Колониите от мравки се държат като невронни мрежи, когато вземат решения


 

Температурите се повишават и една мравешка колония скоро ще трябва да вземе колективно решение. Всяка мравка усеща растящата топлина под краката си, но продължава дейността си както обикновено, докато внезапно всички сменят посоката на движение. Цялата група бърза навън като едно цяло –  взето е решение за евакуация. Сякаш колонията има един общ, висшестоящ разум.

 

Ново изследване потвърждава, че колониите от мравки имат поведение, подобно на това на мрежата от неврони в мозъка. Възпитаникът на Университета „Джон Рокфелер“ Даниел Кронауер и асистентът Асаф Гал са разработили експеримент, чрез който да изследват в най-големи детайли вземането на решения в мравуняка. Според доклад, публикуван в Proceedings of the National Academy of Sciences, те са установили, че колонията избягва местата с високи температури в резултат на решение, което зависи както от температурата, така и от броя на членовете в популацията. Откритието води до извода, че мравките вземат решения, като комбинират сетивна информация с данни за параметрите на групата – процес, подобен на изчисленията в нервните клетки преди вземане на решение.


РЕКЛАМА:

***

„Ние разработихме метод, чрез който разглеждаме мравешката колония като когнитивна система, която получава входни данни и ги декодира в изходни реакции“, казва Кронауер, шеф на Лабораторията за социална еволюция и поведение. „Така  наистина започваме да разбираме как обществата на насекомите извършват колективни изчисления“.

 

Нова парадигма

В основата си вземането на решения може да се разложи на серия от операции, които целят увеличаване на ползите и минимизиране на загубите. Това се наблюдава например при една често срещана процедура, наречена „преминаване на сетивна бариера“ (sensory response tresholding). При нея животното трябва да улови входните данни за повишаваща се над определено ниво температура и да реагира чрез конкретно поведение, като избягване на топлото място. Ако повишението не е опасно, тогава действието се смята за ненужно.

Кронауер и Гал искали да разберат как този тип обработка на информацията се появява на колективно ниво, т.е. там, където започва да има значение груповата динамика. Те разработили система, чрез която могат да се намесват в поведението на колония от мравки посредством контролирано повишаване на температурата. За да проследят отделните мравки и цялата колония, те маркирали насекомите с цветни точки, като така следвали движението им с камера.

Както се очаквало, колонии от 36 работнички и 18 ларви евакуирали гнездото си при повишение на температурата до 34 градуса по Целзий. Този резултат съответства на интуитивното разбиране, че при дискомфорт организмите се отдалечават от мястото, което го поражда.

Изненадата дошла от откритието, че мравките всъщност не реагират на самата температура. Когато учените повишили броя на членовете на колонията до 200 индивида, температурата, която предизвиква реакция у животните, също се повишила – те напуснали чак при температура 36 градуса.
„Изглежда, прагът на издръжливост не е фиксиран. Явно той е променлива, която зависи от размера на групата“, заключава Кронауер.

Отделните мравки обаче нямат представа какъв е размерът на колонията им. Тогава как решението им зависи от този размер? Двамата с Гал подозират, че то има връзка със степента, до която феромоните (невидимите приносители на информация между мравките) оказват влияние при наличието на повече членове в групата. Изследователите използват математически модел, за да покажат, че това предположение наистина е правдоподобно. Въпреки това те не са сигурни защо големите колонии имат нужда от по-високи температури, за да се отдалечат от топлината. Кронауер смята, че е възможно просто големината на колонията да забавя придвижването, по време на което и температурата се покачва повече.

Учените се надяват в своите бъдещи изследвания върху вземането на решения в мравуняка да успеят да прецизират модела си, като измерят повече параметри и наблюдават още реакции на насекомите. Това би могло да стане, като например променят нивото на феромоните в средата или като създадат генетично моделирани мравки с различна способност да усещат температура. „Досега успяхме да се намесим в системата и да измерим изходните данни, но в дългосрочен план намеренията ни са да я пресъздадем напълно, за да изучим вътрешните ѝ механизми още по-подробно“, споделя Кронауер.

 

Превод: Здравко Минчев

Източник: sciencedaily.com


Европейска нощ на учените 2022 г.: