〜Ｓ１０９に係る学習処理を実行する。本例では、学習処理により、見本合わせテストが実施される。すなわち、マウスが水を飲むためにトリガ給水管４０Ｃの先端を舐めたときに見本合わせテストが開始される。
【００３２】
学習処理において、まず、制御部２０は、ディスプレイ１２の画面１２ａに見本記号ＩＡを表示する（ステップＳ１０２）。図２の一例では、見本記号ＩＡは、複数の丸が重なった記号である。
【００３３】
次に、制御部２０は、見本記号ＩＡを表示した状態で、一定時間が経過するのを待ち（ステップＳ１０３；ＮＯ）、一定時間が経過した旨判別したとき（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、表示中の見本記号ＩＡを消去する（ステップＳ１０４）。この一定時間は、例えば、マウスに見本記号ＩＡを記憶させるのに要する時間に設定される。
【００３４】
次に、制御部２０は、ディスプレイ１２の画面１２ａに２つの選択記号ＩＬ，ＩＲを表示する（ステップＳ１０５）。２つの選択記号ＩＬ，ＩＲのうち一方は見本記号ＩＡと同一の記号であり、他方は見本記号ＩＡと異なる記号である。図２の一例では、選択記号ＩＬは複数の丸が重なった記号であり、選択記号ＩＲは星形の記号である。
【００３５】
次に、制御部２０は、接触検出部１１Ｌ，１１Ｒを通じてマウスが第１選択給水管４０Ｒ又は第２選択給水管４０Ｌに接触するのを待ち（ステップＳ１０６；ＮＯ）、マウスが第１選択給水管４０Ｒ又は第２選択給水管４０Ｌに接触した旨判別したとき（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、マウスの選択が正しいか否かを判別する（ステップＳ１０７）。
【００３６】
制御部２０は、マウスが選択記号ＩＬ，ＩＲのうち見本記号ＩＡと同一の記号に対応する給水管に接触したとき、マウスの選択が正しい旨判別し（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、マウスが接触した給水管から水を供給する（ステップＳ１０８）。このように、マウスの選択が正しい場合には、マウスに報酬として水が与えられる。
図２の一例では、制御部２０は、見本記号ＩＡと同一の選択記号ＩＬに対応する第２選択給水管４０Ｌにマウスが接触した旨判別したとき（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、マウスの選択が正しい旨判別し（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、第２選択給水管４０Ｌから水を供給する（ステップＳ１０８）。
【００３７】
一方、制御部２０は、マウスが選択記号ＩＬ，ＩＲのうち見本記号ＩＡと異なる記号に対応する給水管に接触したとき、マウスの選択が誤っている旨判別し（ステップＳ１０７；ＮＯ）、電気ショック付与部１８Ｌ，１８Ｒの何れかを通じて給水管に接触するマウスに直流電圧を印加する（ステップＳ１０９）。このように、マウスの選択が誤っている場合にはマウスに罰として直流電圧が与えられる。
図２の一例では、制御部２０は、見本記号ＩＡと異なる選択記号ＩＲに対応する第１選択給水管４０Ｒにマウスが接触した旨判別したとき（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、マウスの選択が誤っている旨判別し（ステップＳ１０７；ＮＯ）、電気ショック付与部１８Ｒを通じて第１選択給水管４０Ｒに接触するマウスに直流電圧を印加する（ステップＳ１０９）。
以上で、フローチャートに係る処理が終了となる。
【００３８】
（効果）
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
【００３９】
