Your horse’s IQ – Blog 03

Your Horse’s IQ – Part 3 

Learning – Habituation

Der IQ Ihres Pferdes – Teil 3

Lernen – Gewöhnung

• I regard the achievements of guide ponies, whom we mentioned in the last Blogs, as a certain pinnacle of horse intelligence. At this point I need to park our ponies for a while however, to look at the pre-conditions and the training needed to achieve such pinnacles. To understand the underlying behavioural science we must learn quite a bit about the activity of learning itself.

• Horses are often still believed to be stupid, with a brain size of a walnut, poor vision (colour-blind, unfocused and without depth perception), and merely responding by instinct to conditioned incentives.

They know how to make decisions:

• In the wild horses must however cope with many varied problems and manage it well! They have to find food and water in often unpredictable circumstances and assess the quality thereof, they have to constantly adapt to changing environments and predators. In their own herd they have to understand and remember social roles and rules for rank.

• Ich halte die Leistungen der Blindenponies, die wir im letzten Blog erwähnt haben, für einen Gipfel der Pferdeintelligenz. Hier muß ich unsere Ponies aber erst mal eine Zeit lang parken, damit wir die Voraussetzungen und das Training für solche Gipfelstürmer näher beleuchten können. Um die zugrundeliegende Verhaltenswissenschaft zu verstehen, müssen wir nicht wenig über die Lerntätigkeit selbst lernen.

• Pferde werden ja oft für dumm gehalten, mit einem nur walnußgroßen Gehirn, schlechtem Sehvermögen (farbenblind, verschwommen und ohne Tiefenschärfe) und nur auf Instinkte oder konditionierte Anreize ansprechend.

Sie können aber Entscheidungen treffen:

• In der Wildnis müssen Pferde mit vielen verschiedenen Problemen fertig werden und sie bewältigen das sehr gut! Sie müssen unter oft unvorhersehbaren Umständen Futter und Wasser finden und deren Qualität einschätzen können, sie müssen sich ständig an ein ewig wandelbares Umfeld und Raubtiere anpassen. In der eignenen Herde müssen sie dazu das soziale System und die Regeln für die Rangordnung lernen.

[see also: J. Dixon “The horse: a dumb animal?. . . Neigh!” Thoroughbred Rec 1970]

Adaptation to domesticated life:

• As humans used the horse’s natural willingness to please, their speed and strength for their own purposes, as they domesticated them and bred them according to their wishes, the horse’s brain has actually shrunk a bit. His sense of smell and hearing has decreased; he has become calmer and reacts less fast.

• Although some primordial fears are still inherent (such as suspect objects lurking on the ground) on the whole our horses today have a very different awareness, adapted to their present conditions, and today’s research pivots around the ability of the trainer to understand the horse and establish some kind of meaningful communication.

Anpassung an ein Haustierleben:

• Während die Menschen des Pferdes natürliche Bereitschaft zum Zusammenleben, seine Kraft und Schnelligkeit für ihre eigenen Zwecke nutzten, es zähmten und dann nach ihren eignen Wünschen züchteten, ist das Gehirn des Pferdes tatsächlich ein wenig geschrumpft. Sein Geruchssinn und Gehör sind schlechter geworden; es ist ruhiger und reagiert langsamer.

• Obwohl einige Urängste immer noch eingewurzelt sind (wie z.B. die Angst vor am Boden kauernden Objekten), haben die Pferde jetzt ein sehr anderes Bewußtsein, das an heutige Bedingungen angepaßt ist, und die moderne Forschung dreht sich um die Fähigkeit der Trainer das moderne Pferd zu verstehen und eine bedeutungsvolle Kommunikation herzustellen.

• But far from reacting only by instinct, our horses today have to learn many tasks, which go directly against all that evolution has drilled into them and rather respond to new inducements, which we humans set up for them. A horse in the wild would never go over a series of jumps, if he could go around them and save energy for the next necessary flight instead! In order to perform such tasks for us, we have to make the learning worthwhile!

• But a horse is still made to solve horse problems, not human ones. This means that we can rate the horse’s performance only from his viewpoint! You may have heard of the experiments, which a certain Mr. Wilhelm von Osten performed with his horse “Clever Hans” over 100 years ago. He thought he had taught his horse to count.

• Aber weitaus mehr als nur auf Instinkte zu reagieren, müssen unsere Pferde heute viele Aufgaben erlernen, die direkt gegen alle Instinkte gehen, die ihnen die Evolution eingedrillt hat, und sollen Anreize befolgen, die wir Menschen ihnen geben. In der Wildnis würde ein Pferd niemals über eine Serie von Sprüngen setzen, wenn es außen rum laufen und so Energie für die nächste vielleicht nötige Flucht sparen könnte! Damit sie solche Aufgaben für uns erfüllen, müssen wir das Lernen die Mühe wert machen!

