Wyróżniona praca w formacie pdf

Badanie wpływu wybranych gatunków muzyki na szybkość uczenia
się myszy domowej
I Liceum Ogólnokształcące im. Króla Jana III Sobieskiego w
Wejherowie
Dawid Nowicki
II E
Opiekun: mgr Monika Anotniuk
1
Streszczenie
Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu różnych gatunków muzyki
na szybkość uczenia się myszy domowej (Mus musculus). Poprzez test
labiryntu, z wykorzystaniem tychże zwierząt stwierdziłem, iż muzyka klasyczna
i rock and roll mają istotny wpływ na ten proces. Badania prowadzone przez 19
dni wykazały, iż myszy, które słuchają muzyki, szybciej docierają do pokarmu i
lepiej adaptują się do nowego środowiska, jakim jest labirynt, przy czym
muzyka klasyczna daje lepszy efekt niż muzyka z gatunku rock and roll. Myszy
nie słuchające muzyki docierają do pokarmu najwolniej, ponadto słabo adaptują
się do nowego środowiska.
Wstęp
Mysz domowa (Mus musculus) to gryzoń (Rodentia) należący
do rodziny myszowatych (Muridae). Długość głowy i
Domena
eukarionty
tułowia wynosi 8-11cm, zaś ogona 8-10cm. Masa waha
się w granicach 14-28g. Ma spiczasty pyszczek, duże,
zwierzęta
Królestwo
słabo owłosione uszy, długi i różowy ogon pokryty
strunowce
Typ
łuskami. Wydziela charakterystyczny "mysi" zapach.
Aktywna jest głównie w nocy i o zmierzchu, bywa
kręgowce
Podtyp
agresywna, świetnie się wspina i dobrze pływa. Mysz jest
wszystkożerna, je pokarm roślinny jak i zwierzęcy[1],
ssaki
Gromada
gryzie także przedmioty niejadalne.[4] Cechuje się
wysoką zdolnością rozrodczą, wydaje na świat nawet 14
Podgromada żyworodne
miotów po 4-10 młodych po 19-21 dniach ciąży. [1]
Infragromada łożyskowce
Hodowlana rasy myszy domowej jest często używana
jako zwierzę laboratoryjne. Jej pierwotny areał rozciągał
gryzonie
Rząd
się na stepach Palearktyki. Jako gatunek synantropijny
przedostała się wraz z człowiekiem na tereny o
myszowate
Rodzina
ostrzejszych warunkach klimatycznych. [6] Muzyka
towarzyszy człowiekowi od wieków. Większość osób
mysz
Rodzaj
słucha jej, by się odprężyć i lepiej poczuć, niektórzy
mysz
Gatunek
natomiast w trakcie uczenia się, np. do sprawdzianów.
Ma to pozytywny wpływ na zapamiętywanie informacji i
domowa
często wiążę się z osiągnięciem celu, czyli dobrą oceną.
Tabela 1. Systematyka myszy domowej
W związku z tym postanowiłem się zająć tym tematem i
sprawdzić, czy także na zwierzęta muzyka wywiera jakiś
wpływ, a zainteresowanie zoologią i etologią powiększyło mój zapał do pracy.
Zwykle tego typu procesy bada się na szczurach, ale ja postanowiłem to zrobić
w nieco inny sposób i wybrałem mysz domową. Liczne publikacje (m.in B.F.
Skinnera z 1938r., Oltona i Papisa z 1979r., czy prace SKN
Homunculus[3,7,8,9]) podejmują temat wpływu różnych czynników na proces
uczenia się u szczurów. Nie znalazłem natomiast podobnej pracy o myszach.
Chciałem się przekonać, czy myszy, podobnie jak szczury, wykazują różną
szybkość uczenia się pod wpływem różnych czynników. Należy zwrócić uwagę,
2
że w innych pracach, obiekty badań były narażone na czynniki stresogenne
(służyły tylko jako zwierzęta laboratoryjne, a autorzy tychże prac nie oswoili się
dobrze z tymi zwierzętami). Myszy, których ja użyłem, były ze mną oswojone i
stały się niewątpliwe częścią mojego życia. W mojej pracy badałem proces
uczenia się, zachodzi ono wtedy, gdy zwierzę wykazuje korzystną zmianą w
zachowaniu się, wynikającą z nabywania doświadczenia. Pozwala ono
modyfikować sposób zachowania się, stosownie do zmian zachodzących w
środowisku. [2]
Materiał i metody:
Badania przeprowadzono na 9 myszach domowych, które podzielono
losowo na grupy: (1) myszy oznaczone czerwonymi wstążeczkami słuchające V
Symfonii Ludwiga van Beethovena, która
reprezentuje muzykę klasyczną, (2) myszy
oznaczone niebieskimi wstążeczkami
słuchające piosenki I Love Rock 'n' Roll w
wykonaniu Joan Jett & the Blackhearts
będąca utworem z gatunku Rock and Roll (3)
myszy oznaczone żółtymi wstążeczkami nie
słuchające żadnej muzyki (grupa kontrolna).
