Honungsbin: naturens matematik viskar. SR Howard, författaren förutsatt
Bin är ganska bra på matematik - såvitt insekter går, åtminstone. Vi vet redan till exempel att de kan räkna upp till fyra och jämnt förstå begreppet noll.
Men i en ny studie, publicerad idag i Journal of Experimental Biology, vi visar honungsbin också kan förstå siffror högre än fyra - så länge vi ger feedback för både korrekta och felaktiga svar när de lär sig.
Även våra egna hjärnor är mindre skickliga på att hantera antal större än fyra. Även om vi enkelt kan uppskatta upp till fyra artiklar, kräver mer mentalt arbete att bearbeta större antal. Därför varför ett litet barn när det blir ombedd att räkna, ibland svar med "1, 2, 3, 4, mer"!
Om du inte tror mig, prova testet nedan. De olika färggrupperna som representerar 1-4 stjärnor är lätta att räkna snabbt och exakt. Men om vi försöker beräkna antalet alla stjärnor på en gång genom att ignorera färger, kräver det mer koncentration, och även då tenderar vår noggrannhet att bli sämre.
För antal element som sträcker sig från 1-4, som representeras här i olika färger, bearbetar vi mycket effektivt det exakta antalet. Men om vi försöker uppskatta antalet alla stjärnor på en gång genom att ignorera färg, kräver det mycket mer kognitiv ansträngning.
Denna effekt är inte unik för människor. Fiskvisar till exempel också en tröskel för korrekt kvantitetsdiskriminering vid fyra.
En teori för att förklara detta är att räkna upp till fyra egentligen inte räknar alls. Det kan vara så att många djurhjärnor medföda kan känna igen grupper på upp till fyra föremål, medan korrekt räkning (processen att räkna i rad antalet närvarande objekt) behövs för antal utöver det.
Genom att jämföra prestanda hos olika djurarter i olika nummerbearbetningsuppgifter kan vi bättre förstå hur skillnader i hjärnstorlek och struktur möjliggör nummerbearbetning. Till exempel har honungar tidigare visat sig kunna räkna och diskriminera siffror upp till fyra, men inte bortom. Vi ville veta varför det fanns en gräns vid fyra - och om de kan gå längre.
Bästa bi-haviour
Bin är förvånansvärt bra på matematik. Vi upptäckte nyligen att bin kan lära sig att associera särskilda symboler med särskilda kvantiteter, ungefär som hur vi använder siffror för att representera siffror.
Bin lär sig att göra denna typ av svår uppgift om de får en sockerlig belöning för att välja rätt förening och en bitter vätska för att välja fel. Så om vi skulle pressa bin bortom fyra tröskelvärden, visste vi att framgång skulle bero på att vi ställer rätt fråga, på rätt sätt och ger användbar feedback till binen.
Vi tränade två olika grupper av bin för att utföra en uppgift där de presenterades med ett val av två olika mönster, var och en innehöll ett olika antal former. De skulle kunna få en belöning för att välja gruppen med fyra former, i motsats till andra nummer upp till tio.
Vi använde två olika träningsstrategier. En grupp på tio bin fick bara en belöning för ett korrekt val (att välja en kvantitet på fyra) och ingenting för ett felaktigt val. En andra grupp 12 bin fick en sockerlig belöning för att ha plockat fyra, eller ett bittersmakande ämne om de gjorde ett misstag.
I testet flög bin in i en Y-formad labyrint för att göra ett val, innan de återvände till sin bikupa för att dela sina insamlade söta belöningar.
Varje experiment genomfört med ett enda bi varade i ungefär fyra timmar, då varje bi hade gjort 50 val.
Bin utbildades individuellt och testades i en Y-formad labyrint där en sockerbelöning presenterades på polen direkt framför rätt stimulans. författaren förutsatt
Gruppen som bara fick söta belöningar kunde inte framgångsrikt lära sig att skilja mellan fyra och högre siffror. Men den andra gruppen diskriminerade pålitligt gruppen med fyra artiklar från andra grupper som innehöll högre antal.
Bina förmåga att lära sig diskriminering av högre antal beror således inte bara på deras medfödda förmågor, utan också av de risker och belöningar som erbjuds för att göra det.
Bee-eye-syn på antingen fyra eller fem elementskärmar som kan diskrimineras. Bilagor visar hur vi vanligtvis ser dessa bilder.
Våra resultat har viktiga konsekvenser för att förstå hur djurens hjärnor kan ha utvecklats till processnummer. Trots att de är separerade av 600 miljoner år av utveckling, verkar ryggradslösa djur som bin och ryggradsdjur som människor och fiskar alla ha en gemensam tröskel för att noggrant och snabbt bearbeta litet antal. Detta antyder att det kan finnas gemensamma principer bakom hur våra hjärnor hanterar frågan om kvantitet.
Beviset från vår nya studie visar att bin kan lära sig att bearbeta högre antal om frågan och utbildningen presenteras på rätt sätt. Dessa resultat antyder en otrolig flexibilitet i djurhjärnor, i alla storlekar, för att lära sig att bli matematiska stjärnor.
Om författarna
Adrian Dyer, Docent, RMIT University; Jair Garcia, Forskarassistent, RMIT Universityoch Scarlett Howard, Postdoktor, Université de Toulouse III - Paul Sabatier
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
Böcker om miljön från Amazons lista över bästsäljare
"Tyst vår"
av Rachel Carson
Denna klassiska bok är ett landmärke i miljövårdens historia, och uppmärksammar de skadliga effekterna av bekämpningsmedel och deras inverkan på naturen. Carsons arbete bidrog till att inspirera den moderna miljörörelsen och är fortfarande relevant idag, när vi fortsätter att brottas med utmaningarna med miljöhälsa.
Klicka för mer info eller för att beställa
"The Uninhabitable Earth: Life After Warming"
av David Wallace-Wells
I den här boken ger David Wallace-Wells en skarp varning om de förödande effekterna av klimatförändringar och det akuta behovet av att ta itu med denna globala kris. Boken bygger på vetenskaplig forskning och verkliga exempel för att ge en nykter blick på framtiden vi står inför om vi misslyckas med att vidta åtgärder.
Klicka för mer info eller för att beställa
"Trädens dolda liv: vad de känner, hur de kommunicerar? Upptäckter från en hemlig värld"
av Peter Wohlleben
I den här boken utforskar Peter Wohlleben trädens fascinerande värld och deras roll i ekosystemet. Boken bygger på vetenskaplig forskning och Wohllebens egna erfarenheter som skogsbrukare för att ge insikter i de komplexa sätt som träd interagerar med varandra och med naturen.
Klicka för mer info eller för att beställa
"Vårt hus brinner: scener av en familj och en planet i kris"
av Greta Thunberg, Svante Thunberg och Malena Ernman
I den här boken ger klimataktivisten Greta Thunberg och hennes familj en personlig redogörelse för sin resa för att öka medvetenheten om det akuta behovet av att ta itu med klimatförändringarna. Boken ger en kraftfull och gripande redogörelse för de utmaningar vi står inför och behovet av handling.
Klicka för mer info eller för att beställa
"The Sixth Extinction: En onaturlig historia"
av Elizabeth Kolbert
I den här boken utforskar Elizabeth Kolbert den pågående massutrotningen av arter orsakade av mänsklig aktivitet, med utgångspunkt i vetenskaplig forskning och verkliga exempel för att ge en nykter titt på inverkan av mänsklig aktivitet på den naturliga världen. Boken erbjuder en övertygande uppmaning till handling för att skydda mångfalden av livet på jorden.
