Aprendizagem animal

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Carla Forte Maiolino MolentoMéd. Vet., M.Sc., Ph.D.Departamento de ZootecniaUniversidade Federal do Paranácarlamolento@yahoo.comwww.labea.ufpr.rb

Conteúdo

1. Introdução2. Definições e classificações3. Fisiologia da aprendizagem e da

memória4. Teor principal5. Bibliografia

Introdução

Eric Kandel

Eric Kandel

Definições

Aprendizagem (“Aquisição”)Processo que se manifesta por

alterações adaptativas no comportamento individual como resultado da experiência

MemóriaArmazenamento mais ou menos permanente do aprendizado, que pode ser relembrado em condições futurasEm animais principalmente a memória é passível de medição!

MemóriaProcessos envolvidos:

1. Codificação (aprendizado)Envolve elaboração

(associação com outras informações)

2. Armazenamento e manutenção

3. Evocação

Memória

Classificação da aprendizagem

1. Habituação (memória negativa)2. Sensibilização (memória positiva)O Aprendizado associativo:

a. Condicionamento clássicoReflexo condicionado

b. Condicionamento operanteTentativa e erro

c. Aprendizado latented. Aprendizado por compreensão

e. Estampagem

Classificação da aprendizagem1. Habituação

É uma diminuição no grau de resposta a um estímulo ao qual não se associa nenhum prêmio nem punição.

Acontece em todos os animais, desde protozoários.É o tipo de aprendizado mais comum.

1. Habituação – Resposta decrescente

R

E

Tempo Broom, 2000

Classificação da aprendizagem1. Habituação

Características especiais:• tipo mais antigo de aprendizado

(vantagem seletiva imensa)• tipo mais comum de aprendizado• alto grau de especificidade

• intervalo entre estímulos• natureza do estímulo

• pode atingir alto grau de complexidade

• pode ser revertida se houver alteração na importância do estímulo

Habituação – Especificidade: Relação forma e movimento (patos, gansos)

Timbergen e Lorenz, 1937

Habituação - Nível de complexidade (pintos)

RInício

E

50a. vez

Luz 10”

Luz 5”

Luz 15”

+-

+-

+-

+-

Tempo (s)Broom, 2000

Classificação da aprendizagem

2. Sensibilização

Características especiais:

• É o oposto da habituação• Também chamada de facilitação• Mais eficaz com punição que com

reforço

2. Sensibilização – Resposta crescente

R

E

Tempo

Limiar de tolerânciaR máx

Broom, 2000

Aprendizado Associativo

a) Condicionamento clássico:Pavlov e o reflexo salivar em cãoResposta a um estímulo anteriormente neutro, por condicionamento

Termos próprios:• Estímulo incondicionado (EI): e.g. alimento• Resposta incondicionada (RI): e.g.

salivação na presença do alimento• Estímulo condicionado (EC): e.g. som• Resposta condicionada (RC): e.g. salivação

após ouvir o som

Mills & Nankervis, 2005

Mills & Nankervis, 2005

a. Condicionamento clássico

a) Condicionamento clássico

A RC pode sofrer alterações, desde diminuições de intensidade até extinção completa

Aprendizado Associativo

Condicionamento clássico

Eventos

RC

(uni

dade

s arb

itrár

ias) Condicionamento

(EI presente)Extinção

(EI ausente)

Condicionamento de esquiva

Treinamento

Pareamentoluz-choque

Respostaestabelecida

Reação à luz

Condicionamento de esquiva

Respostas aprendidas a agentes estressantes tendem a persistir mesmo na ausência total da repetição do estímulo

Histórico de manejo de um animal ou rebanho é extremamente importante

Condicionamento de esquiva

“Lâmpada” Estímulo aversivo associado

Sala de ordenhaManejo aversivo,

vácuo mal regulado

Tronco de vacinação Manejo aversivo

b) Condicionamento operante

Tentativa e erroAnimal motivado = comportamento

exploratório = uma das atividades seguida por reforçoSe houver repetição coerente, dá-se a associaçãoDifere do condicionamento clássico?

