Новое исследование показало, что колонии муравьев могут действовать во многом как нейронные сети, при этом группы насекомых взвешивают как внешние факторы, так и внутренние принципы при принятии коллективных решений о том, что делать.
В этом конкретном исследовании команда ученых изучила, когда и как муравьиные колонии покидают свои гнезда, когда температура становится слишком высокой. В какой-то момент коллективом было принято решение о том, что от гнезда следует отказаться.
Иными словами, муравьи действовали как единая система, точно так же, как нейроны действовали как единый мозг, и все работало в унисон. Это классическая парадигма преимуществ (продолжение работы) и затрат (перегрев и потеря членов колонии).
«Мы впервые предложили подход к пониманию муравьиной колонии как когнитивной системы, которая воспринимает входные данные, а затем переводит их в поведенческие результаты», — говорит Дэниел Кронауэр, возглавляющий Лабораторию социальной эволюции и поведения в Рокфеллеровском университете в Нью-Йорке.
«Это один из первых шагов к настоящему пониманию того, как сообщества насекомых участвуют в коллективных вычислениях».
Экспериментальная установка включала гнездо с регулируемой температурой, камеру слежения и муравьев, отмеченных точками. Исследователи отметили, что при размерах колонии в 36 рабочих муравьев и 18 личинок гнездо было эвакуировано, когда температура достигла 34 градусов по Цельсию (93 градуса по Фаренгейту).
Однако по мере того, как размер колонии увеличивался, рос и температурный порог, который заставлял их улетать — с колониями из 200 муравьев насекомые держались до тех пор, пока уровень тепла не превышал 36 градусов по Цельсию (97 градусов по Фаренгейту).
Считается, что возбуждающие и тормозящие факторы, скорее всего, соревнуются между муравьями, как и в нейронной сети. С помощью математического моделирования команда смогла показать, как порог коллективной сенсорной реакции муравьев был основан на балансе между этими двумя факторами, а не только на усредненных индивидуальных предпочтениях каждого муравья.
«Кажется, порог не фиксирован», — говорит Кронауэр .
«Скорее, это возникающее свойство, которое меняется в зависимости от размера группы».
Что не ясно из этого исследования, так это то, почему размер группы должен влиять на то, насколько быстро муравьи убегают при повышении температуры. Отдельные муравьи сами не знали бы о размере группы, так что происходит что-то еще.
Одна из гипотез, выдвинутых исследователями, заключается в том, что феромоны — или химические мессенджеры — передающиеся между муравьями усиливают свое действие, когда задействовано больше муравьев. Еще одним соображением может быть то, что перемещение большой группы муравьев является более сложной задачей, поэтому расчет выгод и затрат меняется.
То, что предлагает исследование, — это прочная, измеримая основа для наблюдения за муравьями на коллективном уровне. В будущих исследованиях можно было бы добавить больше параметров, а затем манипулировать ими, чтобы получить лучшее представление об этом коллективном принятии решений.