（１）学習装置１０は、マウスが収容されるケージ６０と、マウスに水を与える第１選択給水管４０Ｒ、第２選択給水管４０Ｌ、及びトリガ給水管４０Ｃと、マウスが第１選択給水管４０Ｒ、第２選択給水管４０Ｌ、又はトリガ給水管４０Ｃに接触したことを検出する接触検出部１１Ｌ，１１Ｒ，１１Ｃと、第１選択給水管４０Ｒ又は第２選択給水管４０Ｌに接触するマウスに報酬又は罰を与える賞罰付与部の一例である電気ショック付与部１８Ｌ，１８Ｒ及び給水ポンプ３０Ｌ，３０Ｒと、マウスが視認可能な画像を表示する画面１２ａを有するディスプレイ１２と、画像として記号を画面１２ａに表示した後にマウスが第１選択給水管４０Ｒと第２選択給水管４０Ｌの何れか一方に接触したときには給水ポンプ３０Ｌ，３０Ｒを介してマウスに報酬を与え、マウスが第１選択給水管４０Ｒと第２選択給水管４０Ｌの何れか他方に接触したときには電気ショック付与部１８Ｌ，１８Ｒを介してマウスに罰として直流電圧を与える学習処理を実行する制御部２０と、を備える。制御部２０は、接触検出部１１Ｃによりマウスがトリガ給水管４０Ｃに接触したことが検出されたときに学習処理を開始する。
この構成によれば、マウスの飲水欲求が高まり、マウスがトリガ給水管４０Ｃを舐めたときに、学習処理が開始される。これにより、マウスの注意力が低下していたりマウスが寝ていたりするときに学習処理が開始されないため、学習に対するマウスの注意力及び関心を高く保つことが可能となる。よって、マウスにより確実に学習させることができる。
【００４０】
（２）トリガ給水管４０Ｃは、第１選択給水管４０Ｒと第２選択給水管４０Ｌの中間に位置し、トリガ給水管４０Ｃを舐めるマウスが画面１２ａに対峙する向きに設けられる。
この構成によれば、マウスはトリガ給水管４０Ｃを舐めたときに画面１２ａに対峙する。このため、マウスは学習処理において画面１２ａに表示される記号を視認し易く、マウスにより確実に学習させることができる。
また、学習処理の開始時に、マウスは第１選択給水管４０Ｒと第２選択給水管４０Ｌの中間に位置する。このため、学習処理の開始時にマウスが第１選択給水管４０Ｒと第２選択給水管４０Ｌの何れかの近くに位置することが抑制される。よって、学習処理において、マウスに第１選択給水管４０Ｒと第２選択給水管４０Ｌの何れかを選択させることができる。
学習処理の開始時にマウスが第１選択給水管４０Ｒと第２選択給水管４０Ｌの何れかの近くに位置することを抑制するべく、学習処理が実行されない期間において、第１選択給水管４０Ｒと第２選択給水管４０Ｌに電圧を印加することも考えられるが、上記構成においては、学習処理が実行されない期間において第１選択給水管４０Ｒと第２選択給水管４０Ｌに電圧を印加する必要がない。これにより、マウスに電圧を加えることを最小限に抑えることができる。
【００４１】
（３）学習装置１０は、トリガ給水管４０Ｃにチューブ５３を介して水を供給する給水ビン４５を備える。給水ビン４５は、水が収容される容器部４５ａと、容器部４５ａに収容された水をチューブ５３を介してトリガ給水管４０Ｃに吐出する吐出口４５ｂと、容器部４５ａ内に空気を吸入させる吸気口４５ｃと、吸気口４５ｃに装着され、空気を通す材質で形成される吸気管４５ｄと、を備える。
この構成によれば、トリガ給水管４０Ｃから時間経過とともに少量の水を吐出させることができる。マウスは飲水欲求が高まったときにトリガ給水管４０Ｃの湿り気を感知して舐める習性がある。よって、マウスが水を飲みたいときに学習処理が開始されるため、学習に対するマウスの注意及び関心を高く保つことが可能となる。
また、上記構成によれば、給水ポンプを利用することなく、トリガ給水管４０Ｃから水を吐出させることができる。よって、より簡易な構成を実現することができる。
さらに、図８に示すように、比較例に係る給水ビン１４５は、上方が開口する容器部１４５ａと、容器部１４５ａに収容された水をチューブ５３を介してトリガ給水管４０Ｃに吐出する吐出口１４５ｂと、を備える。比較例に係る給水ビン１４５においては、トリガ給水管４０Ｃからの水の吐出量を少なくするため、上記実施形態に係る給水ビン４５に比べて、吐出口１４５ｂの径を小さくする必要があった。よって、吐出口１４５ｂにおいて詰まりが生じ易く、安定して水をトリガ給水管４０Ｃに供給することが困難であった。この点、上記実施形態に係る給水ビン４５においては、吸気口４５ｃ及び吸気管４５ｄにより、トリガ給水管４０Ｃからの水の吐出量を少なくしつつ、吐出口４５ｂの径を大きく保つことができる。よって、吐出口４５ｂにおいて詰まりが生じることが抑制される。
