اجتماع مورچه ها مانند شبکه عصبی مغز است



یک مطالعه جدید توسط محققان دانشگاه راکفلر نشان می دهد که اجتماع مورچه ها هنگام تصمیم گیری مانند شبکه عصبی مغز است.

به گزارش پایگاه خبری علوم اعصاب ایسنا، دما در حال افزایش است و جامعه مورچه ها باید به زودی تصمیم جمعی بگیرند. هر مورچه گرما را زیر پاهای خود احساس می کند اما به حرکت عادی خود ادامه می دهد تا زمانی که مورچه ها ناگهان به مسیر خود بازگردند. کل گروه به محض تصمیم گیری برای تخلیه عجله می کنند. به نظر می رسد که جامعه مورچه ها ذهن جمعی بزرگ تری دارند.

یک مطالعه جدید نشان می دهد که مورچه ها به عنوان یک گروه در واقع مانند شبکه های عصبی در مغز رفتار می کنند.

محقق دانشگاه راکفلر، Daniel Kronauer و همکارانش مجموعه جدیدی از آزمایشات را برای تجزیه و تحلیل جزئیات فرآیند تصمیم گیری در جامعه مورچه ها ایجاد کرده اند. آنها دریافتند که وقتی یک مورچه به دلیل دمای بالا تخلیه می شود، تصمیم برای انجام این کار نتیجه افزایش گرما و جمعیت مورچه ها است.

نتایج این تحقیق نشان می دهد که مورچه ها اطلاعات حسی را با معیارهای گروه ترکیب می کنند تا به پاسخ گروه برسند. این فرآیند شبیه به محاسبات عصبی است که منجر به تصمیم گیری می شود.

Kronover گفت: “ما راهی برای درک جامعه مورچه ها به عنوان یک سیستم شناختی ابداع کردیم که ورودی ها را پردازش می کند و سپس آنها را به خروجی های رفتاری تبدیل می کند.”

او افزود: «این یکی از اولین گام‌ها برای درک واقعی نحوه مشارکت جوامع حشرات در محاسبات جمعی است.

سبک جدید

در ابتدایی ترین سطح، فرآیند تصمیم گیری به مجموعه ای از محاسبات خلاصه می شود که برای به حداکثر رساندن منافع و به حداقل رساندن هزینه ها انجام می شود. به عنوان مثال، در یک نوع رایج تصمیم گیری به نام «آستانه پاسخ حسی»، حیوان باید ورودی حسی مانند گرما را که از حد معینی فراتر رفته است شناسایی کند تا رفتار خاصی مانند دور زدن را برانگیزد. اگر افزایش دما به اندازه کافی زیاد نباشد، ارزش این فرآیند تصمیم گیری را ندارد.

Kronover و تیم او می خواستند بررسی کنند که چگونه این نوع پردازش اطلاعات در سطح جمعی رخ می دهد. اینجاست که پویایی گروه وارد عمل می شود. آنها سیستمی ابداع کرده اند که در آن می توانند به طور خاص با افزایش دما با یک نرخ کنترل شده، جامعه مورچه ها را مختل کنند.

برای ردیابی واکنش‌های رفتاری مورچه‌ها و کل جامعه، محققان هر مورچه را با نقاط رنگی مختلف علامت‌گذاری کردند و حرکات آن‌ها را با دوربین ردیاب زیر نظر گرفتند.

همانطور که محققان انتظار داشتند، اجتماعات متشکل از ۳۶ کارگر و ۱۸ لارو زمانی که دما به حدود ۳۴ درجه سانتیگراد رسید، لانه های خود را پاک کردند. Kronover گفت: این یافته‌ها کاملاً منطقی هستند زیرا نشان می‌دهند که اگر بیش از حد ناراحت شوید، آن را ترک خواهید کرد.

با این حال، محققان با شگفتی متوجه شدند که مورچه ها نه تنها به همان دما واکنش نشان می دهند. هنگامی که آنها اندازه جامعه را از ۱۰ به ۲۰۰ نفر افزایش دادند، دمای مورد نیاز برای تصمیم گیری در مورد تخلیه یا عدم تخلیه افزایش یافت. به عنوان مثال، جوامع ۲۰۰ نفری تا زمانی که دما به بالای ۳۶ درجه برسد، باقی ماندند.

کروناور ادامه داد: به نظر می رسد این آستانه ثابت نیست. در عوض، این یک ویژگی در حال ظهور است که بر اساس اندازه گروه تغییر می کند.

مورچه ها از اندازه جامعه خود بی خبرند. پس چگونه تصمیم گیری می تواند به جامعه بستگی داشته باشد؟ کرونوئر و تیمش مشکوک هستند که این توضیح به افزایش “فرومون ها” مربوط می شود. فرومون ها پیام رسان های نامرئی هستند که اطلاعات را بین مورچه ها منتقل می کنند و با تعداد مورچه ها اثربخشی آنها افزایش می یابد.

آنها از یک مدل ریاضی برای نشان دادن اینکه چنین مکانیزمی واقعاً قابل قبول است استفاده می کنند، اما نمی دانند که چرا جوامع بزرگتر برای تخلیه لانه به دمای بالاتری نیاز دارند. کروناور گفت: «هرچه جامعه بزرگتر باشد، اسکان مجدد دشوارتر می شود و این امر دمای بحرانی مهاجرت را افزایش می دهد.

Kronavar و گروهش امیدوارند که در تحقیقات آینده بتوانند مدل نظری خود را در مورد تصمیم گیری جامعه مورچه ها با تداخل در پارامترهای بیشتر و مشاهده نحوه تعامل حشرات بهبود بخشند. به عنوان مثال، آنها می توانند سطح فرمون ها را در مورچه ها تغییر دهند یا مورچه های اصلاح شده ژنتیکی با توانایی های مختلف برای تشخیص تغییرات دما ایجاد کنند.

کرونور افزود: «کاری که ما تاکنون انجام داده‌ایم این است که سیستم را مختل کرده و تولید را به‌طور دقیق اندازه‌گیری کنیم».

این تحقیق در مجله “PNAS” منتشر شده است.

انتهای پیام