マウスは写真と実物を見分けられると判明!高度な関連付け能力もあるよ

2022.03.24

みなさんこんにちは!サイエンス妖精の彩恵りりだよ!

今回のお話は、マウスは写真と実物を区別できると判明した実験についてだよ!

写真と実物という、視覚的な情報が異なるもの同士について、同じものを関連付け、違うものを区別できる事が今回分かったよ!

しかもそれだけでなく、一部の情報を隠しても関連付けを行う事ができると分かったんだよ!霊長類にしかないと観られていた脳の高次機能が齧歯類にもある事を示した最初の研究だよ!

ネズミの視覚能力 表紙

写真と実物は違うけど同じ

写真やテレビなど、私たちは二次元の画像をいろんな場面で観ているよね。ところで、人とか車とか家とか、写っているものを見た時に、その三次元的な構造を想像するのはそこまで難しい事じゃないよね?

写真やテレビに写っているものはあくまでも二次元でしかないけれど、私たちは過去の経験や知識に基づき、写っていない部分の形状を想像する能力が備わっているよ。じゃあ、他の生き物の場合はどうなのかな?

ヒト以外の動物が、二次元的な視覚情報を得た時に、三次元的な物理的物体へと関連付けられるか、を確かめる実験は、実は前例が結構少ないよ。

何かしらの視覚的情報を実験する際に、向きに影響されないようにしばしば写真を使う事を考えれば、これは意外かもしれないね。

これまでのところそのような研究がされたのは、ヒト以外だとチンパンジー、シシオザル、アカゲザル、そしてハトだけだよ。これらの動物では、二次元的情報と三次元的物体をうまく関連付ける事ができると明らかになっているよ。

齧歯類の認識能力は (意外な事に) 分かってないよ!

一方で、実験動物として多用されるマウスやラットなどの齧歯類の認識能力は、これまできちんと調べられていなかったよ。伝統的には、そのような高度な物体認識能力が無い、と信じられてきたよ。

これは、ラットの視力が悪い上に、高度な物体認識能力を持つ事で知られる霊長類、登木目、ネコに観られる脳の構造が無い事からそう思われてきたよ。

ただし一方で、物体認識に関する脳や神経の仕組みが全て理解されているわけではないという事や、近年の視覚情報に関する研究では、これまで思われてきたよりずっと高度な視覚情報の処理能力がある事も分かってきたよ。

だから、マウスやラットの視覚に関する能力をきちんと理解しないと、これらを使った研究に思わぬバイアスがかかっているかもしれないから、とても重要だよ。

ところでどうやって実験するの?

ネズミの視覚能力 実験説明

マウスは見慣れないものをよく観察する習性があるよ。これを利用し、マウスが観察しなかったものは、24時間前に観たものと同じものだと認識した、とカウントしたよ。

今回フロリダ・アトランティック大学などの研究チームが発表した論文では、一般的な実験用マウスであるC57BL/6系統のハツカネズミを用意し、実験を行ったよ。

実験手順は以下の方法だよ。まず前提として、マウスは自分のテリトリーの近くに新しいものが出現すると、それに近寄り関心を寄せる習性があるよ。これを利用するよ。

まず、物品を2個入れ、一定時間マウスに見せるよ。物品の情報は二次元的情報である写真か、三次元的情報である実物かのどちらかだよ。

次に、24時間後にもう一度物品を2個入れるよ。この時には元と同じものと、元とは異なるものとを入れる事で、再びマウスに見せるよ。

マウスは、観た事のない新しい物品が、安全かどうかを確かめるために関心を寄せ、時間をかけて観察する習性があるから、2個の物品のどちらに長い時間関心を寄せたかどうかで、前回の物品に関連付けた記憶があるのかをテストするよ。

実験内容はめちゃめちゃいっぱい!

実験内容は、マウスが本当に視覚的な記憶と物品とを関連付けているかを確かめるために、非常に多岐に渡る方法で行われたよ。全部を書いているとすご~く長くなっちゃうから、その一部を説明するね!

まず前提として、海馬で記憶が行われているのかどうかについてを実験したよ。海馬の活動を抑えたマウスと比較して、何もしていないマウスの方が、新しい物品により強い関心を示したよ。

ネズミの視覚能力 実験1

写真を見せた後に実物を見せた場合、マウスは写真とは異なるもの=見慣れないものを観察したよ。これは写真と実物の順番を逆にしても同じだったよ。

写真を見せた後に実物を見せる実験と、その逆で実物を見せた後に写真を見せる実験では、どちらも写真と物品が同じものより、違うものである方に強い関心を示したんだよ。

この事は、二次元的情報と三次元的情報を関連付けられる事を示しているけど、マウスのこの能力はかなり高い事がこの後の実験で示されたよ!

ネズミの視覚能力 実験3

マウスは、写真と異なる角度に置かれたサルの置物を観ても、それを同じものだと結び付けたよ!