Aprendizado Associativo

b) Condicionamento operante

Tentativa e erroAnimal motivado = comportamento

exploratório = uma das atividades seguida por reforçoSe houver repetição coerente, dá-se a associaçãoDifere do condicionamento clássico?

Sim, pois não envolve EI e RI

Aprendizado Associativo

Condicionamento OperanteCaixa de Skinner

Uma vez estabelecido o condicionamento, o reforço não precisa ser dado a cada resposta (pombos continuam a bicar mesmo se receberem reforço somente a cada 800 bicadas)

b) Condicionamento operante

É muito difícil de se extinguir, principalmente se com reforço apenas parcial.

Aprendizado Associativo

b) Condicionamento operantePode ser facilitado pela demonstraçãoE.g. bebedouros acionados pelos animais

Aprendizado Associativo

Aprendizado AssociativoNome Consequência Resultado Exemplo

Reforço positivo

Resposta produz consequência desejável

Aumenta o comportamento

Quando o cão senta ele ganha um biscoito

Punição positiva

Resposta produz consequência aversiva

Diminui o comportamento

Quando o cachorro morde ele ganha uma advertência

Reforço negativo

Resposta pára ou previne uma consequência aversiva

Aumenta o comportamento

Quando o cão mostra comportamento submisso, ele não é mordido

Punição negativa(treinamento de omissão)

Resposta pára ou previne uma consequência desejável

Diminui o comportamento

Se o cão late ele não ganha o biscoito

c) Aprendizado latente

Resultado de comportamento exploratório (sem objetivo específico)

A informação pode ser útil mais tarde E.g. acúmulo de conhecimento sobre o

ambiente no qual o animal vive

Aprendizado Associativo

d) Aprendizagem por compreensão

Envolve raciocínioHabilidade de combinar

espontaneamente duas ou mais experiências isoladas para formar uma nova experiência com um objetivo específico (Maier e Schneirla, 1935)

Depende de aprendizado latente

E.g. Kohler (1927) e chimpanzés

Aprendizado Associativo

e) Estampagem

Janela de aprendizado (período de maior sensibilidade)Organismo “espera” a chegada de EI-chaveSimilar a condicionamento, porém é extremamente rápida e irreversível

Aprendizado Associativo

Estampagem

e) Estampagem - Patinhos e modelo artificial

Lorenz, 1995

Aprendizado Associativo

Estampagem em mamíferos

Infância mais longa = desenvolvimento mais contínuoAnimais criados “à mão” (e.g. cordeiro órfão) = dificuldades de interação social com o grupo de animais de sua espécie, inclusive de ordem reprodutivaEstampagem na idade adulta:Cabra e o cheiro de seus filhos ~ 1 hora após o parto (ou alto risco de rejeição)

Aplicando o conhecimentoTarefa em grupos de QUATRO alunos, entrega até a próxima aula:• Busque dois vídeos de curta duração na rede, ou vídeos pessoais seus, que mostrem evidências de aprendizagem animal• Classifique cada vídeo de acordo com os tipos de aprendizagem envolvidos• Entregue via mensagem eletrônica (assunto: Vídeo Etologia, para etologia.ufpr@yahoo.com.br) os vídeos ou links e sua classificação

Exemplo de sítio: youtubeExemplo de assunto: vejam estes vídeos...

Anatomia e fisiologia da aprendizagem e da memória!

Anatomia

damemória

University of London

MemóriaCurto-prazo

Funções orgânicascríticas, ligação entremente e corpo

MemóriaLongo-prazo

MemóriaVisual

Comportamento

Memória motora

Como estudamos a anatomia da memória?

