Новое исследование предполагает, что муравьи как группа ведут себя подобно сетям нейронов в мозге.
Даниэль Кронауэр из Рокфеллера и аспирант Асаф Гал разработали новую экспериментальную установку для изучения процесса принятия решений в муравьиных колониях. Как сообщается в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, они обнаружили, что когда колония эвакуируется из-за повышения температуры, ее решение зависит как от величины повышения температуры, так и от размера группы муравьев.
Полученные данные свидетельствуют о том, что муравьи объединяют сенсорную информацию с параметрами своей группы, чтобы прийти к групповому ответу – процесс, похожий на нейронные вычисления, приводящие к принятию решений.
“Мы впервые применили подход к пониманию колонии муравьев как когнитивной системы, которая воспринимает входные данные и затем преобразует их в поведенческие результаты. Это один из первых шагов к пониманию того, как сообщества насекомых участвуют в коллективных вычислениях”, — делится Кронауэр, руководитель лаборатории социальной эволюции и поведения.
На самом базовом уровне процесс принятия решений сводится к серии вычислений, направленных на максимизацию выгоды и минимизацию затрат. Например, в типичном типе принятия решений, называемом пороговым сенсорным ответом, животное должно обнаружить сенсорные сигналы, такие как тепло, выше определенного уровня, чтобы вызвать определенные дорогостоящие формы поведения, такие как груминг. Если повышение температуры недостаточно высоко, то оно того не стоит.
Кронауэр и Гал хотели изучить, как этот тип обработки информации происходит на коллективном уровне, где в игру вступает групповая динамика. Они разработали систему, в которой можно было точно возмущать колонию муравьев контролируемым повышением температуры. Для наблюдения за поведенческими реакциями отдельных муравьев и всей колонии они пометили каждое насекомое разными цветными точками и следили за их перемещениями с помощью камеры слежения.
Как и ожидали исследователи, колонии определенного размера из 36 рабочих и 18 личинок надежно покидали свое гнездо, когда температура достигала примерно 34 градусов Цельсия. По словам Кронауэра, это открытие имеет интуитивный смысл, поскольку “если вам становится слишком некомфортно, вы уходите”.
Однако исследователи с удивлением обнаружили, что муравьи реагируют не только на температуру. Когда они увеличили размер колонии с 10 до 200 особей, температура, необходимая для принятия решения об уходе, повысилась. Колонии из 200 особей, например, существовали до тех пор, пока температура не превышала 36 градусов.
“Похоже, что порог не был установлен. Скорее, это эмерджентное свойство, которое меняется в зависимости от размера группы”, — отмечает Кронауэр.
Отдельные муравьи не знают размера своей колонии, так как же их решение может зависеть от него. Ученые подозревают, что объяснение связано с тем, как феромоны, невидимые посредники, передающие информацию между муравьями, усиливают свое действие, когда в группе больше муравьев. Они используют математическую модель, чтобы показать, что такой механизм действительно правдоподобен. Но они не знают, почему более крупные колонии требуют более высоких температур для эвакуации. Кронауэр считает, что, возможно, дело просто в том, что чем больше колония, тем труднее ее перемещать, что повышает критическую температуру, при которой происходит перемещение.