Badanie polegało na sprawdzaniu szybkości
uczenia się myszy przy muzyce (6 prób
badawczych) lub bez niej (3 próby kontrolne).
Myszy w pierwszych dniach uczyły się jak
Fot. 1 Zdjęcie wnętrze klaki, w której przebywały myszy
najszybciej docierać do pokarmu, a tym
samym opuszczać labirynt. Przez cały czas
trwania doświadczenia uczyły się także adpatować
do nowego środowiska. W doświadczeniu
wykorzystałem myszy płci żeńskiej, odmiany
barwnej, które zostały zakupione w sklepie
zoologicznym Zoo-farm w Wejherowie. W tymże
sklepie zakupiłem także inne, potrzebne rzeczy:
klatkę o wymiarach 43cm (długość) x31cm
(szerokość) x 25cm (wysokość), poidło do wody,
trociny i pokarm. Woda i pokarm były dostarczane
tak często, jak to potrzebne. Trociny wymieniane
co 2 dni. Myszy przebywały w takich samych
warunkach, podawano im ten sam pokarm
(Mieszanka pełnoporcjowa dla gryzoni królików
firmy MEGAN). Labirynt został wykonany przeze
Fot 2. Zdjęcie labiryntu wykorzystanego w
mnie z kartonów i taśmy klejącej. Wymiary
doświadczeniu
labiryntu to 63cm (długość) x 63cm (szerokość) x
3
30 cm (wysokość) Czas przejścia przez labirynt mierzyłem stoperem
w telefonie. Przez dwa pierwsze dni (od chwili zakupu) myszy oswajały się ze
mną i nowym otoczeniem. Trzeciego dnia zwierzęta przez 45 minut oswajały się
z labiryntem, mogły po nim razem chodzić, bez muzyki. Ekspozycja na muzykę
odbywała się poprzez umieszczenie zwierzęcia w labiryncie w izolowanym
akustycznie pomieszczeniu. Doświadczenie przeprowadzałem przez 16 dni od
godziny 17:30. Źródłem muzyki był laptop, którego głośniki umieszczano w
odległości 50 cm od labiryntu. Głośność każdego gatunku muzyki była
jednakowa i wynosiła zawsze 90% głośności maksymalnej. W grupie kontrolnej
zwierzęta poddawano identycznej procedurze za wyjątkiem włączania muzyki.
Każda z myszy pokonywała labirynt samodzielnie, by wyeliminować uczenie
się przez naśladowanie. Stoper był włączany z chwilą wejścia myszy do
labiryntu, wyłączany, gdy mysz opuściła labirynt na co najmniej 10 sekund.
Podobna procedura miała miejsce z muzyką w przypadku prób badawczych. W
sytuacji, gdy mysz, po opuszczeniu labiryntu natychmiastowo do niego wróciła,
doświadczenie trwało dalej. Podczas trwania całego doświadczenia
eliminowałem czynniki stresogenne. Przenosiłem myszy z klatki do labiryntu
bardzo ostrożnie, dbałem o to, by nie były głodne i zapewniłem im odrobinę
rozrywki w postaci dwóch, przeciętych butelek (widoczne na fot. 1), na które
myszy chętnie wchodziły lub przez nie przebiegały. Na fotografii 2 został
pokazany labirynt, przy czym literą S oznaczono start, literą M metą, a literami
W wyjścia, które dodano 12 dnia (także traktowano je jako metę).
Wyniki
Wyniki z poszczególnych dni są średnią arytmetyczną poszczególnych
czasów jakie potrzebowały myszy z poszczególnych prób, przy czym próby
badawcze I-III słuchały muzyki klasycznej, próby badawcze IV-VI rock and
rolla, zaś próby kontrolne nie słuchały żadnej muzyki. Czas, jaki potrzebowały
myszy na przejście labiryntu 1 dnia, oznaczyłem jako 100%. Każdy wynik z
innego dnia odnosił się do dnia 1, by można było zaobserwować zmiany. W
tabeli nr 2 czas, czarną obwódką zostały oznaczone dwa ostatnie dni, w
którymmuzyka została wyłączona.