【００４２】
（４）トリガ給水管４０Ｃは画面１２ａに直交する直交方向に沿って延びる。ケージ６０は、トリガ給水管４０Ｃを舐めるマウスを画面１２ａに対峙する姿勢に導くため、直交方向に沿って延び、トリガ給水管４０Ｃを挟み込むように並べられる一対の壁部６１，６２を備える。
この構成によれば、マウスが画面１２ａと異なる方向を向きつつトリガ給水管４０Ｃを舐めることが抑制される。よって、マウスにより確実に画面１２ａを視認させることができ、これにより、マウスにより確実に学習させることができる。
【００４３】
（５）学習プログラムは、コンピューターの一例である制御部２０に、マウスが第１選択給水管４０Ｒ、第２選択給水管４０Ｌ、又はトリガ給水管４０Ｃに接触したことを検出する機能と、第１選択給水管４０Ｒ又は第２選択給水管４０Ｌに接触するマウスに報酬である水又は罰である直流電圧を与える機能と、画像として記号をディスプレイ１２の画面１２ａに表示した後にマウスが第１選択給水管４０Ｒと第２選択給水管４０Ｌの何れか一方に接触したときにはマウスに報酬を与え、マウスが第１選択給水管４０Ｒと第２選択給水管４０Ｌの何れか他方に接触したときにはマウスに罰を与える学習処理を実行し、マウスがトリガ給水管４０Ｃに接触したことが検出されたときに学習処理を開始する機能と、を実現させる。
この構成によれば、マウスにより確実に学習させることができる。
【００４４】
（実験結果）
本発明者は、本実施形態に係る学習装置を使用した実験と比較例に係る学習装置を使用した実験を行った。
比較例に係る学習装置は、トリガ給水管４０Ｃを有さず、予め設定されたタイミングで学習処理が開始される点が本実施形態に係る学習装置１０と異なる。この実験では、見本合わせテスト、遅延見本合わせテスト及び図形位置テストが実施される。図形位置テストは、見本合わせテストよりもレベルが低いテストである。詳しくは、図形位置テストは、２つの選択記号ＩＬ，ＩＲの何れか一方の選択記号を表示した後に、表示された選択記号に対応する第１選択給水管４０Ｒ又は第２選択給水管４０Ｌに接触すると接触した給水管から水をマウスに供給し、表示された選択記号に対応しない第１選択給水管４０Ｒ又は第２選択給水管４０Ｌに接触するとマウスに直流電圧を印加する。
また、遅延見本合わせテストは、上述した図４のフローチャートにおいて、見本記号ＩＡの消去後（ステップＳ１０４）、遅延時間だけ経過した後に、２つの選択記号ＩＬ，ＩＲを表示する（ステップＳ１０５）。遅延時間は、この実験においては５秒に設定されている。
図７の丸と罰点マークが組み合わせられた記号で示すように、比較例に係る学習装置を使用して、１つのケージ６０に１匹ずつ計４匹のマウスについて１日１セッションだけ図形位置テストが実施された場合には３日間で８０％の正答率に達する。なお、１セッションは２０回である。しかしながら、図７の四角形と罰点マークが組み合わせられた記号で示すように、比較例に係る学習装置を使用して、１つのケージ６０に１匹ずつ計１６匹のマウスについて１日１セッションだけ見本合わせテストが実施された場合には７日間が経過しても、正答率は８０％に到達せず、また正答率の増加態様も不安定である。
一方、図７の丸の記号で示すように、本実施形態に係る学習装置１０を使用して、１つのケージ６０に１匹ずつ計６匹のマウスについて１日１セッションだけ図形位置テストが実施された場合には２日目で正答率が８０％を超え、その後もほぼ８０％を維持する。そこで、図７の四角形の記号で示すように、１０日目からは、本実施形態に係る学習装置１０を使用して、１つのケージ６０に１匹ずつ計６匹のマウスについて１日１セッションだけ見本合わせテストを実施した。この見本合わせテストでも、正答率が８０％を超えた状態が維持された。そこで、１３日目からは、図７の白抜きの四角形の記号で示すように、本実施形態に係る学習装置１０を使用して、１つのケージ６０に１匹ずつ計６匹のマウスについて１日１セッションだけ遅延見本合わせテストを実施した。この遅延見本合わせテストでも、正答率が８０％を超えた状態が維持された。本実施形態に係る学習装置１０によって、比較例に係る学習装置よりも確実に学習させることができることがわかる。