例えば、左右非対称であるサルの置物を横向きから撮った写真を見せ、その後にサルの置物の実物を正面向きに置き、もう1個は別の物品を置いたよ。

すると、向きは違うけど、マウスは同じものであると認識したようで、別の物品に置き換えた方に関心を寄せたよ。これは、色や形が少しだけ違うブロックタワー同士の比較でも示されたよ。

ネズミの視覚能力 実験2

写真と異なるもの同士でも、色と形なら形を優先して違うものと認識しているみたいだよ!

また、新しい物品を、色を優先して見分けているのか、それとも形を優先して見分けているのかもテストしたよ。

まず、どちらも黒いルークの駒の写真を見せ、次に見せるのは、片方は白いルークの駒の実物、もう片方は黒いビショップの駒にしてみるよ。

すると、マウスは形が同じで色が異なるルークの駒よりも、色は同じでも形が異なるビショップの駒に関心を寄せたよ!

ネズミの視覚能力 実験4

シルエットの後に実物を見せても、マウスは両方を同じものだと認識するよ!

また、物品を黒く塗りつぶしたシルエット写真を見せ、その後シルエットと一致する実物と、そうではない実物を見せる実験では、シルエットの一致しない物品に関心を寄せたよ。

これはさっきのサルの置物のように、左右非対称で向きを変えておいても、シルエットと実物を関連付ける能力がある事が分かったよ!

一方で、写真を分割してバラバラにシャッフルした写真では、その後に入れた実物と関連付ける事ができないのか、関心の程度は同じくらいだったよ。

この事は、写真と実物が同じ物品でも、あまりに情報が異なりすぎてしまう場合では関連させる事ができないと示しているよ。

マウスの認識機能はかなり高度!

これらの実験を通じて分かるのは、マウスは写真による二次元的情報と、実物による三次元的情報をきちんと一致させる事ができるという事だよ!

しかも、物品の向きや色の欠落のような、情報が少し異なっていても、同じものを関連付ける事が可能という事も分かるよ!

齧歯類がこれほど高度な視覚による認識機能を持っていると証明されたのは初めてで、これまで霊長類しか持っていないと考えられていた、高度な視覚情報の処理をマウスも行える事はとてもびっくりな結果だったよ!

マウスが、情報の欠落した限定的な視覚情報でも、以前観たものと同じかどうかを区別できるという事は、哺乳類の多くにそういう機能が備わっている可能性を示しているね。

更に、マウスの高度な認知機能は、視覚や海馬に関する研究にマウスをモデル生物として使用できるという点で、脳の高次機能に関する研究が進むと期待できるよ!

今回の研究は、マウスはかなり賢いと分かっただけでなく、これからの研究においてもとても重要な影響を与えるんだよ!

文献情報

[原著論文]

  • Sarah J. Cohen, David A. Cinalli Jr., Herborg N. Ásgeirsdóttir, Brandon Hindman, Elan Barenholtz & Robert W. Stackman Jr. "Mice recognize 3D objects from recalled 2D pictures, support for picture-object equivalence". Scientific Reports, 2022; 12 (1) 4184. DOI: 10.1038/s41598-022-07782-4

[参考文献]

  • Gisele Galoustian. (Mar 14, 2022) "Photo or the real thing? Mice can inherently recall and tell them apart, experiments show". Florida Atlantic University.
  • Robert E. Lubow. "High-order concept formation in the pigeon". Journal of the Experimental Analysis of Behavior, 1974, 21 (3) 475-483. DOI: 10.1901/jeab.1974.21-475
  • Steven A. Rosenfeld & Gary W. Van Hoesen. "Face recognition in the rhesus monkey". Neuropsychologia, 1979; 17 (5) 503-509. DOI: 10.1016/0028-3932(79)90057-5
  • E. Sue Savage-Rumbaugh, D. M. Rumbaugh, S. T. Smith & J. Lawson. "Reference: The Linguistic Essential". Science, 1980; 210 (4472) 922-925. DOI: 10.1126/science.7434008
  • Shigeru Watanabe. "Object-picture equivalence in the pigeon: An analysis with natural concept and pseudoconcept discriminations". Behavioural Processes, 1993; 30 (3) 225-231. DOI: 10.1016/0376-6357(93)90134-D
  • G. T. Prusky, R. M. Douglas, L. Nelson, A. Shabanpoor & R. J. Sutherland. "Visual memory task for rats reveals an essential role for hippocampus and perirhinal cortex". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2004; 101, 14. DOI: 10.1073/pnas.0308528101
  • Peter G. Judge, Laura B. Kurdziel, Risa M. Wright & Jennifer A. Bohrman. "Picture recognition of food by macaques (Macaca silenus)". Animal Cognition, 2012; 15, 313-325. DOI: 10.1007/s10071-011-0455-9
彩恵 りり(さいえ りり)

「バーチャルサイエンスライター」として、世界中の科学系の最新研究成果やその他の話題をTwitterで解説したり、時々YouTubeで科学的なトピックスについての解説動画を作ったり、他の方のチャンネルにお邪魔して科学的な話題を語ったりしています。 得意なのは天文学。でも基本的にその他の分野も含め、なるべく幅広く解説しています。
本サイトにて、毎週金曜日に最新の科学研究や成果などを解説する「彩恵りりの科学ニュース解説!」連載中。

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