4
Próby
badawcze
I-III
Data
Muzyka
doświadczenia klasyczna
29.08.2015
100,00%
30.08.2015
79,14%
31.08.2015
91,98%
1.09.2015
52,41%
2.09.2015
35,84%
3.09.2015
36,37%
4.09.2015
35,30%
5.09.2015
74,33%
6.09.2015
73,80%
7.09.2015
73,80%
8.09.2015
240,13%
9.09.2015
176,48%
10.09.2015
746,03%
11.09.2015
672,76%
12.09.2015
764,75%
13.09.2015
754,58%
Próby
badawcze
IV-VI
Rock and
Roll
100,00%
72,39%
48,26%
72,86%
63,81%
70,47%
101,43%
160,47%
120,00%
40,47%
203,81%
461,90%
343,33%
339,04%
591,90%
592,39%
Próby
kontrolne
bez
muzyki
100,00%
104,30%
45,79%
131,87%
90,47%
43,59%
48,71%
63,74%
77,29%
161,18%
114,65%
175,82%
184,25%
380,96%
124,91%
142,49%
Dyskusja:
Spór o to jak dalece zachowanie zwierząt jest instynktowe, a do
jakiego stopnia racjonalne, trwa od wieków, czego przykładem mogą być słowa
Rene Descartesa w liście z 1649r. do Henry'ego More'a: „Zwierzęta nigdy nie
osiągną takiego stopnia rozwoju, by dała się u nich zauważyć jakakolwiek myśl”
oraz słowa Davida Hume w Traktacie o naturze ludzkiej z 1739: „Żadna prawda
nie wydaje mi się bardziej oczywista niż ta, że zwierzęta potrafią myśleć i
odczuwać tak jak ludzie”. [5] Otrzymane wyniki mówią o tym, że myszy nie
zachowują się tylko instynktownie, ale także myślą i uczą się, a muzyka ma
istotny wpływ na proces uczenia się. W pierwszych dniach doświadczenia
średni czas przechodzenia przez labirynt sukcesywnie spadał, najszybciej myszy
przeszły labirynt w dniu 7 (jeśli chodzi o próby badawcze I-III), 3 (jeśli chodzi o
próby badawcze IV-VI) i 6 (jeśli chodzi o próby kontrolne). Największy spadek
zaobserwowano u prób badawczych słuchających muzyki klasycznej(aż o
64,70%), zaś najmniejszy u prób badawczych słuchających muzyki rock and roll
(tylko 51,74%). Po kilku dniach, gdy czas malał, nastąpiły dni, w których czas
zaczął się wydłużać, przy czym największy skok nastąpił w próbach
badawczych I-III 10 dnia (aż o 166,32%). Badania pokazały iż na samym
początku myszą zależało na jak najszybszym opuszczeniu labiryntu, który był
5
dla nich środowiskiem stresogennym (nie czuł się w nim bezpiecznie, nie znały
go). Po kilku dniach myszy zaczęły przyzwyczajać się do labiryntu, który
przestał być dla nich czynnikiem stresowym i coraz mniej zależało im na
opuszczeniu labiryntu, czego dowodem jest fakt, iż dnia 12 ilość wyjść z
labiryntu została powiększona (z jednego do czterech), a mimo tego czas
pozostawania w labiryncie nadal zwiększał się. W pierwszych dniach myszy
uczyły się przez kojarzenie, a dokładniej przez odruchy warunkowe
instrumentalne (uczenie się metodą prób i błędów). [2] Polega ono na
eliminowaniu ruchów, które kilkakrotnie wykonane okazały się nieskuteczne (w
moim doświadczeniu były to skręcanie w ślepe zaułki labiryntu), utrwalaniu zaś
tych, które prowadzą do właściwego efektu (wyjścia z labiryntu i dotarcia do
pożywienia). [3] Badania wskazują na to, iż muzyka przyspiesza uczenie się i
ułatwia powstawanie śladów pamięciowych u myszy z prób badawczych. Zaś
powstawanie śladu pamięciowego wiąże się z nasiloną syntezą białek w
komórkach nerwowych. [2] Myszy słuchające muzyki klasycznej w pierwszych
dniach najszybciej pokonywały labirynt. Po około 7 dniach uczenie się metodą
prób i błędów nie wywierało już znacznego efektu na doświadczenie, a coraz
dłuższy czas przechodzenia przez labirynt był spowodowany najprostszą formą
uczenia się jakim jest przyzwyczajanie się. Pozwala ono zwierzętom odróżnić
znane sobie, regularnie powtarzające się sygnały ze środowiska (w moim
przypadku umieszczanie myszy w dobrze znanym im już środowisku jakim jest
labirynt) od nowych sygnałów i reagować tylko na te ostatnie. W ten sposób