• Aber dennoch ist ein Pferd dazu gemacht, Pferdeprobleme, nicht Menschenprobleme, zu bewältigen. Das heißt, daß man seine Leistung nur von seinem Standpunkt aus bewerten kann! Sie haben vermutlich von den Versuchen gehört, die ein gewisser Wilhelm von Osten mit seinem „Klugen Hans“ vor über 100 Jahren angestellt hat. Er dachte, er habe seinem Pferd das Zählen beigebracht.

• A number was shown to the audience and “Kluger Hans” tapped the corresponding number on the board with his hoof.  But as slow-motion films later uncovered, he really reacted to the hardly visible nodding of heads of the audience counting along. We have already mentioned many times how very sharply horses observe their surroundings! It is interesting to note that his owner was so disappointed by this result that he sold his wonder-horse!

[see also: O. Pfungst  Clever Hans (the horse of Mr. Von Osten). Thoemmes Continuum, Bristol, 2000]

The problems with setting up experiments with horses:

• This example shows two things, which make experiments with horses difficult: how many people “humanize” them, rather than looking at the world through the horses’ eyes, and how misunderstandings can result from the tiniest change in components in our own sending of commands, which we don’t, but the horse DOES notice.

Learning:

• Horses think like horses, so one cannot transfer cognition tests done with rats or people. Learning describes something, which we can’t directly observe, as it happens in the horse’s brain. We can only observe that he HAS learned something, when later a behaviour is shown in a modified way, or an entirely new activity in a reliable way.
• We teach the horse signals – but in a test situation it can also happen that the horse has well understood it, but does not show the desired reaction, because he just isn’t in the mood or has better plans. If you play at liberty like we do, you will run into that often – then motivation needs boosting!

• So the learning process is hard to define, as it happens on many unconscious and conscious levels at the same time, and this with various mechanisms and principles.

• Horses have a great capacity to learn. They learn quickly (I read that the trainers of guide ponies can achieve their training results in one year, which I find rather incredible) and they learn well. But it largely depends on the ability of the trainer to grasp HOW the horse learns, to establish a clear communication and be effective in the process.

Learning can be classified into 5 basic categories:

• Habituation,
• Associative  (conditioning),
• Latent learning,
• Imprinting and
• Insight.

1)   Habituation “turns off” a natural reaction:

• The word is really self-explanatory – the horse gets used to something by being repeatedly exposed to a certain situation. Scientists call the incentive to do something, or the trigger that activates or prompts a certain behaviour a “stimulus”.

• Eine Zahl wurde den Zuschauern gezeigt und der Kluge Hans klopfte die entsprechende Anzahl mit seinem Huf auf eine Platte. Aber spätere Zeitlupenaufnahmen per Film zeigten, daß es in Wirklichkeit auf das Kopfnicken der Zuschauer reagierte, die im Stillen mitzählten. Wir haben ja schon oft erwähnt, wie sehr fein die Pferde ihre Umwelt beobachten! Es ist interessant, daß der Besitzer davon so enttäuscht war, daß er sein Wunderpferd verkaufte!

Probleme mit dem Versuchsaufbau mit Pferden:

• Dieses Beispiel zeigt zwei Dinge, die solche Experimente mit Pferden erschweren: erstens wie man sie immer noch „vermenschlicht“, anstatt die Welt durch die Augen des Pferds zu betrachten, und zweitens wie sich Mißverständnisse schon durch die kleinste Veränderung in unserer eigenen Kommandogabe einschleichen können, die wir selbst gar nicht – das Pferd aber sehr wohl – bemerkt haben.

Lernen:

• Pferde denken wie Pferde, so daß man nicht Kognitionstests mit Ratten oder Menschen auf Pferde übertragen kann. Lernen beschreibt etwas, das man nicht direkt beobachten kann, da es sich im Gehirn des Pferdes abspielt. Wir können nur beobachten, daß es etwas gelernt HAT, wenn sich sein Verhalten geändert hat, oder ein ganz neues Verhalten in verläßlicher Weise gezeigt wird.
• Wir bringen dem Pferd Signale bei – aber in einer Testsituation kann es auch sein, daß das Pferd zwar wohl verstanden hat, was es soll, aber nicht die gewünschte Reaktion zeigt, weil es einfach keine Laune dazu oder etwas Besseres vor hat. Wenn Sie wie wir frei spielen, dann haben Sie das ja schon oft erfahren – dann muß man motivieren können!

• Der Lernprozess läßt sich also schwer definieren, da er auf so vielen bewußten und unbewußten Ebenen gleichzeitig mit unterschiedlichen Mechanismen und Prinzipien stattfindet.

• Pferde haben eine große Lernfähigkeit. Sie lernen schnell (ich habe gelesen, daß die Ausbilder der Blindenponies nur ein Jahr für solches Training benötigen, was ich fast unglaublich finde). Aber es hängt eben sehr von der Fähigkeit des Trainers ab erkennen zu können WIE ein Pferd lernt und wie man eine klare Kommunikation herstellt, damit der Prozess effektiv ist.

