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Cognition in ungulates: a new perspective in the evolutionary field

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Universitat de Barcelona. Facultat de Psicologia

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[eng] The study of animal cognition has advanced greatly over the century. We now know that many cognitive processes are shared among several species in the animal kingdom. The interest over the evolution of behaviour and cognition of animals is growing among scientists and also among society and the study of animals now encompasses more species, but some are still greatly underrepresented. In this thesis, we have tested ungulates (i.e. hoofed animals) in cognitive tasks that are broadly used in this field, but that had never been employed in the study species of this thesis. Ungulates are very important animals for our society as they are the main type of species kept in farms, but we barely know anything about how they understand the world. Our better understanding of this animals’ trough behavioural experimentation could improve animal welfare in the near future. Trough the experiments made in this thesis, we showed that giraffes have the ability to find hidden food after short periods of time, have quantity discrimination skills similar to species with much larger relative brain sizes, and are capable of making statistical inferences to find their preferred food, something that had only been shown in a handful of species. We also found notable differences between several ungulate species in cognitive abilities. For example, forest buffalos do not show giraffes' ability to find food after short periods of time. European bison are good problem solvers and can bring an experimenter the tool needed to be fed, when they see the experimenter approaching but not feeding them. What give us a clue that we should not treat all ungulate species in the same way and design enrichments specialized for each of them. On the other side, both domestic and non-domestic ungulates showed basic gaze following abilities. Moreover, in a study comparing more than 10 ungulate species, we found that the individuals less integrated in the group and less neophobic showed a greater ability to display innovative behaviours. Moreover, less neophobic individuals, individuals of domesticated species and having higher fission-fusion dynamics were more likely to participate in the task but not to solve it. Overall, ungulates appear a very interesting taxon to test evolutionary hypotheses on the emergence of cognition, due to the variety of their socio-ecological characteristics and the variation in how they respond to tests. This thesis represents an initial approach towards better comprehending the cognition of this diverse and underrepresented in behavioural science group of animals.

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[spa] El estudio de la cognición animal ha avanzado mucho a lo largo del siglo. Ahora sabemos que muchos procesos cognitivos son compartidos entre especies del reino animal. El interés por la evolución del comportamiento y la cognición de los animales está creciendo tanto entre los científicos como entre la sociedad, y el estudio de los animales abarca ahora a más especies, aunque algunas siguen estando muy poco representadas. En esta tesis, hemos hecho pruebas a ungulados (es decir, animales con pezuñas) en tareas cognitivas ampliamente utilizadas en nuestro campo científico, pero que nunca antes se habían empleado en las especies de estudio de esta tesis. Los ungulados son animales muy importantes para nuestra sociedad, ya que son el principal tipo de animal criado en granjas, pero apenas sabemos nada acerca de cómo entienden el mundo. Si comprendemos mejor a estos animales a través de la experimentación conductual, podríamos mejorar el bienestar animal en un futuro cercano. A través de los experimentos realizados en esta tesis, demostramos que las jirafas tienen la capacidad de encontrar alimentos escondidos después de períodos cortos de tiempo, tienen habilidades de discriminación de cantidad similares a las especies con tamaños relativos de cerebro mucho más grandes y son capaces de hacer inferencias estadísticas para encontrar su alimento preferido, algo que solo se había mostrado en un puñado de especies. También encontramos diferencias notables entre varias especies de ungulados en cuanto a sus habilidades cognitivas. Por ejemplo, los búfalos enanos no muestran la habilidad de las jirafas para encontrar alimentos después de períodos cortos de tiempo. Los bisontes europeos son buenos solucionadores de problemas y pueden llevarle a un experimentador la herramienta necesaria para ser alimentados cuando ven que el experimentador se acerca pero no los alimenta. Esto nos da una pista de que no debemos tratar a todas las especies de ungulados de la misma manera y diseñar enriquecimientos especializados para cada una de ellas. Por otro lado, tanto los ungulados domésticos como los no domésticos mostraron habilidades básicas de seguimiento de la mirada. Además, en un estudio que comparaba más de 10 especies de ungulados, encontramos que los individuos menos integrados en el grupo y menos neofóbicos mostraban una mayor capacidad para mostrar comportamientos innovadores. Además, los individuos menos neofóbicos, los individuos de especies domesticadas y aquellos con una dinámica de fisión-fusión más alta tenían más probabilidades de participar en la tarea pero no de resolverla. En general, los ungulados parecen un taxón muy interesante para probar hipótesis evolutivas sobre la evolución de la cognición, debido a la variedad de sus características socio-ecológicas y a la variación entre ellos en cómo responden a las pruebas. Esta tesis representa un acercamiento inicial para comprender mejor la cognición de este diverso y poco representado grupo de animales en la ciencia del comportamiento.

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Cognition in ungulates: a new perspective in the evolutionary field