dc.contributor.author
Stach, Silke
dc.date.accessioned
2018-06-07T16:30:45Z
dc.date.available
2004-01-15T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/2636
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-6837
dc.description
0\. Titelblatt und Inhaltsverzeichnis
1\. Einleitung 1
2\. Chapter I 26
3\. Chapter II 58
4\. Chapter III 73
5\. Diskussion 106
6\. Summary 130
7\. Zusammenfassung 132
8\. Danksagung 135
dc.description.abstract
This thesis investigates the capacities of generalization and categorization
of visual stimuli in honeybees (Apis mellifera). To this purpose, different
behavioural discrimination experiments were performed in which free-flying
honeybees were trained to collect sucrose solution on vertically presented
stimuli in a Y-maze. The training procedure was either differential, i.e. a
single pair of patterns had to be discriminated, or following the principles
of typical categorization experiments, i.e. bees were trained to discriminate
between two groups of stimuli that were all different but shared a common
parameter which could be used for discrimination and categorization. After
completed training, bees were confronted with new instances in transfer tests,
in order to test their generalization and categorization performance. Because
transfer to pattern transformations such as mirror-images and left-right
transformation is a special case among visual generalization tasks, I
investigated transfer to these transformations in bees (Chapter I). The
results show, that bees generalized to the mirror image and left- right-
transformation if the original pattern was absent. After the training with one
pattern pair as well as after training to six pattern pairs, they preferred
the left right transformation over the mirror image. Following the principle
of parsimony, the bees? performance can be explained by known pattern
recognition strategies in bees, i.e. the use of a template like representation
and feature extraction: in each test they preferred the pattern which had the
highest degree of similarity with the rewarded training stimulus.
Interpretation of the results in favour of simple pattern recognition
strategies led to the idea that bees might have learned patterns containing
several different orientations in terms of a configuration of orientations in
which each retinal quadrant is associated with a specific orientation. This
possibility was further investigated in Chapter II. Here I asked whether bees
are able to combine several orientations in a specific spatial configuration
and to categorize novel stimuli conserving or not this configuration. In these
experiments, bees were trained to the sequence of six randomised pattern
pairs, in order to promote extraction of the orientations. Bees were then
presented with novel test patterns with reduced orientation information and a
changed configuration of orientations. Supporting the findings of the
experiments in Chapter I, in all cases the bees preferred the configuration
corresponding to the rewarded group of stimuli over any other alternative
presented during the tests. We could thus show, that bees are able to
categorize patterns based on a configural representation of four orientations.
Additionally, bees were trained to coloured stimuli in which the receptor
specific contrasts for the three receptors in the bees visual system (S, M and
L-receptors) was specifically suppressed. This was done in order to detect the
visual pathway implicated in this kind of task and the results show, that bees
only could solve the task with pattern providing M- and L- contrast. In
Chapter III I asked whether a configural pattern representation is a
consequence of training to a set of stimuli sharing a common configuration or
if it also occurs after a simpler form of training. Moreover, I wanted to
know, whether different levels of experience influence generalization and
categorization performance. Therefore I tested bees at different stages of the
training procedure. The results show, that bees can acquire a configural
pattern representation after training to a single pattern pair and that they
show a higher degree of generalization to novel instances with a higher level
of experience. Together, the results show that bees can learn a specific
configuration of orientations, thus combine several stimulus elements into a
generic, configural representation and that this representation changes with
increasing experience towards a higher level of generalization to novel
stimuli.