Lernen läßt sich in 5 Grundkategorien einteilen:

• Gewöhnung
• assoziatives Lernen – Konditionierung
• latentes Lernen
• Prägung und
• Verständnis

1)   Gewöhnung unterdrückt eine natürliche Reaktion:

• Der Sinn ist klar – das Pferd gewöhnt sich an etwas, indem es wiederholt einer bestimmten Situation ausgesetzt wird. Wissenschaftler nennen den Anlaß oder Auslöser ein bestimmtes Verhalten zu zeigen einen „Stimulus“.

• When a horse gets used to something, for example ducks flying out of the ditch in front of his feet, he STOPS reacting to the stimulus, which at first triggered his spooking – now he says: “been there – done that” – and remains calm. I.e. his natural behavior (the flight instinct) gets subdued.

• Habituation is a very important way of learning, because it filters out non-vital information in its environment, thus preventing a stress-overload. It allows the horse to focus on significant things instead.

• We all know the difficulties one can experience with a horse in a new environment at a horse show  – here he reacts to all and every stimulus making an impression on all his senses and can’t concentrate on the work at hand. Once he gets accustomed to these situations – once he has sorted out which stimuli are insignificant – the response diminishes.
• The underlying (originally “natural” ) behaviour can, however, resurface, when the horse is put under stress. If he is used to cars going by, but then a huge truck passes quickly and shakes the road, he may spook again – a reversal to the original flight instinct.

• The exactly same parametres are needed:

  So, when setting up a scientific experiment for habituation, it is important to always work with the same set of parameters, creating exactly the same circumstances to be able to measure anything reliably. This type of learning only becomes fully fixed when it has been habituated in as many different testing situations as possible.

  Horses get used to a new stimulus (something triggering a certain reaction) easier, when one has re-habituated him to an already familiar one. Let’s say, I want my horse to tolerate a flag swinging over his head while I ride, I first re-introduce games, where I swing the whip or the rope over from one side to the other – situations, which he is already familiar with. Or, if I had to get my horse used to a gun shot off next to him (for a movie scene) I would first repeat an habituation exercise with cracking whips, which he is already used to.

• Wenn ein Pferd sich an etwas gewöhnt, z.B. daß Enten plötzlich aus einem Graben auffliegen, dann HÖRT es AUF, auf den Stimulus zu reagieren, der anfangs sein Scheuen ausgelöst hatte. Es sagt sich: „das kenn ich ja schon, es ist harmlos“ – und bleibt ruhig. D.h., daß sein natürliches Verhalten (der Fluchtreflex) gedämpft wird.

• Gewöhnung ist eine sehr wichtige Art des Lernens, weil sie nicht-überlebenswichtige Informationen in der Umwelt ausfiltert und damit verhindert, daß der Streß zu groß wird. Sie erlaubt dem Pferd sich statt dessen auf die wichtigen Dinge zu konzentrieren.

• Wir kennen ja alle die Schwierigkeiten, die man mit seinem Pferd in neuer Umgebung bei einem Turnier erfahren kann – anfangs reagiert es auf wirklich jeden Stimulus, der auf seine Sinne einstürmt und kann sich auf die Arbeit überhaupt nicht konzentrieren. Sobald es sich aber an diese Situationen gewöhnt hat – sich entschieden hat, welche Anreize bedeutungsvoll sind – wird die Reaktion weniger heftig. Das unterschwellige (eigentlich “natürliche”) Verhalten kann aber wieder auftauchen, wenn das Pferd zu sehr gestreßt wird. Es mag zwar daran gewöhnt sein, daß Autos an ihm vorbeifahren, wenn dann aber ein riesiger Laster vorbeidonnert, der die ganze Straße rüttelt, kann es dennoch wieder scheuen – also eine Umkehr zum ursprünglichen Fluchtinstinkt.

• Immer genau die selben Parameter:

  Wenn man also wissenschaftliche Experimente für Gewöhnung anstellen will, muß man sehr darauf achten, daß die Parameter, die Begleitumstände immer genau die selben sind, sonst kann man nichts verläßlich messen. Diese Art des Lernen ist erst dann voll fixiert, wenn die Gewöhnung in so vielen verschiedenen Testsituationen wie möglich vollzogen ist.

  Pferde gewöhnen sich leichter an einen neuen Stimulus (etwas, das eine gewisse Reaktion auslöst), wenn man die Gewöhnungsübung einer schon bekannten Situation nochmal durchspielt. Wenn ich also will, daß mein Pferd es toleriert, beim Reiten eine Fahne um seinen Kopf gewedelt zu bekommen, dann gehe ich erst noch einmal zu den Spielen, in denen ich ein Seil oder die Peitsche über seinen Kopf  schwinge – Situationen, die er schon kennt. Oder, sollte ich mein Pferd daran gewöhnen müssen, daß neben ihm ein Schuß abgefeuert wird (z.B. für eine Filmszene), dann wiederhole ich erst Übungen mit knallender Peitsche, worauf er schon nicht mehr reagiert.

[For in-depth info, see also Hanggi EB. Categorization learning in horses (Equus caballus). J Comp Psychol 1999,   Houpt KA. Learning in horses. In: The thinking horse. Guelph, Canada: Equine Research Centre, 1995]

Next time we will continue with the concept of associative learning.

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