zwierzę unika zbędnego obciążania układu nerwowego i narządów zmysłów
niepotrzebnymi informacjami. [2] Próba badawcza słuchająca rock and rolla i
próba kontrolna uzyskały podobne wyniki jeśli chodzi o pierwsze dni
doświadczenia, czyli jak najszybsze pokonywanie labiryntu. Najlepsze wynik
wystąpiły kolejno w 3 dniu i wynosił 51,74% i w dniu 6, wynosił 56,41%. Jeśli
chodzi o przyzwyczajanie się, to myszy z prób badawczych I-III także uzyskały
najlepszy wynik (czyli najdłuższy czas) – wzrost aż o 664,58% w najlepszym
dniu, najgorszy wynik uzyskały próby kontrolne, maksymalnie zaledwie
280,96%. W dwóch ostatnich dniach wszystkie myszy przechodził labirynt bez
muzyki, mimo tego oby dwie próby badawcze wyszły stosunkowo lepiej do
poprzednich dni. W 8 i 10 dniu nastąpiło przejście z etapu, w którym myszy
pokonywały labirynt najszybciej jak to możliwe do etapu, w którym
pozostawały w nim coraz dłużej. W tych dniach pierwsze osobniki zaczęły
zostawać w labiryncie na dłużej. Od około 11 dnia wszystkie myszy
przyzwyczaiły się do labiryntu i zaczęły w nim zostawać na coraz dłużej. Na
przyzwyczajenie wskazuje fakt, iż myszy zachowywały się w labiryncie tak jak
w klatce, tzn. myły się, pozostawały w jednym miejscu na dłuższy czas czy
próbowały wskoczyć na ściany labiryntu, wymienione sytuacje nie zdarzały się
6
w początkowych dniach.
Warto zwrócić uwagę na pracę badawczą autorstwa Martyny Cendrowskiej, w
której to, badała wpływ muzyki na proces uczenia się u szczurów norewskich,
wykorzystując labirynt. [10] Co ciekawe, wyniki uzyskane w tej pracy różnią się
od moich. Szczury sukcesywnie, z dnia na dzień, skracały czas przejścia przez
labirynt. W mojej pracy, w ostatnich dniach, myszą nie zależało już tak bardzo
na opuszczeniu labiryntu. Podobieństwami naszych prac jest temat,
wykorzystana muzyka (klasyczna) oraz to, iż wpływa ona dobrze na proces
uczenia się u szczurów. Różnice w wynikach mogą być spowodowane tym, iż
szczury wykorzystane przez M. Cendrowską nie poznały Jej dobrze (ona sama
wspomina o tym w swojej pracy), zaś moje myszy były ze mna oswojone. Różni
się także płeć zwierząt (pani Martyna wykorzystała samce), ciekawe jest, czy
wynik moich badań byłby inny, gdybym również wykorzystał samce. Być może
w przyszłości wykonam podobną pracę, tym razem wykorzystując samce. Na
podstawie przeprowadzonych badań można przypuszczać, iż muzyka ma
znaczny wpływ na proces uczenia się u myszy domowej, a muzyka klasyczna
daje lepszy efekt niż muzyka z gatunku Rock and Roll.
Bibliografia:
1) Beer Amy-Jane i Morris Pat (2008) fakty o zwierzętach świata SSAKI,
Multico Oficyna Wydawnicza, Warszawa, str. 176
2) Encyklopedia Guinnessa Żyjący Świat (1995), PWN, Warszawa, str. 150
3) Sadowski Bogdan (2012) Biologiczne mechanizmy zachowania się ludzi i
zwierząt, PWN, Warszawa, str. 469, 484, 514, 519
4) Serafiński Włodzimierz (1965) Ssaki Polski, Państwowe zakłady wydawnictw
szkolnych, Warszawa, str. 75
5) Tim Birkhead, Robin Dunbar, Peter Evans, Anne Gatti, David Helton, Conor
Jameson, Sanjida O'Connell (1999), Na tropach sekretów przyrody, Przęgląd
Reader's Digest, Warszawa, str. 336
6) Zespół autorów (1997) Świat Zwierząt, Multico Oficyna Wydawnicza,
Warszawa 1997, str. 310,
7) http://www.biography.com/people/bf-skinner-9485671 [dostęp: 8
października 2015r]
8) http://www.homunculus.ug.edu.pl/projekt-muzyka-uczenie.html [dostęp: 8
października 2015r]
9) http://www.homunculus.ug.edu.pl/projekt-bodzce_seksualne_uczenie.html
[dostęp: 8 października 2015r]
10) http://olbiol.ug.edu.pl/prace/2015/Cendrowska_Martyna_praca_44OB.pdf
[dostęp: 8 października 2015r]
7