【００４５】
（変形例）
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
【００４６】
上記実施形態においては、制御部２０は学習処理により見本合わせテストを実施していたが、実行するテストの種類はこれに限らず、図形位置テスト、遅延見本合わせテスト、視覚依存タスクテスト、連想依存タスクテストを実施してもよい。
視覚依存タスクテストについて見本合わせテストとの相違点を中心に説明する。
制御部２０は、視覚依存タスクテストにおいて、見本記号ＩＡを表示すると同時に、図示しないスピーカーを通じて見本記号ＩＡに対応する音声を発する。この音声は、見本記号ＩＡの種類に応じた固有の音声であり、見本記号ＩＡ自体が持つ概念とは無関係であってもよい。例えば、見本記号ＩＡが第１見本記号である場合には第１の音声が発され、見本記号ＩＡが第２見本記号である場合には第２の音声が発される。
【００４７】
連想依存タスクテストについて視覚依存タスクテストとの相違点を中心に説明する。
制御部２０は、連想依存タスクテストにおいて、視覚依存タスクテストと異なり見本記号ＩＡを表示せずに、視覚依存タスクテストと同様に図示しないスピーカーを通じて見本記号ＩＡに対応する音声を発する。連想依存タスクテストは、視覚依存タスクテストの後に実施されることが好ましい。
【００４８】
上記実施形態においては、給水ビン４５の吐出口４５ｂ、吸気口４５ｃ及び吸気管４５ｄによりトリガ給水管４０Ｃから水が吐出されていたが、これに限らず、給水ポンプにより給水ビン４５内の水をトリガ給水管４０Ｃから吐出させてもよい。
また、本実施形態においては、所定期間において所定量だけ、例えば、１日に１ミリリットルだけトリガ給水管４０Ｃから水が吐出されていたが、これに限らない。例えば、制御部２０は、図示しない接触検出部によりマウスがトリガ給水管４０Ｃに接触した旨検出されたときに、図示しない給水ポンプを介して給水ビン４５内の水をトリガ給水管４０Ｃから吐出させてもよい。
また、上記実施形態における図３に示す給水ビン４５に代えて、図８に示す給水ビン１４５が採用されてもよい。
【００４９】
上記実施形態においては、トリガ給水管４０Ｃは、第１選択給水管４０Ｒと第２選択給水管４０Ｌの中間に位置していたが、これに限らず、ケージ６０内の何れの位置にあってもよい。
【００５０】
上記各実施形態においては、学習装置１０は、マウスに学習させていたが、学習させる対象はマウスに限らず、ラット、モルモット等の動物であってもよい。
【００５１】
本発明の対象は学習装置１０の機能を実現するための学習プログラムであってもよい。この場合、この学習プログラムは、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等のコンピューター読み取り可能な記録媒体に記憶されてもよいし、ネットワークを介してコンピューターにダウンロードされてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
ＩＡ  見本記号
ＩＬ，ＩＲ  選択記号
１０  学習装置
１１Ｃ，１１Ｌ，１１Ｒ  接触検出部
１２  ディスプレイ
１２ａ  画面
１８Ｌ，１８Ｒ  電気ショック付与部
２０  制御部
３０Ｌ，３０Ｒ  給水ポンプ
３１Ｌ，３１Ｒ  貯水容器
４０Ｃ  トリガ給水管
４０Ｒ  第１選択給水管
４０Ｌ  第２選択給水管
４５  給水ビン
４５ａ  容器部
４５ｂ  吐出口
４５ａ１  側壁
４５ｃ  吸気口
４５ｄ  吸気管
５１，５２，５３  チューブ
６０  ケージ
６１，６２  壁部
６４  金属床
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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