Imagem por ressonância magnética funcional(fMRI)

O uso daRessonânci

aMagnética

para se visualizara função

Memóriavisual

Memóriaauditiva

Áreas de associação• Parietooccipitotemporal NEOCÓRTEX

1. Corpo no ambiente2. Área de Wernicke3. Leitura4. Nome dos objetos

• Pré-frontal NEOCÓRTEX1. Memória de trabalho ou temporária

• Límbica MAIS ANTIGA1. Inclui impulso motivacional2. Emoções

E os animais?

Peixe

RéptilMamífero

Lobo olfatório

Neocórtex

Cérebro

CerebeloCérebro

Neocórtex

Córtex

Cerebelo

O córtex cerebral

Fisiologia da Aprendizagem e da Memória

Memória – definição fisiológica:• Aumento da sensibilidade de transmissão sináptica em consequência de atividade neural prévia

Traços de memória• Desenvolvimento de novas vias ou vias facilitadas

Fisiologia da aprendizagemHabituação (memória negativa)Cérebro ignora informações sem importância

Inibição das vias sinápticas

Sensibilização (memória positiva)Cérebro incrementa e armazena traços de memória a partir de informação de conseqüências importantes (dor, prazer,...)

Facilitação das vias sinápticas

Quem decide o que é importante?

Sistema límbico

Principalmente hipocampo, com base no grau de recompensa ou punição.

Classificação da memória

Memória de curto e médio prazo (seg a sem)Alterações químicas:Habituação

Fechamento de canais de Ca+2 na membrana pré-sináptica

SensibilizaçãoEstímulo de terminação pré-sináptica facilitadora

Facilitação (Kandel e Aplysia)

Guyton, 2002

Classificação da memória

Memória de longo prazo (anos/vida)

Alterações estruturais:

1. sítios de ligação de vesículas de NT2. vesículas de NT3. terminações pré-sinápticas4. Alterações estruturais nas espinhas

dendríticas

Memória de longo prazo

Dendritos

Ramificaçõesdos dendritos

Antes doaprendizado

Após oaprendizado

Ramificações

Plasticidade cerebral

1. Brotamento

4.Sinapses novas nãoutilizadas são desfeitas

3. Algumas sinapses sãoutilizadas

2. Conexões ao acaso comneurônios vizinhos

http://www.nature.com/news/2004/040802/full/040802-18.html

“Social status influences brain structure”(Revista Nature, agosto 2004)

Animais dominantes desenvolveram 30% mais neurônios no hipocampo; enriquecimento ambiental = mesmo efeitoAutores: Kozorovitskiy & Gould Neuroscience

A capacidade de aprendizado dos animais é um aliado para a zootecnia

* A utilização de testes com tarefas é

tão dependente do estado motivacional

que é difícil tirar conclusões realistas

Para a próxima aulaGrupos de três alunos:

• Conversa sobre duas situações nas quais o manejo de animais de produção é (ou pode ser) facilitado por meio da aprendizagem animal.• Descrição sucinta manuscrita das situações e tipos de aprendizagem envolvidos para ser entregue.

Memória

Quanto mais importante um

evento, maiores as chances de

ocorrer armazenamento

Teor Principal

DefiniçõesTipos de aprendizagemAnatomia e fisiologia da aprendizagem e da memóriaImportância para a zootecnia

BibliografiaBroom, D.M. Biology of Behaviour, Cambridge University

Press, 1981.Broom, D.M. e Johnson, K.G. Stress and Animal Welfare,

Kluwer Academic Publishers, 2000.Fraser, A.F. e Broom, D.M. Farm Animal Behaviour and

Welfare, 3a. Ed., CABI Publishing, 2002.Guyton, A.C. e Hall, J.E. Tratado de Fisiologia Médica, 10a. Ed., Guanabara Koogan, 2002.Lorenz, K. Os Fundamentos da Etologia, Editora da UNESP, 1995.Manning, A. Introdução ao Comportamento Animal, Livros Técnicos e Científicos, 1977.Michell, A.R. e Ewbank, R. Ethics, Welfare, Law and Market Forces : The Veterinary Interface, UFAW, 1996.