de
dc.description.abstract
Diese Arbeit untersucht die Fähigkeit zur Generalisierung und Kategorisierung
visueller Stimuli bei Bienen (Apis mellifera). Zu diesem Zweck wurden
verschiedene diskriminative Verhaltensexperimente mit frei fliegenden Bienen
durchgeführt. Bienen wurden dressiert, Zuckerlösung auf vertikal präsentierten
Stimuli in einem Y-Labyrinth zu sammeln. Die Dressur war entweder
differentiell, d. h. ein einzelnes Musterpaar musste diskriminiert werden,
oder folgte dem Prinzip typischer Kategorisierungsexperimente, d. h. Bienen
wurden mit zwei Gruppen von Mustern dressiert, die alle unterschiedlich waren
aber innerhalb einer Gruppe einen gemeinsamen Parameter hatten, der zur
Diskriminierung und Kategorisierung genutzt werden konnte. Nach Abschluss der
Dressurphase wurden die Bienen in Transfer-Tests mit neuen Stimuli
konfrontiert, um ihre Generalisierungs- und Kategorisierungsfähigkeit zu
testen. Weil die Erkennung von Mustertransformationen wie Spiegelbild und
Links-Rechts-Transformation einen Sonderfall in bezug auf visuelle
Generalisierung darstellt, wurde die Erkennung dieser Transformationen bei
Bienen untersucht (Kapitel I). Die Ergebnisse zeigen, dass Bienen auf das
Spiegelbild und die Links-Rechts-Transformation eines gelernten Musters
generalisieren, wenn dieses nicht mehr zur Wahl steht. Sowohl nach der Dressur
auf ein einzelnes Musterpaar als auch nach der Dressur auf sechs verschiedene
Musterpaare zogen die Bienen jeweils die Links-Rechts-Transformation dem
Spiegelbild vor. Dem Prinzip der einfachsten Möglichkeit folgend, kann das
Wahlverhalten der Bienen vollständig anhand bei Bienen bekannter
Mustererkennungsstrategien erklärt werden, d. h. durch die Nutzung einer
schablonenartigen Musterrepräsentation und Extraktion bestimmter
Musterparameter: in jedem Test bevorzugten die Bienen das Muster, welches die
größte Ähnlichkeit mit dem belohnten Dressurmuster aufwies. Die Interpretation
der Ergebnisse aufgrund einfacher Mustererkennungsstrategien führte zu der
Idee, dass Bienen möglicherweise in der Lage sind, Muster, die mehrere
unterschiedliche Orientierungen enthalten, in Form einer Konfiguration dieser
Orientierungen lernen können, in der jeder retinale Quadrant mit einer
spezifischen Orientierung assoziiert wird. Diese Idee wurde in Kapitel II
weiter untersucht. Hier geht es um die Frage, ob Bienen mehrere Orientierungen
in einer spezifischen räumlichen Konfiguration kombinieren können und ob sie
in der Lage sind, unbekannte Stimuli aufgrund dieser Konfiguration zu
kategorisieren. Für diese Untersuchung wurden Bienen mit einer randomisierten
Folge sechs Musterpaare dressiert, um die Nutzung der
Orientierungskonfiguration zu garantieren. Anschließend wurden die Bienen mit
neuen Mustern konfrontiert, in denen die Orientierungsinformation reduziert
und die Konfiguration teilweise verändert wurde. In allen Fällen bevorzugten
die Bienen das jenige Testmuster, das in der Orientierungskonfiguration der
belohnten Mustergruppe entsprach gegenüber jeder anderen dargebotenen
Alternative. Wir konnten also zeigen, dass Bienen tatsächlich zu konfiguraler
Kategorisierung von Mustern, die aus vier Orientierungen bestehen, in der Lage
sind. Darüber hinaus wurden Bienen mit farbigen Stimuli trainiert, in denen
spezifisch die rezeptor-spezifischen Kontraste für die drei verschiedenen
Photorezeptoren (S, M und L ? Rezeptoren) unterdrückt wurden. Dieses
Experiment wurde durchgeführt, um die visuellen Verarbeitungsbahn, die an der
konfiguralen Kategorisierung beteiligt ist, zu bestimmen. Wir stellten fest,
dass die Aufgabe nur mit den Mustern gelöst wurde, wenn diese sowohl M- als
auch L-rezeptorspezifischen Kontrast aufwiesen. In Kapitel III wurde
untersucht, ob eine konfigurale Musterrepräsentation eine Folge der Dressur
auf ein Set von Mustern ist, die eine gemeinsame Orientierungskonfiguration
haben, oder ob diese Art von Repräsentation auch nach einer einfacheren
Dressur auftritt. Darüber hinaus wurde untersucht, ob verschiedene
Erfahrungsniveaus das Generalisierungs- und Kategorisierungsverhalten
beeinflussen. Deshalb wurden die Bienen zu unterschiedlichen Zeitpunkten des
Trainings mit Testmustern konfrontiert. Die Ergebnisse zeigen, dass eine
konfigurale Musterrepräsentation auch dann entsehen kann, wenn Bienen nur mit
einem Musterpaar dressiert werden und dass sie eine höhere
Generalisierungsfähigkeit in bezug auf unbekannte Muster nach einer längeren
Dressur aufweisen.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
categorization
dc.subject
pattern recognition
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Pattern recognition in honeybees: Generalization and Categorization
dc.contributor.firstReferee
Prof: Dr. Martin Giurfa
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Randolf Menzel
dc.date.accepted
2003-11-14
dc.date.embargoEnd
2004-01-27
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2004000084
dc.title.translated
Mustererkennung bei Honigbienen: Generalisierung und Kategorisierung
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
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FUDISS_thesis_000000001187
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http://www.diss.fu-berlin.de/2004/8/
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